申请日2014.06.18
公开(公告)日2014.08.27
IPC分类号C02F1/463
摘要
本发明涉及了一种印染废水的电混凝处理脱色方法。以色度在500-1400倍、初始pH值为6.0~9.0的印染废水为电解液，在阴阳极均为铝板的周期换向脉冲电解槽中进行电解脱色反应。电解槽内3对电极以相邻2片互构成1个电解单元，所述废水从电解槽进水口流入，并以廊道折流模式流经所述电解槽。控制一定的电极电流密度和电解槽电压，电解HRT15~90min，处理后废水色度在50-100倍以下，原子吸收检测分析发现：两极溶出铝91.12-97.03%被富集于沉泥之中，吨水处理成本在0.3-0.7元，且整个混凝处理过程不添加化学药剂，控制简单、经济环保。
权利要求书
1.一种印染废水的电混凝脱色方法，其特征在于包括以下步骤：
1)、在电解槽设置等距离排列的6片Al电极，排列位置为1,2,3,4,5,6，并将1,3,5位置的Al电极连接于一端子A;2,4,6位置的Al电极连接于另一端子B;
2)、将周期换向脉冲电源通过电线与端子A、B连接;
3)、通过添加饱和食盐水控制废水电导率к为9-10mS/cm，并用蠕动泵向电解槽中不断注入印染废水;接通电源，调节电解槽电压4V以下，电极换向周期4s以下，电极电流密度100-200mA/cm2。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，电解槽电压3.5-4.0V，电极换向周期2-4s，电流密度100-200mA/cm2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述周期换向脉冲电源的电压为0-30V、可调电流为0-10A。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制废水在电解槽中停留时间为15-90min。
说明书
一种印染废水的电混凝脱色方法
技术领域
本发明涉及一种印染废水的电混凝脱色方法，属于印染废水处理领域。
背景技术
近年来，高分子絮凝剂越来越多地用于水处理领域，由于投加高分子絮凝剂后，絮体沉速较大，所产生的污泥较密实，且投药量较无机盐絮凝剂少，因此具有较好的应用价值。国内大多数水厂中高分子混凝剂的使用仍然以聚合铝盐PAC及聚合硫酸铁PFS等为主。
电混凝能在对环境不造成二次污染的前提下，实现在线电解生产高效絮凝剂，并以高度自动化的方式控制和即时添加到印染废水中。
1975日本年以金属铝为原料，用电解法制出了聚合氯化铝，但其电解过程能耗高，电极极化现象十分明显，导致电解过程无法长时间持续进行。
隔膜选择性电解法是日本旭化成公司等单位的专利。这种方法以三氯化铝为原料，利用离子交换膜的选择透过和水的电解原理，使三氯化铝溶液逐步被碱化，从而获得聚合铝溶液。
中科院生态环境研究中心汤鸿霄、刘鸿志对电解法制备高效聚合氯化铝絮凝剂进行了大量的基础工艺研究，他们采用金属铝为原料用直流电进行电解，电解液采用微酸性氯化钠溶液和三氯化铝溶液，得出了一些有益的工艺参数，为工业化生产和应用提供了一条新思路。但该课题组的研究所采用的电解电源为普通电源，即电极方向不随时间的改变而自动倒换，因此，其电极极化现象十分明显，电解效率很低，导致实验无法进行。因此，该课题组只在2008年前对电解合成PAC等絮凝剂进行了一定的研究，往后再也没有用电解的方法对PAC进行合成研究。
目前电解制备絮凝剂的方法，因为没有解决制备过程中电极极化和合理高效的反应器结构等关键的问题，因此尚未形成规模化的应用。现有的电解制备方法及研究专利基本上是以传统的电絮凝和传统絮凝剂为理论基础，依然停留在比较粗放的初级阶段。从制备原理上考虑现有的絮凝剂合成方法主要分为两类：
从上面的分析来看，传统的电化学合成PAC絮凝剂带来的结果是成本高、合成过程不连续、产品有效成分Al13的含量低;现有的化学合成虽然可解决部分生产成本问题，但由于化学合成过程污染大， PAC的有效成分很低。因此，电源的设计与优化对电解合成PAC絮凝剂和大规模处理印染废水上将起到至关重要的作用。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种印染废水的电混凝脱色方法。
本发明利用一种特殊电解设备来持续溶解电极，在处理槽内不断形成PAC絮凝剂，达到对印染废水进行脱色处理的方法。本方法将电解设备与印染废水处理槽连接，以Al片为电解电极，控制一定的电压和电极电流密度，并调节印染废水部分水质指标，对印染废水进行脱色处理，处理过程不产生二次污染，形成的泥密实、易脱水、成本低。
本发明的目的可以通过下述技术方案来实现。
一种印染废水的电混凝脱色方法，包括如下步骤：
1)、在电解槽设置等距离排列的6片Al电极，排列位置为1,2,3,4,5,6，并将1,3,5位置的Al电极连接于一端子A;2,4,6位置的Al电极连接于另一端子B;
2)、将周期换向脉冲电源通过电线与端子A、B连接;
3)、通过添加饱和食盐水控制印染废水电导率к为9-10mS/cm，并用蠕动泵向电解槽中不断注入印染废水;接通电源，调节电解槽电压4.0V以下，电极换向周期4s以下，电极电流密度100-200mA/cm2。
根据印染废水色度计算使其达到对应脱色率所需絮凝剂数量(实际是计算电解所得铝的量q)，而后根据电流与电压由法拉第定律计算得到量为q的铝所需的电解时间t1(即电解液停留时间)，调节蠕动泵流量Q1，若电解槽有效体积为V，使V/Q1=t1即可，一般控制停留时间为15-90min。
经过上述方法，从电解槽中流出的印染废水，沉淀后过滤，取上清液测定其色度，按电解过程能耗与物耗，可以计算印染废水的脱色成本。
作为一种优选，调节电解槽电压3.5-4V，电极换向周期2-4s，电流密度100-200mA/cm2。
周期换向脉冲电源的电压为0-30V、可调电流为0-10A。
步骤1)交叉排列电极正负极是为了充分利用电极双面，增大电极与电解液的接触面积。
步骤2)是为了减少从电源输出到电极连接线间的电压损失，为提高电压效率及电流效率。
步骤3)中添加饱和食盐水是为了控制印染废水电导率，确保后继电解过程顺利开展。电解电压控制在阳极只交叉溶出电极到溶液中，形成聚合物PAC;电极换向周期2-4s是为了控制电极极化与钝化的形成。
本发明与现有电混凝相比，具有以下优点：
① 本发明正负电极均采用铝片，通过周期换向电解自动交换正负电极，防止阴极OH-富集过多、阳极Al3+过多而影响kelin结构聚合物Al13的形成，促进Al3+和OH-在正负极间移动，并逐步形成多的Al13形态，利于后继溶液体系中聚合铝物质的逐步形成。
② 本发明采用蠕动泵的流量来精确控制印染废水的电混凝时间，使其达到最佳的脱色效果，并可根据印染废水所含染料的多少(色度的大小)，根据脱色要达到的要求，计算所需溶解的铝的量q1，而后由法拉第定律计算溶解q1量的铝所需的时间(此时间即为电混凝时间)，从而实现设备与工艺的工业化应用。
③ 本发明通过溶铝的方式处理染整印染废水，不向印染废水中加入其它的化学药剂，而溶出的铝90%以上加入了沉泥之中，且沉泥量小，因此，该方法是一种绿色、环保的处理染整印染废水的方法。
④ 本方法电流恒定时电解槽电压相对稳定(3.5-4.0V)，这表明本方法能很好的控制电极极化与钝化现象，有利于电混凝脱色技术的持续工业化应用。
⑤ 本发明染整印染废水脱色处理成本在0.3-0.7元/m3(依印染废水的色度大小而异)，操作简单。