公布日：2023.11.10
申请日：2023.08.01
分类号：C02F1/461(2023.01)I;C02F1/467(2023.01)I;C02F1/463(2023.01)I;C02F1/465(2023.01)I;C02F1/40(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F9/00(2023.01)I;C02F1
/66(2023.01)N;C02F1/28(2023.01)N;C02F3/00(2023.01)N;C02F101/34(2006.01)N;C02F103/34(2006.01)N
摘要
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种电化学废水处理设备、废水处理方法及应用，其方法包括调整废水的pH，将其通过电化学废水处理设备和过滤除油装置，再次调整pH，后通过吸附材料，再通入生化池，洗脱吸附材料可回收酚。此方法绿色环保，处理后废水的浊度、色度、COD、乳化油含量均大幅降低，酚的回收率可达到90％以上。此方法中使用的电化学废水处理设备中的电解反应槽，在出水端设置了阻隔板，利用油的密度小于水的密度实现水走下油走上，使得油水彻底分离，再通过设置过滤板使油水在出电解反应槽前不会接触，达到去除乳化油的目的。
权利要求书
1.一种电化学废水处理设备，其特征在于，电解反应槽内沿水流方向依次设置有：电极，设置于进水端；阻隔板，位于出水端，垂直于水流方向交错设置；过滤板，位于出水端，平行于水流方向，设置在出油口和出水口之间。
2.根据权利要求1所述的电化学废水处理设备，其特征在于，所述阻隔板包括第一阻隔板、第二阻隔板、第三阻隔板；所述第一阻隔板和所述第二阻隔板在电解反应槽的上方和下方相对设置，中间预留水流通道；所述第三阻隔板设置在第一阻隔板和第二阻隔板的下游，位于水流通道处。
3.根据权利要求2所述的电化学废水处理设备，其特征在于，所述阻隔板宽度与电解反应槽宽度相同，所述第一阻隔板的高度是电解反应槽高度的10％～50％；所述第二阻隔板的高度是电解反应槽高度的20％～50％；所述第三阻隔板的高度是电解反应槽高度的10％～70％；和/或，所述阻隔板为耐腐蚀绝缘材料。
4.根据权利要求1至3任一项所述的电化学废水处理设备，其特征在于，所述过滤板一端安装于所述第三阻隔板上，另一端安装于电解反应槽的槽壁上，长度为电解反应槽长度的5％～20％，宽度与电解反应槽宽度相同；和/或，所述过滤板为油过滤材料。
5.根据权利要求1所述的电化学废水处理设备，其特征在于，所述电极包括1～10对并联的电极；和/或，所述电极的材料包括铁、铝、铁铝合金中的任一种；和/或，每个电极的表面积为电解反应槽垂直于水流方向截面积的10％～40％。
6.一种电化学废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将待处理的废水调pH至8～10；S2：将步骤S1中调整pH后的废水引入权利要求1至5任一项所述的电化学废水处理设备进行处理；S3：将从电化学废水处理设备中排出的废水进行过滤除油，调pH至3～7；S4：将步骤S3中调整pH后的废水通过吸附材料，再通入生化池。
7.根据权利要求6所述的电化学废水处理方法，其特征在于，步骤S2中，设置电化学废水处理设备的输出电压范围为12～48V，输出电流调控范围为40～120A，水的流量为0.5～100t/h；和/或，调整pH的试剂包括盐酸、硫酸、氢氧化钠、碳酸氢钠中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的电化学废水处理方法，其特征在于，还包括对吸附材料进行脱附；对吸附材料进行脱附所用的试剂包括甲醇、乙醇、氢氧化钠溶液中的至少一种。
9.根据权利要求6所述的电化学废水处理方法，其特征在于，过滤除油的装置使用的滤芯包括陶瓷滤芯。
10.一种权利要求1至5任一项所述的电化学废水处理设备或权利要求6至9任一项所述的电化学废水处理方法在处理脱硫蒸氨后的废水中的应用。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中对污水除油，主要是除乳化油及酚回收效果的不理想的缺陷，从而提供一种电化学废水处理设备、废水处理方法及应用。
为此，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供一种电化学废水处理设备，电解反应槽内沿水流方向依次设置有：电极，设置于进水端；阻隔板，位于出水端，垂直于水流方向交错设置；过滤板，位于出水端，平行于水流方向，设置在出油口和出水口之间。还包括电源控制装置、流量调节装置，所述电解反应槽包括可拆卸的槽体和槽盖，槽体和槽盖间用密封圈进行密封。
优选的，所述阻隔板包括第一阻隔板、第二阻隔板、第三阻隔板；所述第一阻隔板和第二阻隔板在电解反应槽的上方和下方相对设置，中间预留水流通道；所述第三阻隔板设置在第一阻隔板和第二阻隔板的下游，位于水流通道处。
优选的，所述阻隔板宽度与电解反应槽宽度相同，所述第一阻隔板的高度是电解反应槽高度的10％～50％；所述第二阻隔板的高度是电解反应槽高度的20％～50％；所述第三阻隔板的高度是电解反应槽高度的10％～70％。
优选的，所述阻隔板为绝缘材料，且其具有一定强度，能承受住长期水流的冲击。
优选的，所述过滤板一端安装于所述第三阻隔板上，另一端安装于电解反应槽的槽壁上，长度为电解反应槽长度的5％-20％，宽度与电解反应槽宽度相同。
优选的，所述过滤板为油过滤材料。
优选的，所述电极包括1～10对并联的电极，且每个电极上都有开关对其进行控制，可实现处理能力的提升和降低。
优选的，所述电极的材料包括铁、铝、铁铝合金中的任一种。
优选的，每个电极的表面积为电解反应槽垂直于水流方向截面积的10％～40％，根据废水的流量进行调整。
本发明提供的电化学废水处理设备中，电解反应槽的槽体和槽盖由耐腐蚀材料制作；电极的形状包括片状和圆柱状；在槽体进水端上方设置有进水口，在槽体下方设置有排泥口；槽盖上，沿水流方向在第一阻隔板后方设置有顶部出油口，方便在电解反应槽上方聚集的油排出。
本发明提供一种电化学废水处理方法，包括以下步骤：
S1：将待处理的废水调pH至8～10；
S2：将步骤S1中调整pH后的废水引入上述电化学废水处理设备进行破乳、絮凝、气浮等处理；
S3：将从电化学废水处理设备中排出的废水进行过滤除油，调pH至3～7；
S4：将步骤S3中调整pH后的废水通过吸附材料，再通入生化池。
优选的，步骤S2中，设置电化学废水处理设备的输出电压范围为12～48V，输出电流调控范围为40～120A，水的流量为0.5～100t/h。
优选的，调整pH的试剂包括盐酸、硫酸、氢氧化钠、碳酸氢钠中的至少一种。
优选的，还包括对吸附材料进行洗脱。可在吸附材料吸附饱和后，也就是COD出水超过2000mg/L后，再进行脱附。
优选的，对吸附材料进行脱附所用的试剂包括甲醇、乙醇、氢氧化钠溶液中的至少一种。
优选的，过滤除油的装置使用的滤芯包括陶瓷滤芯，所使用的陶瓷滤芯孔径包括0.5μm。
本发明提供的电化学废水处理方法中，所述吸附材料是以多烯类单体和交联剂共聚并负载有碱性阴离子活性官能团的吸附材料；所述多烯类单体包括苯乙烯、丙烯腈、2-氯苯乙烯中的至少一种；所述交联剂包括二乙烯基苯、二乙烯基苯基甲烷、三甲基丙烯酸甘油酯中的至少一种；所述碱性阴离子活性官能团包括伯胺、仲胺、叔胺、季胺中的至少一种，能够对废水中的酚类物质通过分子间作用力进行吸附。
本发明提供的电化学废水处理方法中，待处理的废水中COD：6000～8000mg/L，色度：500～700度，浊度：10～100NTU，乳化油含量：80～120mg/L，酚含量：800～1200mg/L；从电化学废水处理设备中排出的废水中COD：≤4200mg/L，色度：≤100度，浊度：≤70NTU，乳化油含量：≤20mg/L，酚含量：≤1200mg/L；过滤除油后的废水中COD：≤4000mg/L，色度：≤90度，浊度：≤20NTU，乳化油含量：≤10mg/L，酚含量：≤1100mg/L，水质外观呈现浅黄色或微黄色；经过吸附材料的废水中COD：1000～2000mg/L，色度：≤20度，浊度：≤5NTU，乳化油含量：≤5mg/L，酚含量：≤10mg/L，水质外观呈无色透明。
本发明提供的电化学废水处理方法中，污水中含有的有机物包括二氮杂苯、氮杂联苯、氮杂苊、氮杂蒽、吡啶、咔唑、吲哚中的至少一种；多环类化合物包括萘、蒽、菲、苯并
芘中的至少一种；酚类物质包括苯酚、邻甲酚、对甲酚、邻对甲酚、二甲酚、邻苯二甲酚及其同系物中的至少一种。
本发明还提供一种上述电化学废水处理设备或上述电化学废水处理方法在处理脱硫蒸氨后的废水中的应用。
本发明的有益效果有：
本发明提供的电化学废水处理设备的电解反应槽内沿水流方向依次设置有：电极，设置于进水端；阻隔板，位于出水端，垂直于水流方向交错设置；过滤板，位于出水端，平行于水流方向，设置在出油口和出水口之间。上述电化学装置集电解氧化、电解还原、电解絮凝、电解气浮于一身，设备紧凑，液-液分离、固-液分离的效果优良，可有效除去乳化油。电解可溶性金属阳极的产物具有絮凝、气浮、吸附、共沉淀、氧化还原等性能，污染物颗粒与带正电的金属阳极产物通过静电引力和范德华力络合聚集成团，生成可沉降的絮凝体而被去除。有机分子也可以通过阳极氧化分解成小分子而容易被吸附，染料和溶解态的金属离子则可通过阴极的电还原沉积作用于水体分离。废水中的乳化油受到电场影响由外在的稳定状态变为不稳定的状态，随着电荷的移动，微米油滴会因为碰撞变成大油滴，微量的电解伴随着气浮作用使得油滴走向液面上方，随着水流移动到电解反应槽出水端后，因电解反应槽出水端没有电场的存在，水中的残渣会下沉，乳化油上浮，在阻隔板的阻隔下，利用油的密度小于水的密度使油走上方水走下方，实现油水的彻底分离，再通过设置过滤板使油水在出电解反应槽前不会接触，达到去除乳化油的目的。形成的絮体轻微、难沉降时，还可以利用阴极析氢或耦合后续电气浮工艺，由电解水产生的O2和H2(直径不超过60μm，远小于加压气泡粒径)在上浮过程中将微轻絮体带至水面，实现固-液分离。在实际工况运行中，上述电化学废水处理设备不占用大量的区域面积，无絮凝剂的加入，不引入杂质，不改变水质，为废水的回收利用创造了前提条件；没有絮凝剂的加入，因而污泥产生量更少，其絮凝效果也优于传统氧化剂或絮凝剂的10～15倍；因电场的使用，可以对水进行消毒和灭菌，使得水质保存的时间更长久。
本发明提供的电化学废水处理设备的电极包括1～10对并联的电极，且每个电极上都有开关对其进行控制，可实现处理能力的提升和降低，使得电化学废水处理设备的适用性更强，应用范围更广。
本发明提供的电化学废水处理方法，包括以下步骤：调整待处理的废水pH至8～10，后通入上述电化学废水处理设备中进行破乳、絮凝、气浮等处理，再进行过滤除油，调整废水pH至3～7，后通过吸附材料，再通入生化池。经过此方法处理后废水浊度≤5NTU，色度≤20度，水由浓茶褐色变为无色透明，COD由6000～8000mg/L降低为1000～2000mg/L；乳化油含量由80～120mg/L降为≤5mg/L。在废水进入电化学废水处理设备前调整其pH至8～10使其达到电化学废水处理设备酸碱要求处理的最佳条件，且废水呈碱性时，阳极溶出产生的金属离子经水解和络合作用消耗了废水中过多的OH-，使pH下降。经电化学废水处理设备处理后的废水还含有微量的油、固体杂质等悬浮物，过滤除油装置可以过滤去除悬浮物、油类杂质。吸附材料是一种利用其对不同成分的选择性吸附和筛选作用，通过选用适宜的吸附和解吸条件借以分离、提纯某一种或某一类有机化合物的技术，它具有吸附快、解吸率高、吸附容量大、洗脱率高、再生简便等优点。采用吸附材料吸附酚类化合物，在不改变酚组成成分的同时，在常温常压下对废水中的酚进行回收，实现资源的二次运用，降低了运行成本。且不使用萃取剂进行萃取，更加绿色环保，实现可持续化发展。经吸附材料后残留的有机物基本为小分子结构，可作为生化处理的碳源，不会对生化系统造成任何压力，生化系统的运行不会受到影响。
本发明提供的电化学废水处理方法中，包括对吸附材料进行脱附。可在吸附材料吸附饱和后，也就是COD出水超过2000mg/L后，进行脱附，以完成对酚的回收，酚的回收率可达到90％以上。
本发明提供的电化学废水处理方法中，所述过滤除油装置的滤芯包括陶瓷滤芯，所使用的陶瓷滤芯孔径包括0.5μm，胶体及油类杂质会被截留在陶瓷滤芯表面，其处理精度可达到乳化油含量≤1mg/L，除油率可以达到80～95％以上，粒径大于0.5μm的悬浮物去除率达98％以上，可进一步保证通过吸附材料的废水符合吸附工艺。
本发明提供的电化学废水处理设备和电化学废水处理方法可用于处理脱硫蒸氨后的废水，效果良好。
（发明人：胡永博;邓茂盛）