申请日2013.09.16
公开(公告)日2013.12.18
IPC分类号C02F9/06
摘要
本发明提供了一种微串联-内循环光电催化氧化废水处理方法，其特征在于，在常温常压下，将有机废水经预处理后，进入微串联光电催化氧化废水处理单元装置首端的第一个阳极室进行光电催化氧化处理，出水经阳极连通管进入相邻的阳极室继续进行光电催化氧化处理，直至进入末端最后一个阳极室内光电催化氧化处理后得到处理后废水，整个微串联光电催化氧化废水处理单元装置内水力停留时间为0.5-2小时;处理后废水经微串联-内循环光电催化氧化废水后处理单元进行气液分离，分离得到尾气进行无害化处理，经分离后的出水实现达标排放。本发明方法能提高光电处理效率，有效处理高盐、高硬废水，而且能有效解决处理高硬度废水时光源、极板结垢的问题。
权利要求书
1.一种微串联-内循环光电催化氧化废水处理方法，其特征在于：
1)主体系统结构包括：
A、微串联光电催化氧化废水处理单元：
由微串联光电催化氧化废水处理装置组成;该装置包括3-10组由阴离子选择性 透过膜(4)隔开的阳极室(7)和阴极室(8)、阳极连通管(17)、直流电源(19)、 阴极承托层(12)和连通层(15)，所述阳极室为废水处理的主体极室，内部设有阳 极板(1)、若干根光源(2)，并填充有光电催化剂(6)，相邻阳极室间通过阳极连通 管(17)连接，使废水从每个阳极室的底部进入，顶部流出;每个阴极室内部设有阴 极板(3)，并填有阴极板防垢液，底部设置阴极板承托层(12)，阴极板承托层的底 部连接有连通层(15)，使得所有阴极室的底部相互连通;所述连通层(15)的一端 设有阴极板防垢液进水口(11)，另一端设有阴极板防垢液出水口(14);
所述微串联光电催化氧化废水处理装置的首端底部、尾端顶部分别设置有废水进 水口(13)和处理后废水出水口(9)，靠近所述处理后废水出口(9)处设置有催化 剂截留槽(5)，所述废水经微串联光电催化氧化废水处理装置底部废水进水口进入阳 极室后，通过阳极连通管依次进入相邻阳极室进行光电催化处理后，最后由流经催化 剂截留槽(5)后通过处理后废水出水口(9)排出;
所述光源采用波长为200～400nm的高压汞灯、中压汞灯及紫外灯中的一种或多 种;
所述光电催化剂采用α-氧化铝或二氧化硅中的一种或多种为载体，表面负荷二氧 化钛、硫化镉、氧化铁、二氧化锰中的一种或多种活性物质构成;具有裂化和开环功 能，及孔结构可调特性，并制备成蜂窝多孔结构;
B、阴极板防垢液内循环系统单元：
在上述A单元反应装置外部，设置有阴极板防垢液内循环系统单元系统;包括： 所述阴极板防垢液出水口(14)连接有阴极板防垢液储液池(22)，阴极板防垢液储 液池(22)通过循环泵(28)与阴极板防垢液进水口(11)相连，并在循环泵的作用 下以内循环方式在所有阴极室(8)和连通层(15)中流动;所述阴极板防垢液储液 池(22)内设在线pH计(24)和在线电导仪(23)，用以测量及适时调节阴极板防垢 液pH、电导率;
C、微串联-内循环光电催化氧化废水后处理单元：
在上述A单元反应装置尾端，设置有微串联-内循环光电催化氧化废水后处理单 元系统;包括：所述处理后废水出水口(9)连接有气液分离器(29)，气液分离器(29) 上设置有出水口(30)和排气口(31)，排气口(31)连接有尾气吸收塔(32);
2)所述废水处理方法处理步骤如下：
在常温常压下，将有机废水经预处理后，进入微串联光电催化氧化废水处理单元 装置首端的第一个阳极室(7)进行光电催化氧化处理，出水经阳极连通管(17)从 相邻下一个阳极室(7)的底部进入继续进行光电催化氧化处理，直至进入末端最后 一个阳极室(7)内光电催化氧化处理后得到处理后废水，整个废水处理单元装置内 水力停留时间为0.5-2小时;利用微串联光电催化氧化废水处理单元外部连接的阴极 板防垢液内循环系统单元，控制阴极板防垢液的循环流速为0.1～0.5m/s，pH为7.0～8.0， 电导率为所处理废水电导的1～5倍，用于减少阴极板(3)的腐蚀速率;处理后废水 经微串联-内循环光电催化氧化废水后处理单元进行气液分离，分离得到尾气在尾气 吸收塔内用碱液吸收，经分离得到的出水实现达标排放。
2.根据权利要求1所述的微串联-内循环光电催化氧化废水处理方法，其特征在于： 所述的有机废水为高盐高硬难降解有机废水，其水质特点如下：钙离子浓度不低于 800mg/L，总硬度不低于2000mg/L，氯离子为1000mg/L-5000mg/L，电导率为8000 μs/cm-20000μs/cm，COD为100-300mg/L;处理后废水水质的CODcr为30～50mg/L。
说明书
一种微串联-内循环光电催化氧化废水处理方法
技术领域
本发明涉及高盐废水处理技术领域，特别是涉及一种微串联-内循环光电催化氧化废 水处理方法，用于处理高盐高硬难降解有机废水。
背景技术
近几年来，国家对环保要求越来越高，对石化企业外排水的排放标准有了明确规定， 要求外排水量进一步减小，甚至做到接近零排放，提高水的回用率成为当今的研究热点。 越来越多的炼厂采用超滤-反渗透双膜法来处理炼厂含油废水进行回用，以减小外排水量。 但超滤-反渗透双膜法仅能够产生大约75%左右的回用净水，剩余25%的双膜浓水具有排 量小、含盐高、硬度高、COD高等特点，决定了常规生化法并不适合处理该类废水，而常 规化学氧化法处理该类废水时具有设备易结垢、化学药剂用量大、残留药剂易引起二次水 体污染等不足。因此针对此类废水的处理需要另寻解决途径。
而另一方面，光电催化氧化废水处理方法作为一种全新的高级氧化技术已经成功应用 在高盐废水处理行业中，但是目前光电催化氧化处理方法并不适用于处理高硬废水，原因 在于光电催化氧化反应进行时，会在阴极产生大量的OH-，而OH-会和废水中的Ca2+、Mg2+反应，在阴极板、光源外层结垢，生成的垢体积累到一定程度时，就会导致电流效率下降 和紫外光严重衰减，使光电催化氧化的处理效果急剧恶化。目前大多数厂家采用周期换相 脱垢技术来解决结垢问题，但是周期换相技术具有两点不足：首先是阴阳两极要采用相同 材料极板，费用较高，其次是周期换相易使极板形成电容效应，导致电极的寿命下降。
发明内容
本发明的目的是设计一种新型微串联-内循环光电催化氧化废水处理方法，用以解决 传统光电催化氧化废水处理在处理高盐、高硬废水时极板、光源易结垢的难题，保证光电 催化氧化装置长时间稳定运行。
本发明为一种微串联-内循环光电催化氧化废水处理方法，其特征在于：
1)主体系统结构包括：
A、微串联光电催化氧化废水处理单元：
由微串联光电催化氧化废水处理装置组成;该装置包括3-10组由阴离子选择性透过膜 4隔开的阳极室7和阴极室8、阳极连通管17、直流电源19、阴极板承托层12和连通层 15，所述阳极室为废水处理的主体极室，内部设有阳极板1、若干根光源2，并填充有光 电催化剂6，相邻阳极室间通过阳极连通管17连接，使废水从每个阳极室的底部进入，顶 部流出;每个阴极室内部设有阴极板3，并填有阴极板防垢液，底部设置阴极板承托层12， 阴极板承托层的底部连接有连通层15，使得所有阴极室的底部相互连通;所述连通层15 的一端设有阴极板防垢液进水口11，另一端设有阴极板防垢液出水口14;
所述微串联光电催化氧化废水处理装置的首端底部、尾端顶部分别设置有废水进水口 13和处理后废水出水口9，靠近所述处理后废水出口9处设置有催化剂截留槽5，所述废 水经微串联光电催化氧化废水处理装置底部废水进水口进入阳极室后，通过阳极连通管依 次进入相邻阳极室进行光电催化处理后，最后由流经催化剂截留槽5后通过处理后废水出 水口9排出;
所述光源采用波长为200～400nm的高压汞灯、中压汞灯及紫外灯中的一种或多种;
所述光电催化剂采用α-氧化铝或二氧化硅中的一种或多种为载体，表面负荷二氧化钛、 硫化镉、氧化铁、二氧化锰中的一种或多种活性物质构成;具有裂化和开环功能，及孔结 构可调特性，并制备成蜂窝多孔结构;
B、阴极板防垢液内循环系统单元：
在上述A单元反应装置外部，设置有阴极板防垢液内循环系统单元系统;包括：所述 阴极板防垢液出水口14连接有阴极板防垢液储液池22，阴极板防垢液储液池22通过循环 泵28与阴极板防垢液进水口11相连，并在循环泵的作用下以内循环方式在所有阴极室8 和连通层15中流动;所述阴极板防垢液储液池22内设在线pH计24和在线电导仪23，用 以测量及适时调节阴极板防垢液pH、电导率;
C、微串联-内循环光电催化氧化废水后处理单元：
在上述A单元反应装置尾端，设置有微串联-内循环光电催化氧化废水后处理单元系 统;包括：所述处理后废水出水口9连接有气液分离器29，气液分离器29上设置有出水 口30和排气口31，排气口31连接有尾气吸收塔32;
2)所述废水处理方法处理步骤如下：
在常温常压下，将有机废水经预处理后，进入微串联光电催化氧化废水处理单元装置 首端的第一个阳极室7进行光电催化氧化处理，出水经阳极连通管17从相邻下一个阳极 室7的底部进入继续进行光电催化氧化处理，直至进入末端最后一个阳极室7内光电催化 氧化处理后得到处理后废水，整个废水处理单元装置内水力停留时间为0.5-2小时;利用 微串联光电催化氧化废水处理单元外部连接的阴极板防垢液内循环系统单元，控制阴极板 防垢液的循环流速为0.1～0.5m/s，pH为7.0～8.0，电导率为所处理废水电导的1～5倍，用 于减少阴极板3的腐蚀速率;处理后废水经微串联-内循环光电催化氧化废水后处理单元进 行气液分离，分离得到尾气在尾气吸收塔内用碱液吸收，经分离得到的出水实现达标排放。
根据本发明所述的微串联-内循环光电催化氧化废水处理方法，其特征在于：所述的有 机废水为高盐高硬难降解有机废水，其水质特点如下：钙离子浓度不低于800mg/L，总硬 度不低于2000mg/L，氯离子为1000mg/L-5000mg/L，电导率为8000μs/cm-20000μs/cm， COD为100-300mg/L;处理后废水水质的CODcr为30～50mg/L。
本发明涉及的微串联光电催化氧化废水处理方法与传统处理方法相比，具有以下有益 效果：
1、本发明方法采用的微串联光电催化氧化废水处理单元利用阴离子选择性透过膜将 装置内部分为若干组阴阳极室，可使阴极板和光源不结垢，避免由于频繁清洗造成的各类 问题。
2、而且阳极室微串联状态，能够提升光电催化反应降解COD效率，降低吨水处理能 耗。
3、本发明方法阳极室产生的氧化性气体能够充当曝气气源，减少能耗的同时，亦能 够降解废水中COD物质。
4、本发明方法可对阳极室多余尾气能够进行无害化处理，保证有害气体的零排放。
5、本发明方法实现阴极板防垢液内循环状态，能够极大地降低阴极板腐蚀速率，最 大限度延长设备的使用寿命。