申请日2016.09.26
公开(公告)日2017.01.11
IPC分类号C02F9/14; C02F1/461; C02F1/72
摘要
本发明公开了一种电芬顿预处理焦化有机废水的强化控制方法，包括如下步骤：(1)、焦化废水原水首先进入进水调节池中，加入H2SO4调节废水pH至2.5~4.0，并投加Na2SO4作为电芬顿反应的电解质，以提高体系内废水溶液的导电能力，经搅拌器混合均匀;(2)、调节池出水进入电芬顿氧化反应池。本发明采用多级电极，在通电的作用下在阴阳两级原位自动生成芬顿试剂，不需要另外投加Fe或H2O2，节省了化学药剂使用，且所需电能消耗很低。电芬顿反应除了具有显著的氧化还原作用，还包括电气浮、电絮凝等作用，可以高效协同降解有机物。
权利要求书
1.一种电芬顿预处理焦化有机废水的强化控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)、焦化废水原水首先进入进水调节池中，加入H2SO4调节废水pH至2.5~4.0，并投加Na2SO4作为电芬顿反应的电解质，以提高体系内废水溶液的导电能力，经搅拌器混合均匀;
(2)、调节池出水进入电芬顿氧化反应池，包括：可调节式电源控制箱、多级电极及电解反应槽，其中电极阳极为铁板或含铁元素的极板，阴极为石墨或粒状活性炭电极;多层阴阳级板水平交替放置，间距20~50mm，电解反应槽采用长方体、正方体或圆柱体容器;
(3)、电极完全被废水淹没，电源控制箱内具有电流和电压调节旋钮，处理过程中将电流控制在1.5~4.5A，电压控制在5~20V，相应的电流密度为1~5mA/cm2，通电时间1.0~4.0h，通过阳极产生Fe2+，阴极生成H2O2，两者进行芬顿反应，生成具有强氧化能力的·OH对废水中难降解有机物进行开环或断链作用;
(4)、电解反应后出水进入絮凝沉淀池，加入NaOH或Ca(OH)2溶液，使pH值在9~10，并投加絮凝剂和助凝剂，混合均匀后静置沉淀20~40min;沉淀后的产出的污泥混合物进入污泥浓缩池和污泥脱水池，压成泥饼后填埋或制备建材;
(5)、沉淀后的上清液进入清水池，加入H2SO4调节废水pH在7~8之间，完成后对废水进行生化处理。
2.根据权利要求1所述的电芬顿预处理焦化有机废水及强化控制方法，其特征在于：步骤(4)中，所述絮凝剂为PAC，所述助凝剂为PAM。
说明书
电芬顿预处理焦化有机废水的强化控制方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体为一种电芬顿预处理焦化有机废水的强化控制方法。
背景技术
焦化废水中含有酚类、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等几十种污染物，组分复杂，污染物浓度高、色度高、毒性大，性质非常稳定，是一种典型的难降解有机废水。焦化废水中特有的含氮杂环化合物(NHCs)及多环芳烃(PAHs)和其他有毒有害大分子化合物，使焦化废水处理面临严峻挑战，难降解废水的净化处理，特别是对焦化废水的处理已成为国内外环境保护领域亟待解决的一个难题。
去除焦化废水中的有机物目前最常采用的是生物处理法，但由于焦化废水有机物浓度高且成分复杂，对微生物会产生巨大的毒害作用，生物处理技术对焦化废水易降解或可降解有机物是有效的，对多数的含氮杂环NHCs 和多环芳烃PAHs 等难降解有机物的去除率很低，而这些有机物大约占进水COD 总量的40%以上，因此仅通过单纯的生物处理，其出水往往无法满足《炼焦化学工业污染物排放标准(GB 16171-2012)》，仍需配合其他技术作为预处理手段。高浓度难降解废水的预处理方式的选择和优化对后续生化处理效率直接相关。传统焦化废水预处理多采用普通物化技术，如：气浮、混凝沉淀、吸附、过滤、微电解等降解有机物，然而这些工艺普通存在着效率低下，成本较高、不利于后续生化处理等缺点。
近年来，随着污水处理技术的不断发展与改进，高级氧化技术(AdvancedOxidation Process，AOPs)渐渐被人们熟知，由于废水中有毒有害污染物以及难降解有机污染物种类和数量的增加，作为高级氧化技术之一的电芬顿(Electro-Fenton)处理技术在国内外受到越来越多的关注。电芬顿法在利用芬顿反应原理的基础上，通过电化学作用在原位持续产生Fe2+与H2O2，两者反应生成具有强氧化性的羟基自由基(·OH)，·OH 具有较高的氧化电位，仅次于氟，可以无选择性地氧化有机化合物，因而具有很强的氧化性。目前电芬顿在染料废水、制革废水、制药废水、农药废水、垃圾渗滤液等难降解废水领域得到了广泛应用，然而电芬顿作为预处理方法应用于高浓度焦化废水原水处理还没有报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用电芬顿强化预处理焦化废水的控制方法，以解决废水COD高、可生化性差的问题，以提高工艺对焦化废水有机物污染物去除效能。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种电芬顿预处理焦化有机废水的强化控制方法，包括如下步骤：
(1)、焦化废水原水(COD：700~3000mg/L)首先进入进水调节池中，加入的H2SO4(3mol/L)调节废水pH至2.5~4.0，并投加Na2SO4(0.05mol/L)作为电芬顿反应的电解质，以提高体系内废水溶液的导电能力，经搅拌器混合均匀;
(2)、调节池出水进入电芬顿氧化反应池，包括：可调节式电源控制箱、多级电极及电解反应槽，其中电极阳极为铁板或含铁元素的极板，阴极为石墨或粒状活性炭电极;多层阴阳级板水平交替放置，间距20~50mm，电解反应槽采用长方体、正方体或圆柱体容器;
(3)、电极完全被废水淹没，电源控制箱内具有电流和电压调节旋钮，处理过程中将电流控制在1.5~4.5A，电压控制在5~20V，相应的电流密度为1~5mA/cm2，通电时间1.0~4.0h，通过阳极产生Fe2+，阴极生成H2O2，两者进行芬顿反应，生成具有强氧化能力的·OH对废水中难降解有机物进行开环或断链作用;
(4)、电解反应后出水进入絮凝沉淀池，加入NaOH或Ca(OH)2溶液(6mol/L)，使pH值在9~10，并投加絮凝剂和助凝剂(PAC和PAM)，混合均匀后静置沉淀20~40min;沉淀后的产出的污泥混合物进入污泥浓缩池和污泥脱水池，压成泥饼后填埋或制备建材;
(5)、沉淀后的上清液进入清水池，加入H2SO4(3mol/L)调节废水pH在7~8之间，完成后对预处理后的废水进行生化处理。
本发明具有以下有益效果：
1、采用多级电极，在通电的作用下在阴阳两级原位自动生成芬顿试剂，不需要另外投加Fe或H2O2，节省了化学药剂使用，且所需电能消耗很低。
2、电芬顿反应除了具有显著的氧化还原作用，还包括电气浮、电絮凝等作用，可以高效协同降解有机物。
3、控制方法简单，电解过程只需根据水质浓度调节废水pH、电流或电压大小以及电解时间。
4、电耗低，废水处理电流仅需要1.5-4.5A，远远小于电催化氧化等其他电化学工艺所需电流大小。