申请日2014.04.21
公开(公告)日2014.08.06
IPC分类号C02F9/06; C02F103/30; C02F1/28
摘要
发明公开了一种阳离子染料废水处理装置及其处理废水的方法，其中该装置包括初滤网格、电解池、沉淀池和活性炭柱，其中初滤网格设置于电解池的进水口处，电解池连接沉淀池，电解池出水口为沉淀池进水口，沉淀池出水口连接活性炭柱;处理方法为先将阳离子染料废水经初滤网格过滤后进入电解池中，调节pH为4.0，然后在电解池的阴阳电极板上施加电压，生成铁离子;再将反应后的废水引入沉淀池，调节pH至8.0~9.0，废水沉淀后进入配水区，最后引入活性炭柱进行过滤脱色达标后排放或再利用;使用本发明的装置和方法处理阳离子染料废水后BOD去除率可以达到87%以上，COD、色度、SS、总铜的去除率可以达到90%以上。
权利要求书
1.一种阳离子染料废水处理装置，其特征在于，该装置包括初滤网格(1)、电解池(2)、沉淀池(3)和活性炭柱(4);初滤网格(1)设置于电解池(2)的进水口处，电解池(2)连接沉淀池(3)，电解池出水口(11)为沉淀池(3)进水口，沉淀池出水口(19)连接活性炭柱(4)，其中电解池(2) 四周内壁上设置有阴阳电极板(12)，电解池(2)还设置有控制阴阳电极板(12)的阴阳极相互更替的导向开关;沉淀池(3) 内部末端设置有配水区(18)，配水区(18)与沉淀池(3)内部隔离，通过上端开口(17)与沉淀池(3)内部相连通。
2.根据权利要求1所述的阳离子染料废水处理装置，其特征在于，初滤网格(1)为聚丙烯纤维网格。
3.根据权利要求1所述的阳离子染料废水处理装置，其特征在于，初滤网格(1)的下方设置有凹槽(7)。
4. 根据权利要求1所述的阳离子染料废水处理装置，其特征在于，电解池(2)包括进水口、第一pH调节口(8-1)、排气口(10)和电解池出水口(11)，其中第一pH调节口(8-1)设置于进水口处的电解池(2)顶端，排气口(10)设置于电解池(2)顶端，电解池出水口(11)设置于电解池(2)末端顶部，电解池(2)顶端还设置有第一pH检测计(9-1)。
5. 根据权利要求1所述的阳离子染料废水处理装置，其特征在于，沉淀池(3)包括进水口、第二pH调节口(8-2)、沉淀区(15)、污泥斗(13)、排泥口(16)和沉淀池出水口(19)，其中第二pH调节口(8-2)设置于进水口处的沉淀池(3)顶端，沉淀区(15)为沉淀池(3)中部，污泥斗(13)设置于沉淀池(3)末端的底面，污泥斗(13)低于底面进行设置，排泥口(16)设置于污泥斗(13)外侧，同时沉淀池(3)中还设置有第二pH检测计(9-2)。
6.根据权利要求4所述的阳离子染料废水处理装置，其特征在于，阴阳电极板(12)为铁板。
7.根据权利要求5所述的阳离子染料废水处理装置，其特征在于，污泥斗(13)外侧设置有观察窗(14)。
8.根据权利要求1-5任一项所述的阳离子染料废水处理装置，其特征在于，电解池(2)的进水口连接有进水管(5);沉淀池出水口(19)连接有出水管(20)，出水管(20)连接活性炭柱(4);进水管(5)上设置有第一旋塞阀门(6)，出水管(20)上设置有第二旋塞阀门(21)。
9.一种权利要求1-5任一项所述的阳离子染料废水处理装置处理阳离子染料废水的方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
步骤一，将阳离子染料废水由电解池(2)的进水口引入，经初滤网格(1)过滤后进入电解池(2)中，通过水解池(2)顶的第一pH调节口(8-1)调节pH为4.0，由电解池(2)中第一pH检测计(9-1)进行pH监控;
步骤二，在电解池(2)的阴阳电极板(12)上施加电压，在电解池(2)中生成铁离子;
步骤三，步骤二反应后的废水溢流进入沉淀池(3)，通过沉淀池(3)顶的第二pH调节口(8-2)将pH调节至8.0~9.0，由沉淀池(3)中第二pH检测计(9-2)进行pH监控，废水在沉淀池(3)中产生大量沉淀并沉淀到污泥斗(13)中，废水沉淀后至沉淀池(3)末端开口(17)处溢满出至配水区(18)中;
步骤四，将配水区(18)中的水引入至活性炭柱(4)进行过滤脱色达标后排放或再利用。
10.权利要求1至5任一项所述的阳离子染料废水处理装置在处理阳离子染料废水中的应用。
说明书
一种阳离子染料废水处理装置及其处理废水的方法
技术领域
本发明涉及工业废水处理技术领域，特别是涉及一种阳离子染料废水处理装置及其处理废水的方法。
背景技术
染料工业是国民经济中的重要行业，目前我国各种染料产量已逾90万吨，染料产量占世界的60%左右，每生产1t染料，将有≥ 2%的产品随废水流失，造成了极大的物质及经济损失。并且，在染料的生产过程中有90%的无机原料和10%~30%的有机原料转移到废水中。该类废水具有污染物浓度高，成分复杂，含有大量的有机物和盐份，CODCr浓度高，生物降解性较低，色泽深，酸碱性强等特点，一直是工业废水处理中的难题，已成为环境重点污染源之一。
阳离子染料是纺织染料的一种，可溶于水，溶于水后电离生成带阳电荷的有色离子。染料的阳离子可与蛋白质分子以盐碱相结合，也能与织物中第三单体的酸性基团结合而使纤维染色，是腈纶纤维染色的专用染料，具有强度高、色光鲜艳、耐光牢度好等优点。极高的色度会大大降低水体透明度，大量消耗水中的氧，造成水体缺氧;含有铬、铅、汞、砷、锌等重金属盐类，无法生物降解，具有很强的致癌、致畸、致突变性;许多分散染料具有生物积累性，且染料化学结构稳定，生物可降解性差。
经对现有技术的研究发现，随着人们对纺织物色彩的需求越来越高，染料的品种越来越多，并朝着抗光解、抗氧化、抗生物降解的方向发展，使得染料废水越来越难以用传统的水处理系统进行处理。
如活性炭吸附法虽然已广泛应用于染料废水的脱色，对去除水中溶解性有机物非常有效，但是再生困难，且易导致活性炭大量损失，处理成本高，应用面窄。再如电解法虽能利用电化学反应对废水进行有效处理，不必大量耗费化学药剂，但在处理大量废水时的电耗和电极金属消耗量较大，且分离出的沉淀物质不易处理利用。再如生物活性碳吸附法将吸附法和生化法综合应用，作为固定媒介的活性炭提高了微生物的活力，可以提高对染料废水的处理效果，但是一旦微生物浓度过高便会造成活性炭孔道堵塞，导致自身二次污染，从而大大降低处理效果，并且吸附后活性炭与废水的分离及活性炭的再生是该法处理染料废水中的难点。
发明内容
解决的技术问题： 本发明的目的在于为了克服以上现有技术的不足而提供一种阳离子染料废水处理装置及其处理废水的方法。
技术方案：
一种阳离子染料废水处理装置，该装置包括初滤网格、电解池、沉淀池和活性炭柱;初滤网格设置于电解池的进水口处，电解池连接沉淀池，电解池出水口为沉淀池进水口，沉淀池出水口连接活性炭柱，其中电解池四周内壁上设置有阴阳电极板，电解池还设置有控制阴阳电极板的阴阳极相互更替的导向开关;沉淀池内部末端设置有配水区，配水区与沉淀池内部隔离，通过上端开口与沉淀池内部相连通。
所述的阳离子染料废水处理装置，初滤网格可以为聚丙烯纤维网格。
所述的阳离子染料废水处理装置，初滤网格的下方可以设置有凹槽。
所述的阳离子染料废水处理装置，电解池可以包括进水口、第一pH调节口、排气口和电解池出水口，其中第一pH调节口可以设置于进水口处的电解池顶端，排气口可以设置于电解池顶端，电解池出水口可以设置于电解池末端顶部，电解池顶端还可以设置有第一pH检测计。
所述的阳离子染料废水处理装置，沉淀池可以包括进水口、第二pH调节口、沉淀区、污泥斗、排泥口和沉淀池出水口，其中第二pH调节口可以设置于进水口处的沉淀池顶端，沉淀区为沉淀池中部，污泥斗可以设置于沉淀池末端的底面，污泥斗低于底面进行设置，排泥口可以设置于污泥斗外侧，同时沉淀池中还可以设置有第二pH检测计。
以上所述的阳离子染料废水处理装置，阴阳电极板可以为铁板。
以上所述的阳离子染料废水处理装置，污泥斗外侧可以设置有观察窗。
以上所述的阳离子染料废水处理装置，电解池的进水口可以连接有进水管;沉淀池出水口可以连接有出水管，出水管连接活性炭柱;进水管上可以设置有第一旋塞阀门，出水管上设置可以有第二旋塞阀门。
一种以上所述的阳离子染料废水处理装置处理阳离子染料废水的方法，按照以下步骤进行：
步骤一，将阳离子染料废水由电解池的进水口引入，经初滤网格过滤后进入电解池中，通过水解池顶的第一pH调节口调节pH为4.0，由电解池中第一pH检测计进行pH监控;
步骤二，在电解池的阴阳电极板上施加电压，在电解池中生成铁离子;
步骤三，步骤二反应后的废水溢流进入沉淀池，通过沉淀池顶的第二pH调节口将pH调节至8.0~9.0，由沉淀池中第二pH检测计进行pH监控，废水在沉淀池中产生大量沉淀并沉淀到污泥斗中，废水沉淀后至沉淀池末端开口处溢满出至配水区中;
步骤四，将配水区中的水引入至活性炭柱进行过滤脱色达标后排放或再利用。
以上所述的阳离子染料废水处理装置在处理阳离子染料废水中的应用。
本发明提供了一种阳离子染料废水处理装置，将电解法和活性炭吸附法有效结合起来，废水先经过聚丙烯纤维格网过滤去除大型的固体悬浮物及少量有机物，同时聚丙烯纤维格网耐腐蚀性强，可清洗性高，强度高，因此作为优选材料，网格下面可以设置一个凹槽，被除去的悬浮物沉淀储存在格网下方的凹槽中，防止了因悬浮物堆积而导致过水断面减小的问题;废水再通过电解池，使有机物质颗粒产生絮凝体沉淀与水分离，并将大分子染料分解为小分子无色物质，提高废水可生化性和脱色效果;随后进入沉淀池，碱性环境使得电解池中生成的铁离子形成大量的氢氧化铁络合物，有效促进有机物颗粒产生的絮凝体进一步沉淀并与水分离;最后经过活性炭柱吸附残余的大分子染料和悬浮物，并深度脱色，使出水达标满足相应的工业废水排放标准。该法处理工艺出水水质高，装置简单，占地面积小，处理周期短，特别适用于小型染料废水处理，且在实际工作中药剂添加量少，管理简单，节约成本，具有良好的推广应用价值。
本发明所述电解池的阴阳电极通电后，废水中分散的胶体颗粒、极性分子、细小污染物在微电场作用下形成电泳，聚集在电极上，形成大颗粒沉淀，使COD降低，此外，电极反应中产生的新生态的氢具有较高活性，能与废水中许多组分发生氧化还原作用，破坏发色、助色基团结构，使偶氮键断裂，使一些大分子染料分解为小分子无色物质，提高废水可生化性和脱色效果，且电解装置还可通过设置导向开关进行调控，互相交换更替阴、阳极，使两极铁板消耗均匀，减少运行费用和维护成本;电解池的顶部设置有排气口，用于及时排除电解槽阴极产生的H2，避免装置内部气压过高。
所述沉淀池采用类似于平流式沉淀池的构造，使用时将进水pH调节至8.0~9.0，使得电解池中生成的铁离子形成大量的氢氧化铁络合物，其吸附力比普通氢氧化铁强50倍，有效促进有机物质颗粒产生的絮凝体进一步沉淀与水分离;沉淀后的污泥储存在所述梯形污泥斗中，通过所述排泥口上方的玻璃窗以观察和控制排泥时间;沉淀池由上端出水至配水区，一方面能防止部分沉淀直接进入活性炭吸附段，降低活性炭柱吸附负荷，另一方面可以对沉淀池出水进行缓冲，避免对活性炭柱的水力冲击负荷过大。
所述活性炭柱中可以填充粉末活性炭，废水进入活性炭柱后，可以将吸附残余的大分子染料和悬浮物，并进一步去除色度，使出水达标满足相应的工业废水排放标准。
有益效果
与现有技术相比，本发明在综合了电解法和活性炭吸附法处理阳离子染料废水优点的基础上，作了进一步改进。
(1)通过在电解池中设置导向开关交换阴、阳极，可以实现两级铁板均匀消耗，大大减少了运行费用和维护成本;
(2)电解池后续沉淀池中保持碱性环境，能有效促进金属铁离子及其他残余阳离子的絮凝及沉淀，并能进一步吸附废水中的污染物以降低其表面能，最终凝结成较大的絮体沉淀，从而降低废水中的COD和色度;
(3)沉淀池出水至配水区，不仅起到了很好的水力负荷缓冲作用，且使得活性炭柱的进水污染负荷大大减轻，可有效减缓活性炭饱和速率，使其使用周期延长约15%~20%，并可降低约5%~10%的活性炭每次再生损耗率。
(4)初滤网格下方设置有凹槽，被过滤除去的悬浮物沉淀储存在凹槽中，防止了因悬浮物堆积而导致过水断面减小的问题;
(5)沉淀池末端设置有污泥斗、排泥口和观察窗，可以随时观察沉淀池中的沉淀情况，根据需要进行沉淀池的清洗。
(6)本发明在进行废水处理的过程中只需要加入pH缓冲液进行调节pH值，不需要另外加入其它药剂进行反映，因此节约了成本，简化了处理方式，减少了处理步骤。
(7)经试验表明，使用本发明提供的阳离子染料废水处理装置及其处理废水的方法处理阳离子染料废水后BOD去除率可以达到87%以上，COD、色度、SS、总铜的去除率可以达到90%以上，废水经处理后可达到《综合污水排放标准》(GB8978-1996)中规定的二级排放水质标准。
总之，该装置占地面积小，处理时间短，运行管理简单，经过该处理装置的出水水质优而稳定，可满足相应的工业废水排放标准，且本发明构造简单，特别适用于小型染料废水处理，具有良好的推广应用价值。