周期换向电凝聚处理染料废水方法

发布时间:2018-11-28 8:47:56

  申请日2009.07.17

  公开(公告)日2010.02.03

  IPC分类号C02F103/30; C02F1/463

  摘要

  一种周期换向电凝聚处理染料废水方法和装置,装置电解槽的反应电极为铝极板和铁极板,采用周期换向电源供电。处理染料废水的方法为:将染料废水引入电解槽,并向废水中加入电解质,使电解质浓度为0.008~0.015mol/L,开启搅拌器,控制搅拌速率750~1250转/分钟,控制电极电压8~13V,控制电流换向周期:6~20秒,调节废水pH值为5~9,电解处理30~50分钟,然后将处理后的水排出。本发明系统结构紧凑,占地面积小,易实现自动控制,运行管理与系统维修简单。用于处理染料废水,色度去除率可达到96%以上,处理后废水COD能达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级排放标准要求。

  权利要求书

  1、一种周期换向电凝聚处理染料废水的装置,其特征在于包括电解槽、周期换向电源和 磁力搅拌器,电解槽的反应电极为铝极板和铁极板,电解槽的供电电源为周期换向电源,周 期换向电源由220V交流电源、直流稳压电源、时钟继电器、电压交换器和继电器构成,220V 交流电源、电压交换器、时钟继电器、继电器依次通过导线连接在一起,直流稳压电源通过 导线与继电器连接,铝极板、铁极板分别通过导线与继电器连接,在电解槽下安装有磁力搅 拌器。

  2、按照权利要求1所述的周期换向电凝聚处理染料废水的装置,其特征在于铝极板、铁 极板间距为0.5~2cm。

  3、采用权利要求1所述的周期换向电凝聚处理染料废水的装置处理染料废水的方法,其 特征在于处理工艺为:将染料废水引入电解槽,并向电解槽内废水中加入电解质,使电解质 浓度为0.008~0.015mol/L,开启搅拌器,控制搅拌速率750~1250转/分钟,控制电极电压 8~13V,控制电流换向周期:6~20秒,调节废水pH值为5~9,电解处理30~50分钟,然 后将处理后的水排出。

  4、按照权利要求3所述的采用周期换向电凝聚处理染料废水的装置处理染料废水的方 法,其特征在于电解质选择Na2SO4。

  说明书

  一种周期换向电凝聚处理染料废水的方法及装置

  技术领域

  本发明属于环保技术领域,涉及污水处理技术,具体涉及染料废水的处理方法。

  背景技术

  在世界范围内,印染工业是排放废水的大户,由于其废水量大,水质复杂,有机物浓度 高,难于生物降解的物质多,色度深,导致生态环境破坏的特点,成为废水处理的难点和热 点。同时随着水资源日益匮乏,考虑到废水的回用以及排放标准的提高,印染废水的处理已 受到学术界和社会的广泛关注。

  由于染料废水具有高COD、高色度、高含盐量,有机物难生化降解,水质水量随时间变 化较大(废水间歇性排放)等特点,已经成为工业废水治理的难点。工业废水处理的突出问题 是色度和难降解有机物的去除问题。国内外采用了化学法,如氧化法、混凝法、电解法等; 物理化学法,如吸附法、膜技术等;生物法,如投菌法、厌氧好氧工艺等对其进行处理,处 理机理大致为两种:①富集发色物质,再分离去除;②破坏发色物质,以达到脱色和降解有 机物的目的。

  混凝法具有工艺流程简单、操作管理方便、设备投资省、占地面积少、对疏水性染料脱 色效率很高的优点,但运行费用较高、泥渣量多且脱水困难、对亲水性染料处理效果差、在 添加混凝剂进行处理时往往对出水造成二次污染。化学氧化法一般采用湿式氧化法,设备造 价高,其中O3氧化法效果较好,但O3投加量大、成本高;Cl2氧化法虽处理效果好,但它容 易与水中有机物生成毒性很大的氯代有机物,造成二次污染。吸附法只对疏水性染料作用明 显,并且易受水中悬浮物染料和油脂的影响而失效,同时吸附剂用量大、费用高。生物法具 有占地面积小、运行成本低、无二次污染的优点,但近年来由于化纤织物的发展和印染后整 理技术的进步,使PVA浆料、新型助剂等难生化降解有机大分子进入印染废水,原有的生物 处理系统由原来的COD去除率70%降到50%左右,甚至更低。电化学法处理印染废水,由 于其设备小、占地少、运行管理简单、COD去除率高和脱色效果好及不产生二次污染等优点, 日益受到人们的重视。电化学方法治理废水,实质是直接或间接地利用电解作用,把水中污 染物去除或把有毒物质转化为无毒或低毒物质。近几十年来,随着电化学科学和电力工业的 发展,使处理成本大大降低,电化学法已成为一种具有竞争力的废水处理方法。

  在电化学处理废水的几种类型中,电凝聚法同化学凝聚法相比,其材料损耗少一半左右, 污泥量也较少,且无需笨重的加药设施。其缺点是电能消耗和材料消耗过大,直接限制了该 方法的使用范围,因而通过改进电源技术,研究新型电极材料及结构是当前发展的方向。自 行设计的周期换向电源和组合电极协同作用的设备和方法,迄今为止在国内外尚无报道。

  发明内容

  针对目前染料废水处理技术存在的不足之处,本发明提供一种周期换向电凝聚处理染料 废水的方法。

  本发明的周期换向电凝聚处理染料废水的装置包括电解槽、周期换向电源和磁力搅拌器, 电解槽的反应电极为铝极板和铁极板,电解槽的供电电源为周期换向电源,周期换向电源由 220V交流电源、直流稳压电源、时钟继电器、电压交换器和继电器构成,220V交流电源、电 压交换器、时钟继电器、继电器依次通过导线连接在一起,直流稳压电源通过导线与继电器 连接,铝极板、铁极板间距为0.5~2cm,铝极板、铁极板分别通过导线与继电器连接,在电 解槽下安装有磁力搅拌器。

  周期换向电源能够输出8~13V、方向周期变化的电压。

  本发明的周期换向电凝聚处理染料废水的方法如下。

  将染料废水引入电解槽,并向电解槽内废水中加入电解质,使电解质浓度为0.008~ 0.015mol/L,开启搅拌器,控制搅拌速率750~1250转/分钟,控制电极电压8~13V,控制 电流换向周期:6~20秒,调节废水pH值为5~9,电解处理30~50分钟,然后将处理后的 水排出。其中电解质选择Na2SO4。

  通过对反应时间、电极电压、换向周期、电解质浓度、搅拌速度和极板间距等条件的考 察,结果表明电解质浓度较其他因素相比,对活性染料废水处理效果的影响最大,随着电解 质浓度的不断升高,色度去除率和COD去除率同时增加,但当电解质浓度增大到0.01mol/L 时,去除效果下降。

  研究分析表明,本发明方法净化处理染料废水的机理为金属离子的絮凝、气浮、电解还 原和氧化共同作用完成废水的净化。其中电解过程中产生的离子的絮凝作用贡献率大致为 47.6%。对絮体进行X-射线衍射实验,发现絮体的成分主要为Fe3O4,结合电感耦合等离子光 谱发生仪检测结果分析可以得出,铁离子的絮凝作用占主导。

  连续进行6批次处理染料废水的试验结果表明,处理结果是可以重现的,没有因为电极 的钝化而影响处理效果。因此采用铁铝为电极、周期换向电凝聚法处理染料废水,能有效地 减轻电极的钝化,大大降低电极的损耗。

  本发明系统结构紧凑,占地面积小,易实现自动控制,运行管理与系统维修简单。用于 处理染料废水,色度去除率可达到96.0%以上,处理后废水COD能达到《污水综合排放标准》 (GB8978-1996)一级排放标准要求。用于处理活性黑KN-B和活性黄X-R染料废水的试验结果 表明,与现有电化学技术相比,达到相同的处理效果,本发明方法电能消耗可降低10~30%。

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