申请日20200619
公开(公告)日20200811
IPC分类号C02F1/461; C02F9/06; C02F103/36; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种脱除PTA废水中重金属离子的处理工艺及系统。该处理工艺采用三维电极反应装置对PTA废水进行电化学处理，并在电化学处理之前进行预处理，在电化学处理之后进行后处理。预处理阶段，对污水pH值进行调节，并过滤除去污水中的固体杂质。电化学处理阶段，通过三维电极反应装置对污水进行处理，水中的污染物在三维电极反应装置的电解槽中发生氧化还原反应而被降解。后处理阶段，通过过滤除去电化学处理阶段产生的固体沉淀。本发明脱除PTA废水中重金属离子的工艺具有成本低、稳定可靠、净化效果显著的优点。
权利要求书
1.一种脱除PTA废水中重金属离子的处理工艺，其特征在于，采用三维电极反应装置脱除所述PTA废水中的重金属离子。
2.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，将所述PTA废水引入所述三维电极反应装置中进行电化学处理，所述PTA废水中的污染物在所述三维电极反应装置的电解槽中发生氧化还原反应，以使所述PTA废水中的重金属离子因电解作用而生成固体沉淀。
3.根据权利要求2所述的处理工艺，其特征在于，还包括：在所述电化学处理前进行预处理以及在电化学处理后进行后处理;
优选的，所述预处理为：所述PTA废水进行电化学处理前，对所述PTA废水的pH值进行调节，并通过过滤除去PTA废水中的固体杂质;
优选的，所述后处理为：所述PTA废水进行电化学处理后，通过过滤的方法，除去在电化学处理过程中产生的固体沉淀。
4.一种利用权利要求1-3中任一项所述的处理工艺脱除PTA废水中重金属离子的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括三维电极反应装置。
5.根据权利要求4所述的处理系统，其特征在于，所述三维电极反应装置包括电解槽，所述电解槽的两侧分别设有阳极板与阴极板，所述阳极板与阴极板分别和直流电源的正极与负极相连接;
优选的，所述电解槽采用长方体结构。
6.根据权利要求5所述的处理系统，其特征在于，所述三维电极反应装置还包括粒子电极和绝缘颗粒，所述粒子电极为具有导电性的粒子，所述绝缘颗粒为绝缘性良好的颗粒，所述粒子电极与所述绝缘颗粒混合均匀后，填充到所述电解槽中;
优选的，所述粒子电极选用活性炭，所述绝缘颗粒选用聚四氟乙烯;
优选的，所述粒子电极选用直径为5mm、长度为10mm的柱状活性炭，所述绝缘颗粒选用直径为5mm、长度为10mm的柱状聚四氟乙烯;
更优选的，所述柱状活性炭与所述柱状聚四氟乙烯按质量比1：1均匀混合，填充体积为电解槽体积的50%。
7.根据权利要求5所述的处理系统，其特征在于，所述电解槽的上部设有进液口，所述电解槽的下部设有出液口，在所述出液口处安装有过滤网，且所述过滤网的孔径小于粒子电极与绝缘颗粒的尺寸。
8.根据权利要求5所述的处理系统，其特征在于，所述电解槽的底部安装有气体分布板，在底部侧面开有曝气口。
9.根据权利要求4-8任一项所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统还包括：pH值调节装置、第一过滤装置和第二过滤装置。
10.根据权利要求9所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统由依次连接的pH值调节装置、第一过滤装置、三维电极反应装置和第二过滤装置组成。
说明书
一种脱除PTA废水中重金属离子的处理工艺及系统
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体而言，涉及一种脱除PTA废水中重金属离子的处理工艺及系统。
背景技术
在全球水资源匮乏的情况下，污水处理成了亟待攻克的重要难题。水体污染使生态系统遭到破坏，造成了巨大的经济损失，甚至威胁人类的生命安全。我国的水体污染现象十分严重，大量未达标的工业污水被直接排放。工业污水中包含种类繁多的有害成分，例如重金属离子。
对苯二甲酸(PTA)是一种重要的轻纺化工生产原料，在其生产过程中产生了大量的高浓度有机废水——PTA废水，该废水含有多种有机物，如醋酸、苯甲酸及醋酸甲酯等，其中除含有可生化性较好的链状化合物外，还含有可生化性较差的芳香族化合物，如对苯二甲酸、甲基苯等。PTA废水具有温度高、COD浓度大、可生化性低等特点，且水中还含有一定浓度的钴、锰、钙、镁等金属离子，锰是引起色度偏高的主要原因。这种废水排入环境中，将会对水中鱼类及微生物的生长代谢带来严重的危害。
目前，对PTA生产中产生的废水主要是冷却后采用活性污泥处理技术或采用厌氧UASB+活性接触氧化工艺进行处理，使废水水质满足排放要求。也有文献记载了采用膜分离和树脂吸附分离法处理PTA生产废水，但是上述工艺中采用的膜分离过滤为中空纤维膜分离或卷式膜分离，上述两种膜分离都普遍存在着浓差极化和膜污染现象，进而影响过滤速度和过滤效果，并且具有清洗困难，通量难以恢复等缺点，影响了该工艺的工业化。常规的污水处理方法处理PTA废水时，可以有效去除COD，但是对钴、锰等重金属的去除效果有待提升。如果不通过有效的污水处理系统进行无害化处理，将会对自然环境带来不可估量的危害，也影响人类自身的健康。
电化学方法治理废水具有无需添加氧化剂、设备简单体积小、污泥量少、操作简便灵活、后处理简单等优点，通常被称为“环境友好型”的清洁处理技术。电化学法通过阳极氧化降解有机物或产生活性基团氧化有机物，同时废水中的重金属离子在阴极还原沉积。传统的平板二维电极面体比小，单位槽体处理量小，电化学反应器内的空间得不到有效利用，其对污染物的降解效果不理想。此外，电流效率低、成本较高的缺陷，阻碍了传统的平板二维电极的发展。
针对传统二维电极的缺陷，三维电极技术应运而生。三维电极技术是一种在传统二维电极电化学法的基础上改进而来的新型电化学技术。通过在二维电解槽的电极板间装填粒子电极，粒子电极材料在阴、阳极板间电场的作用下表面带电而成为新的一极(第三极)，使电化学反应可以在粒子电极表面发生。粒子电极为导电性较好的物质，一般为金属导体、镀金属的玻璃球、石墨颗粒、活性炭等材料。与传统二维平板电极相比，三维电极具有很大的比表面，能够增加电解槽的面体比，粒子电极间距小使传质效果得到极大改善，时空转换效率高，因此电流效率高、处理效果好，相比于二维电极法节能可达70%以上。三维电极法可用于处理生活污水，农药、染料、制药、含酚废水等难降解有机废水，含金属离子废水，垃圾渗滤液等，在污水处理领域显示出良好的应用前景。但目前尚无采用三维电极技术来有效脱除PTA废水中的重金属离子的处理工艺及系统。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种脱除PTA废水中重金属离子的处理工艺及系统。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种脱除PTA废水中重金属离子的处理工艺，利用三维电极反应装置脱除PTA废水中的重金属离子。
本发明还提供一种脱除PTA废水中重金属离子的处理系统，处理系统包括三维电极反应装置。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种脱除PTA废水中重金属离子的处理工艺及系统。通过三维电极反应装置对PTA废水进行处理，使PTA废水中的污染物在三维电极反应装置的电解槽中发生氧化还原反应而被降解。本发明成本低、稳定可靠、净化效果显著。（发明人崔新安;李程;王洪彬）