一種基于多電極多隔膜電解槽的高鹽工業(yè)廢水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利涉及一種工業(yè)廢水的處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多電極多隔膜電解槽的高鹽工業(yè)廢水處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)廢水的排放量日益增加，其中很大一部分是高鹽工業(yè)廢水。該類廢水往往含有較高濃度的可溶性無機鹽，如Cl，S042，Na+，Ca2+以及難降解或有毒的有機物，且其產(chǎn)生量呈急劇增長的趨勢，如不加處理直接排放，會對生態(tài)環(huán)境造成諸多危害。高鹽工業(yè)廢水主要有2個來源:1)海水直接用于工業(yè)生產(chǎn)和生活后排放的廢水，如在工業(yè)上，海水已被用作鍋爐冷卻水。而在城市生活中，海水可以替代淡水作為沖廁水，此類廢水的含鹽量一般為2.5X104~3.5X104mg/L(質(zhì)量濃度，下同)；2)某些工業(yè)行業(yè)生產(chǎn)過程中排放的廢水，如皂素廢水、石油開采廢水以及印染、造紙、制藥、化工、奶制品加工和農(nóng)藥行業(yè)排放的廢水、含鹽量一般在15% ~ 25%左右。
[0003]高鹽工業(yè)廢水具有較高鹽度，對微生物有毒害和抑制作用，還會造成活性污泥易于上浮流失，使生化處理系統(tǒng)難以正常運行，所以此類廢水很難直接用生物法來處理。目前，工業(yè)上，高鹽工業(yè)廢水處理的主要方法有:1)利用高效耐鹽菌進行處理；2)加水稀釋排放；3)焚燒爐焚燒處理。高效耐鹽菌環(huán)境適應(yīng)性有一定限度，培養(yǎng)困難，操作條件復(fù)雜，一般企業(yè)難以做到，而且無法去除鹽分。大部分企業(yè)采用加水稀釋排放，這既浪費了大量水資源(將清水變成廢水)，增加廢水的排放量，又不能從總量上控制排入環(huán)境中的鹽量，顯然是不符合環(huán)保的要求。采用焚燒爐進行焚燒處理，焚燒溫度高達1100°C左右，焚燒爐尾氣須進行處理，鹽分容易集結(jié)在爐壁，需進行沖洗，沖洗下來的廢水鹽分極高，仍然不能直接排放，還需處理。整個處理過程復(fù)雜，投資大，能耗極大，對設(shè)備耐腐蝕性能要求高。因此，高鹽工業(yè)廢水的處理已成為國內(nèi)環(huán)保行業(yè)急需解決的難題。
[0004]膜處理技術(shù)已在電鍍、印染、食品、造紙、制革等污水的處理中得到廣泛的應(yīng)用。雙極膜(BPM)是一種新型離子交換復(fù)合膜，通常由陰離子交換層、陽離子交換層復(fù)合而成。也可以在陰膜層、陽膜層之間加入第三層物質(zhì)促進水的解離，形成陰離子交換層、陽離子交換層、中間反應(yīng)層構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)。在直流電場的作用下，雙極膜可以將水解離，在陽膜層、陰膜層兩側(cè)分別產(chǎn)生H+和0H。自20世紀(jì)80年代開發(fā)成功以來發(fā)展迅速，國外已有多個雙極膜制備方面的專利。因雙極膜具有操作簡單、效率高、污染排放少等諸多優(yōu)點，已在資源回收、污染控制與化學(xué)工程等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0005]電Fenton技術(shù)是將電化學(xué)法和Fenton技術(shù)相結(jié)合的協(xié)同處理技術(shù)。其基本原理是02在陰極還原為H 202 (或陽極直接滴加H202)并與Fe2+ (可犧牲鐵陽極生成)發(fā)生反應(yīng)生成0H自由基，0H自由基具有極強的氧化能力(氧化電位僅次于氟，高達2.80V)。此外，羥基自由基具有很高的電負(fù)性或親電性(電子親和能力達569.3kJ)，很強的加成反應(yīng)特性，可無選擇將水中大多數(shù)有機物氧化為0)2和H20或者小分子有機物，特別適用于生物難降解或一般化學(xué)氧化難以奏效的有機廢水的氧化處理。
[0006]福建創(chuàng)源環(huán)保有限公司等聯(lián)合申請的“一種處理高鹽工業(yè)廢水的多電極多隔膜電解槽”(同日申請)，設(shè)計了多電極多隔膜電解槽，結(jié)合Fenton法和雙極膜技術(shù)，可用于高效處理高鹽工業(yè)廢水，在降低廢水的C0D和鹽分的同時，將廢水中的鹽分轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的酸、堿加以回收利用，實現(xiàn)廢水鹽分的資源化利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種基于多電極多隔膜電解槽的高鹽工業(yè)廢水處理方法，能夠高效處理高鹽工業(yè)廢水。在去除工業(yè)廢水中高鹽的同時，降低廢水C0D。同時將廢水中鹽分轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的酸、堿予以回收，實現(xiàn)廢水鹽分的資源化利用。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的而采用的技術(shù)方案是:
1、高鹽廢水的第一次處理:
將高鹽工業(yè)廢水注入鹽室1和鹽室2，同時在陽極室中通入pH值為3?5的酸溶液，在酸室1和酸室2中注入稀酸，在堿室1和堿室2中注入稀堿，通電后在直流電場的作用下，鹽室1中的高鹽廢水的陰、陽離子分別通過陰離子交換膜1和陽離子交換膜2進入酸室1和堿室1中，與陽極室通過陽離子交換膜1迀移來的H+和雙極膜解離水生成的0H結(jié)合，分別在酸室1和堿室1中生成相應(yīng)的酸和堿。
[0008]鹽室2中的高鹽廢水的陰、陽離子分別通過陰離子交換膜2和陽離子交換膜3進入酸室2和堿室2中，與雙極膜解離水生成的H+和陰極反應(yīng)生成的0H結(jié)合，分別在酸室2和堿室2中生成相應(yīng)的酸、堿。從而去除高鹽廢水中的鹽分，生成的酸、堿可加以回收利用，實現(xiàn)廢水鹽分資源化利用的目的。
[0009]在上述第一次處理過程中，陰離子交換膜和陽離子交換膜在直流電場作用下，分別允許陰離子和陽離子通過，這種選擇性通過使得廢水中的陰、陽離子得以分離開來，分別進入酸室和堿室，從而形成酸和堿，實現(xiàn)將廢水中鹽分去除的目的。
[0010]2、高鹽廢水的第二次處理
去除鹽分后，鹽室1和鹽室2中的廢水，調(diào)節(jié)pH值至3?5之間后栗入陽極室，滴加雙氧水，依據(jù)高鹽廢水的濃度高低通電2?8h進行降解和絮凝，處理后的廢水經(jīng)調(diào)節(jié)pH值至中性，進一步沉降后即可排放。
[0011]在第二次處理過程中，由于鐵陽極通電后失去電子生成Fe2+，與H202貯液槽滴加的H202發(fā)生反應(yīng)生成0H自由基，氧化降解廢水中有機污染物，從而使C0D降低。Fenton試劑在陽極室處理過程中會產(chǎn)生鐵水絡(luò)合物，對降解產(chǎn)物進行吸附包裹沉降，具有良好的絮凝功能，進一步降低廢水C0D。
[0012]所述的稀酸或稀堿為廢水鹽分相應(yīng)的酸或堿，通入的酸、堿其濃度為0.1?1.5mol/L0
[0013]所述的廢水鹽分相應(yīng)的酸或堿是指廢水中所含的陰離子與氫離子結(jié)合形成的酸，廢水中所含的陽離子與氫氧根離子結(jié)合生成的堿。
[0014]所述的通電，時間為2?8h。
[0015]所述的直流穩(wěn)壓電源工作電壓控制在5V?20V。
[0016]所述的持續(xù)加入雙氧水，其流速為1?20mL/min。
[0017]如上所述的第二次處理過程中，第二批次高鹽廢水可同時注入鹽室1和鹽室2中進行第二批次高鹽廢水的第一次處理，即上一批次高鹽廢水的第二次處理可同時與下一批次高鹽廢水的第一次處理同時進行。
[0018]如上所述的電解槽，為長方體槽狀結(jié)構(gòu)，電解槽的左端頭設(shè)置有鐵陽極和惰性陽極，電解槽的右端頭設(shè)置有1個惰性陰極；電解槽內(nèi)從左到右依次由陽離子交換膜1、陰離子交換膜1、陽離子交換膜2、雙極膜、陰離子交換膜2和陽離子交換膜3進行分隔，分割后鐵陽極和惰性陽極所處的空間為陽極室；陽離子交換膜1和陰離子交換膜1之間為酸室1、陰離子交換膜1和陽離子交換膜2之間為鹽室1 ;陽離子交換膜2和雙極膜之間為堿室1 ;雙極膜和陰離子交換膜2之間為酸室2 ;陰離子交換膜2和陽離子交換膜3之間為鹽室2 ;陰極所處的空間為堿室2，此時堿室2也稱為陰極室。高鹽工業(yè)廢水通過水栗分別引入電解槽的兩個鹽室，即鹽室1和鹽室2 ;在陽極室的上方設(shè)置有H202貯液槽，貯液槽與陽極室之間通過滴液管相連，并通過滴液管將貯液槽中的H202滴加到陽極室內(nèi)；電解槽設(shè)置有兩個直流穩(wěn)壓電源供電，其中直流穩(wěn)壓電源1的正極與陽極室中的鐵陽極相連，負(fù)極與陰極室中的陰極相連，并對其供電；直流穩(wěn)壓電源2的正極與陽極室中的惰性陽極相連，負(fù)極與陰極室中的陰極相連，并對其供電。直流穩(wěn)壓電源通電后，在陽極和陰極之間形成直流電場，使得在直流電場作用下實現(xiàn)雙極膜陰、陽膜層間水解離(生成氫離子和氫氧根離子，在陰、陽兩極間電勢差的驅(qū)動下，分別向陰、陽兩極迀移，與迀移來的陰、陽離子形成酸、堿。)和各陰、陽離子在電解槽中的定向迀移，陽極室處理后的廢水經(jīng)調(diào)節(jié)pH值至中性，進一步沉降后即可排放。
[0019]所述的雙極膜，陰膜層朝向堿室1，陽膜層朝向酸室2。
[0020]所述的電解槽鐵陽極可采用平板狀、柱狀或網(wǎng)狀。
[0021 ] 所述的電解槽惰性陽極和陰極或為鈦電極、或為鈦合金電極、或為石墨電極，其構(gòu)型或為平板狀，或為柱狀，或為多孔狀。
[0022]電解槽采用兩個陽極(一為鐵陽極、一為惰性電極)分別通過兩個直流穩(wěn)壓電源與陰極室惰性電極相連，以期在保證有足夠量的Fe2+生成的同時，適當(dāng)提高處理裝置電滲析時的電流密度。
[0023]本發(fā)明具有如下有益效果:
1、將Fenton技術(shù)和雙極膜技術(shù)相結(jié)合，形成集成技術(shù)，在去除鹽分的同時，降低廢水的 COD ο
[0024]2、去除的鹽分，生成相應(yīng)的酸、堿，可加以回收利用，達到廢物資源化利用的目的，從而降低處理成本。
[0025]3、采用兩個陽極(一為鐵電極、一為惰性電極)分別通過兩個直流穩(wěn)壓電源與陰極室惰性電極相連，以期在保證有足夠量的Fe2+生成的同時，適當(dāng)提高處理裝置在電滲析時的電流密度。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明處理方法基于的一種處理高鹽工業(yè)廢水的多電極多隔膜電解槽結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0027]為了對本發(fā)明更好的理解，現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。
[0028]圖1中；1是陽離子交換膜1 ;2是陰離子交換膜1 ;3是陽離子交換膜2 ;4是雙極膜；5是陰離子交換膜2 ;6是陽離子交換膜3 ;7是陰極；8是鐵陽極；9是惰性陽極；10是雙氧水貯液槽；11是雙氧水流量計；12是直流穩(wěn)壓電源；I是陽極室，鐵陽極和惰性陽極位于其中；II是酸室1 ;111是鹽室1 ;IV是喊室1 ; V是酸室2 ;VI是鹽室2 ;VH是喊室2。VII是喊室2，也是陰極室。
[0029]實施例1
本實施例使用的電解槽結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0030]電解槽為長方體槽狀結(jié)構(gòu)，電解槽的左端頭設(shè)置有柱狀的鐵陽極(8)，惰性陽極
(9)采用鈦電極，為網(wǎng)狀；電解槽的右端頭設(shè)置有1個惰性陰極(7)，為柱狀的鈦電極。
[0031]本實施例中電解槽中陽離子交換膜1 (1)、陽離子交換膜2