申请日2015.11.01
公开(公告)日2016.08.03
IPC分类号C02F1/463; C02F101/34; C02F101/38; C02F103/34
摘要
本实用新型公开一种预处理草甘膦高浓度污染废水的电絮凝反应设备。该设备包括脉冲电源、反应槽、泵、排泥斗、沉淀池、阳极板与阴极板，阳极板与阴极板采用铝板，铝板位于反应槽中，脉冲电源两端分别与阳极板和阴极板连接;泵设在反应槽的下端，用于把废水通入电解槽中，使水流的方向与电解反应产生的絮凝体沉淀的方向相反;排泥斗设在反应槽的底部，沉淀池的底端与反应槽的上端通过水管连接;电解反应产生的部分絮体在反应槽中沉淀，经排泥斗排出，而通过反应槽的上端流出的絮体在沉淀池中二次沉淀。本实用新型结构简单，用铝板充当电絮凝的阴阳极对草甘膦废水进行处理，污染物的去除效果与常规处理方法比较，速度更快，效率更高，成本更低。
权利要求书
1.一种预处理草甘膦高浓度污染废水的电絮凝反应设备，其特征在于包括脉冲电源、反应槽、泵、排泥斗、沉淀池、阳极板与阴极板，阳极板与阴极板采用铝板，铝板位于反应槽中，脉冲电源两端分别与阳极板和阴极板连接;泵设在反应槽的下端，用于把废水通入电解槽中，使水流的方向与电解反应产生的絮凝体沉淀的方向相反;排泥斗设在反应槽的底部，沉淀池的底端与反应槽的上端通过水管连接;电解反应产生的部分絮体在反应槽中沉淀，经排泥斗排出，而通过反应槽的上端流出的絮体在沉淀池中二次沉淀。
2.根据权利要求1所述的一种预处理草甘膦高浓度污染废水的电絮凝反应设备，其特征在于所述铝板的有效面积是176cm2。
3.根据权利要求1所述的一种预处理草甘膦高浓度污染废水的电絮凝反应设备，其特征在于所述铝板有多组，且多个阴极板、阳极板在电解槽中相互间隔分布。
4.根据权利要求3所述的一种预处理草甘膦高浓度污染废水的电絮凝反应设备，其特征在于相邻阴极板、阳极板之间的间距为10mm。
说明书
一种预处理草甘膦高浓度污染废水的电絮凝反应设备
技术领域
本实用新型属于废水处理方法领域，具体涉及一种预处理草甘膦高浓度污染废水的电絮凝反应设备。
背景技术
草甘膦是一种广谱，高效低毒，非选择性芽后除草剂。但是生产草甘膦产生的废水是典型的高浓度污染的有机废水，高浓度COD、毒性大、难生物降解、含有大量无机盐等，较难处理。若不经处理排放，会污染地表水以及地下水源，造成水体富营养化等，破坏生态环境。
目前草甘膦高浓度的污染废水常用的预处理方法有化学混凝法，水解法，吸附法等方法。化学混凝：通过投加化学混凝剂将水中的污染物质混凝沉淀去除，效果好，是目前使用最多的处理方法。但是化学混凝法的污泥产生量大且含水率高，需要持续药剂投入、运行费用高，并且还会向水中引入其他的阴离子等问题。水解法：水解法(分酸性水解和碱性水解)能够去除水中的磷，但对COD的去除效果却不明显，而且运行设备要求高、造价高。吸附法：采用活性炭，树脂等吸附剂吸附水中的污染组分，对草甘膦废水的处理，吸附一般达不到预期的处理效果，且回收和再生难度大，会产生新的垃圾，不适宜应用在高浓度的废水预处理技术上面。
中国专利(申请号201110383538.1)中通过多种工艺的组合能够将有机磷农药废水中的磷处理达到排放标准，但是它要求对每一个有机磷农药生产环节产生的废水进行不同的预处理后，再统一处理，步骤繁琐，而且也要先将有机磷氧化后才能去除，过程之中添加多种药剂，增加了成本。本实用新型所使用的预处理草甘膦农药废水的方法快速简单，无须将每一个环节产生的废水分开预处理。
电絮凝技术是一种依靠外加电源通电电解对废水进行处理的电化学处理方式，其特点是牺牲可溶性阳极在水体中发生电化学反应产生絮凝剂吸附水体中的污染物质，然后沉淀使污染物从水体中去除，而在阴极产生气泡有气浮分离的作用，电解过程中还发生氧化还原反应，能够去除部分有机物。电絮凝主要的反应为絮凝沉淀，气浮分离，氧化还原这三个。目前使用电絮凝技术应用于草甘膦高浓度废水的处理中的相关专利文献很少，草甘膦废水中含有一定量的Cl‐，在反应槽中氯离子会产生一些ClO‐，能够氧化水体中的部分有机物，去除一定量的COD，而且草甘膦废水有一定的盐度，Cl‐的穿透力强，加上其他的金属离子能够减缓电极板的钝化，因此使用电絮凝技术来预处理草甘膦废水是一种有应用潜力的技术。
中国专利申请号为200810063021.2中公开了一种采用臭氧强化铁板电絮凝去除较低浓度含磷废水，能够取得很好的处理效果，但是铁板电絮凝产生的羟基聚合物的分子链没有铝板的长，吸附效果不及铝板电絮凝，产生的泥也较铝板多，另外臭氧的添加也会增加成本。
电絮凝技术是一种应用很广的水处理技术，其抗负荷变化的能力很强，但处理不同的水时有不同的工艺条件和处理方式。电絮凝处理别的废水(如钢铁轧制废水)时需要添加盐分增加导电率，而草甘膦废水中本身就含有一定量的盐分，无需添加，所以使用电絮凝技术是一种非常适合草甘膦废水的预处理方式。
实用新型内容
本实用新型旨在解决现有草甘膦废水预处理技术的部分缺点，提供一种预处理草甘膦高浓度污染废水的电絮凝反应设备，该设备操作容易，不用添加化学药剂，处理速度快、效率高、运行管理简单、成本低。
本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
一种预处理草甘膦高浓度污染废水的电絮凝反应设备，其包括脉冲电源、反应槽、泵、排泥斗、沉淀池、阳极板与阴极板，阳极板与阴极板采用铝板，铝板位于反应槽中，脉冲电源两端分别与阳极板和阴极板连接;泵设在反应槽的下端，用于把废水通入电解槽中，使水流的方向与电解反应产生的絮凝体沉淀的方向相反;排泥斗设在反应槽的底部，沉淀池的底端与反应槽的上端通过水管连接;电解反应产生的部分絮体在反应槽中沉淀，经排泥斗排出，而通过反应槽的上端流出的絮体在沉淀池中二次沉淀。
进一步地，所述铝板的有效面积是176cm2。
进一步地，所述铝板有多组，且多个阴极板、阳极板在电解槽中相互间隔分布。
进一步地，相邻阴极板、阳极板之间的间距为10mm
利用上述设备的一种预处理草甘膦高浓度污染废水的电絮凝方法，包括以下步骤：
1)将草甘膦废水过滤去除悬浮物;
2)调节废水的pH值;
3)然后启动水泵将废水泵入电解槽中，同时通电进行电解反应;
4)电解反应完后，静置沉淀后将液面上的悬浮泡沫刮除，除去底部的污泥沉淀，排出的上清水即为处理好的排水。
进一步地，步骤2)所述废水的pH值调节为7±0.2。
优选的，步骤2)所述废水的pH值调节为7.0。
优选的，步骤3)所述电解反应的电流强度为8.52mA/cm2。
优选的，步骤3)所述电解反应时间即水力停留时间为15min。
优选的，步骤3)所述电解槽的电极板是参与反应的有效面积是176cm2的铝板，尺寸为275mm×67mm×3mm。
优选的，所述电极板之间的间距为10mm，电极的连接方式为复极连接方式，阴、阳极板在电解槽中相互间隔多组分布。
优选的，步骤4)所述静置沉淀的时间为0.5h‐1h。
在本实用新型采用电絮凝法对草甘膦高浓度污染废水进行预处理，影响处理效果的主要因素有废水的pH值、极板间距、电流强度和电解时间等。其中pH在5‐9之间废水中的COD和总磷都有一定的处理去除效果，但pH的变化对水体中总磷的去除影响比较大，在pH为7.0附近总磷取到了最大的去除率，此时铝电极板电解在水体中的主要产物Al(OH)3、Al(OH)4‐和长分子链的多核羟基络合物，它们的吸附性能强，能够吸附水中大分子的有机物质和其它杂质，然后絮凝沉淀去除污染物，本实用新型方法对草甘膦废水中污染物质的主要去除方式就是吸附沉淀。在酸性条件下，阳极铝板在电解反应的过程中极容易溶解出形成Al3+、Al(OH)2+和Al2(OH)24+等，它们由于分子链太小，吸附絮凝的性能不够强，絮体的沉降性能也较差，因此废水的pH值调为7.0为最佳pH值。
在本实用新型中，极板间距的大小对污染物去除的效果有很明显的影响，极板间距太小时反应槽中的铝板增多影响水流的混合，也会产生过多的絮凝剂凝聚在一块加大了沉降速度，减少了吸附反应的时间，反而降低了污染物的去除率，同时间距过小，容易造成电流短路。极板间距太大，单位面积反应的铝板需要处理水量增大，产生絮凝剂的量变少，处理速率和效率都会变差。因此，本实用新型中，极板间距定为10mm。
在本实用新型中，电流密度的变化对草甘膦高浓度污染废水中污染物质的去除率有较大的影响。开始随着电流密度的增大，COD和总磷的去除率也有明显的升高，但在电流密度增大到一定程度之后，去除率反而随电流密度的增大呈现出一定小幅度的下降趋势，而且会增加能耗。电流密度变大会使絮凝体凝聚的速度变快、增大而加快了沉降速度，减少了吸附絮凝的反应时间，反而使水体中污染物去除率下降，所以本实用新型中选择的电流密度为8.52mA/cm2(对应电流强度为1.5A)。电解反应时间的长短对废水的处理效率也有一定的影响，15min后COD和总磷的去除率都达到了最大，随着时间的延长，COD和总磷的去除率不再升高，而是有了一定的波动，主要是因为随着时间的延长，反应槽中发生了很小的反溶现象，使吸附了的部分有机污染物和少量的磷从沉淀的污泥中重新溶解回到水体中。所以本实用新型中优选的最佳反应时间为15min，需隔一定的时间将反应槽中的泥排出。
本实用新型所述的电絮凝预处理草甘膦高浓度污染废水的方法，通过铝板电絮凝对废水的处理，在所述的最佳工艺参数的条件下，能够在较短的时间内快速的对废水进行一个速度快、效率高的前处理。废水中COD的去除率可达到70.3%，TP的去除率达到75.4%，并且出水清澈透明，色度和浊度基本完全去除。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
本实用新型结构简单，成本低，设备体积小，易实现自动化管理，反应产的泥量少，且含水率低，容易处理。对于成分复杂，COD和总磷浓度超高的废水，本预处理方法的处理工艺操作简单，无需添加任何化学药剂，处理效率快，效果好，有很好的应用市场。