公布日：2022.10.14
申請日：2022.06.23
分類(lèi)號：C02F1/72(2006.01)I;C02F1/467(2006.01)I;C02F1/461(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種有機廢水的處理方法和處理系統，其中有機廢水的處理方法包括在雙氧水的輔助下，電化學(xué)氧化處理有機廢水；電化學(xué)氧化處理采用的陽(yáng)極為BDD電極；電化學(xué)氧化處理采用的陰極包括導電網(wǎng)和分布在導電網(wǎng)遠離陽(yáng)極一側的改性BDD電極；改性BDD電極包括BDD電極和負載于BDD電極表面的羥基氧化鐵；導電網(wǎng)的孔徑≥1mm。該處理方法可針對多種有機廢水，能夠有效提高污染物的去除速率和去除比例。本發(fā)明還提供了用于實(shí)施上述處理方法的處理系統。
權利要求書(shū)
1.一種有機廢水的處理方法，其特征在于，所述處理方法包括在雙氧水的輔助下，電化學(xué)氧化處理所述有機廢水；所述電化學(xué)氧化處理采用的陽(yáng)極(421)為BDD電極；所述電化學(xué)氧化處理采用的陰極(422)包括導電網(wǎng)(422A)和分布在所述導電網(wǎng)(422A)遠離所述陽(yáng)極(421)一側的改性BDD電極(422B)；所述改性BDD電極(422B)包括BDD電極和負載于所述BDD電極表面的羥基氧化鐵；所述導電網(wǎng)(422A)的孔徑≥1mm。
2.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述電化學(xué)氧化處理的電流為40000-60000A。
3.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述電化學(xué)氧化處理的電壓為10-20V。
4.根據權利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述處理方法中，雙氧水的質(zhì)量與所述有機廢水的質(zhì)量之比為0.05-0.5mg：1g。
5.根據權利要求1-4任一項所述的處理方法，其特征在于，所述處理方法還包括在所述電化學(xué)氧化處理前對所述有機廢水依次進(jìn)行絮凝處理、氣浮處理和固液分離處理。
6.一種用于實(shí)施權利要求1-5任一項所述處理方法的處理系統，其特征在于，所述處理系統包括：蓄水池(410)；電化學(xué)組件(420)，所述電化學(xué)組件(420)設于所述蓄水池(410)內部，所述電化學(xué)組件(420)包括平行相對設置的陽(yáng)極(421)和陰極(422)。
7.根據權利要求6所述的處理系統，其特征在于，所述電化學(xué)組件(420)還包括絕緣軸(423)，所述絕緣軸(423)，與所述陽(yáng)極(421)和所述陰極(422)形成的電極對相連，并形成攪拌槳狀結構。
8.根據權利要求7所述的處理系統，其特征在于，所述陽(yáng)極(421)和陰極(422)組成的電極對的數量≥2。
9.根據權利要求6-8任一項所述的處理系統，其特征在于，所述處理系統還包括經(jīng)由管道(600)依次連接的絮凝系統(100)、氣浮系統(200)和固液分離系統(300)；所述固液分離系統(300)與所述蓄水池(410)經(jīng)由管道(600)連通。
10.根據權利要求9所述的處理系統，其特征在于，所述處理系統還包括底泥處理系統(500)，所述底泥處理系統(500)通過(guò)所述管道(600)與所述固液分離系統(300)和所述絮凝系統(100)相連通。
發(fā)明內容
本發(fā)明旨在至少解決現有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明提出一種有機廢水的處理方法，針對多種有機廢水，能夠有效提高污染物的去除速率和去除比例。
本發(fā)明還提供用于實(shí)施上述處理方法的處理系統。
根據本發(fā)明第一方面實(shí)施例，提供了一種有機廢水的處理方法，所述處理方法包括在雙氧水的輔助下，電化學(xué)氧化處理所述有機廢水；
所述電化學(xué)氧化處理采用的陽(yáng)極為BDD電極(boron-dopeddiamond，活性材質(zhì)為摻硼金剛石)；
所述電化學(xué)氧化處理采用的陰極包括導電網(wǎng)和分布在所述導電網(wǎng)遠離所述陽(yáng)極一側的改性BDD電極；
所述改性BDD電極包括BDD電極和負載于所述BDD電極表面的羥基氧化鐵；
所述導電網(wǎng)的孔徑≥1mm。
根據本發(fā)明實(shí)施例的處理方法，至少具有如下有益效果：
(1)本發(fā)明提供的處理方法，陰極負載沉積的羥基氧化鐵和輔助添加的雙氧水，相當于組成了芬頓氧化系統，加之陽(yáng)極也具有氧化作用，本發(fā)明提供的處理方法相當于同時(shí)進(jìn)行了電化學(xué)氧化處理和芬頓氧化處理；兩者結合克服了彼此的缺陷，對有機廢水的適用范圍更廣，且處理效率更高。
(2)傳統技術(shù)中，也有將電化學(xué)氧化處理和芬頓氧化處理相結合的，具體操作方法通常是在電化學(xué)氧化的同時(shí)，向其中添加芬頓試劑(亞鐵鹽和雙氧水)，由此會(huì )產(chǎn)生大量的鐵泥，同時(shí)對有機廢水的處理效果也并不理想。
本發(fā)明中，將沉積在陰極表面的羥基氧化鐵用作催化劑，與傳統芬頓試劑中亞鐵鹽起到相似的作用，且和雙氧水反應生成的三價(jià)鐵可快速被陰極上的電子還原成二價(jià)鐵，繼續參與反應；由此不會(huì )產(chǎn)生鐵泥，且提升了反應速率。
本發(fā)明中，雖然同時(shí)進(jìn)行了芬頓氧化處理和電化學(xué)氧化處理，但是由于陰極的結構設置，使兩者分別在陰極和陽(yáng)極表面進(jìn)行，且盡可能增加了兩種反應的距離，極大降低了兩者間的相互干擾，且隨著(zhù)有機廢水的流動(dòng)，彼此間可處理另一種反應不能去除的有機雜質(zhì)。因此可以降低處理后污染物濃度的下限。
(3)本發(fā)明中，陰極和陽(yáng)極的均包括BDD電極，與傳統重金屬電極相比，本發(fā)明采用的BDD電極活性更高，更有利于提升有機廢水的處理速率和比例。
(4)由于電化學(xué)氧化處理和芬頓氧化處理，均會(huì )產(chǎn)生一定的氣泡，當氣泡附著(zhù)于陰極或陽(yáng)極表面時(shí)，會(huì )阻礙廢水中污染物的去除進(jìn)程。本發(fā)明采用導電網(wǎng)作為陰極的基體，且限定了陰極的孔徑，可有效避免氣泡對有機廢水處理進(jìn)程的影響，進(jìn)一步提升了有機廢水中污染物的去除速率。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述有機廢水包括含油廢水、垃圾滲濾廢水和普通城市污水中的至少一種。
根據本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)施例，所述有機廢水包括含油廢水。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述含油廢水的COD含量≥180000mg/L。
根據本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)施例，所述含油廢水的COD含量為180000-400000mg/L。
根據本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)施例，所述含油廢水包括機油廢水。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述改性BDD電極的制備方法包括以下步驟：
S1.將BDD電極浸入三價(jià)鐵鹽和碳酸氫鹽的醇溶液中進(jìn)行沉積；
S2.將步驟S1所得BDD電極洗滌后干燥。
由此，在醇溶液中，三價(jià)鐵離子和碳酸氫根之間的水解反應速率被控制，生成的氫氧化鐵的粒徑較為均一，在BDD電極上的沉積也更均勻。之后在干燥步驟，氫氧化鐵失去一部分水分轉化成羥基氧化鐵。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，步驟S1中，所述三價(jià)鐵鹽包括硫酸鐵、氯化鐵、硝酸鐵和醋酸鐵中的至少一種。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，步驟S1中，所述三價(jià)鐵鹽包括水合三價(jià)鐵鹽。其中結晶水也可作為水解反應的原料。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，步驟S1中，所述三價(jià)鐵鹽和碳酸氫鹽的摩爾比為1.1-2.0:1。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，步驟S1中，所述三價(jià)鐵鹽的濃度為10-20mM。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，步驟S1中，所述醇溶液的溶劑包括無(wú)水甲醇、無(wú)水乙醇和無(wú)水丙醇中的至少一種。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，步驟S1中，所述沉積的過(guò)程，還包括攪拌，所述攪拌的轉速為50-300rpm。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，步驟S2中，所述干燥的溫度為100-130℃。在此溫度下，氫氧化鐵可在一定程度上分解生成羥基氧化鐵，且不會(huì )影響B(tài)DD電極的活性。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，步驟S2中，所述干燥的時(shí)長(cháng)為1-3h。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述陰極的制備方法包括將所述改性BDD電極分布貼附在所述導電網(wǎng)表面。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述貼附的方法包括焊接或用導電膠粘結。
由此，一定會(huì )留出一定的網(wǎng)格孔隙，供氣體的逸出，避免了改性BDD電極制備過(guò)程中，羥基氧化鐵沉積影響氣體的逸出通路。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述電化學(xué)氧化處理在負壓條件下進(jìn)行。由此可促進(jìn)電化學(xué)氧化處理產(chǎn)生的氣泡及時(shí)排出，提升所述有機廢水中污染物的去除速率。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述負壓條件中，壓強為-0.01--0.1MPa(以1個(gè)標準大氣壓為零基準)。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述電化學(xué)氧化處理的電流為40000-60000A。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述電化學(xué)氧化處理的電壓為10-20V。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述電化學(xué)氧化處理的水力停留周期為0.5-2h。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述電化學(xué)氧化處理的過(guò)程中伴隨攪拌；優(yōu)選地，所述攪拌的轉速為50-200rpm。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述處理方法中，雙氧水的質(zhì)量與所述有機廢水的質(zhì)量之比為0.05-0.5mg：1g。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述處理方法還包括在所述電化學(xué)氧化處理前對所述有機廢水依次進(jìn)行絮凝處理、氣浮處理和固液分離處理。由此，當所述有機廢水包括所述含油廢水時(shí)，可去除所述有機廢水中的固體懸浮物和懸浮的油，以避免懸浮物和懸浮油對電化學(xué)氧化處理的影響，最終提升對有機廢水的處理效果。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述絮凝處理包括化學(xué)絮凝處理和電化學(xué)絮凝處理中的至少一種。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，當所述絮凝處理包括所述電化學(xué)絮凝處理時(shí)，所述電絮凝處理所用陽(yáng)極材質(zhì)為摻雜貴金屬的鐵鋁合金。由此，在所述電絮凝處理中，所用陽(yáng)極被溶蝕，產(chǎn)生Al、Fe等離子，在經(jīng)一系列水解、聚合及亞鐵的氧化過(guò)程，發(fā)展成為各種羥基絡(luò )合物、多核羥基絡(luò )合物以至氫氧化物，使廢水中的膠態(tài)雜質(zhì)、懸浮雜質(zhì)凝聚沉淀而分離；同時(shí)，帶電的污染物顆粒在電場(chǎng)中泳動(dòng)，其部分電荷被電極中和而促使其脫穩聚沉。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述摻雜貴金屬的鐵鋁合金中，貴金屬的質(zhì)量含量為0.05-0.5％；鋁的質(zhì)量含量為1-5％。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，當所述絮凝處理包括所述電化學(xué)絮凝處理時(shí)，所述電絮凝處理的電壓為8-15V。
根據本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)施例，所述電絮凝處理的電壓約為10V。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述電絮凝處理的電流為2500-3500A。
根據本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)施例，所述電絮凝處理的電流約為3000A。
在上述電流、電壓條件下，可在保證絮凝效果的前提下，最大程度節約能耗。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述電絮凝處理在攪拌下進(jìn)行；優(yōu)選的，所述攪拌的轉速為100-600rpm。所述攪拌可提升傳質(zhì)速度，提升所述有機廢水的處理速率。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述電絮凝處理的水力停留時(shí)間為50-120min。
根據本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)施例，所述電絮凝處理的水力停留時(shí)間約為60min。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述氣浮處理的充氣量為110-150L/m3/h。
根據本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)施例，所述氣浮處理的充氣量約為120L/m3/h。
所述氣浮處理鼓入的氣泡，可以吸附在懸浮油或者固體懸浮物表面，借助氣泡的浮力作用，上述雜質(zhì)會(huì )漂浮在機油廢水表面，以便于去除。
在上述充氣量范圍內，可確保氣浮處理的充分進(jìn)行，也可盡可能節約氣浮處理的能耗。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述處理方法還包括在所述氣浮處理過(guò)程中添加絮凝劑；所述絮凝劑包括PAM(聚丙烯酰胺)。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述絮凝劑的用量為6-7g/m3。
為了使所述氣浮處理的效果更優(yōu)，領(lǐng)域內通常在過(guò)程中添加發(fā)泡劑。本發(fā)明中選用的絮凝劑為PAM，其除具有絮凝作用外，還兼具發(fā)泡劑的作用。由此可減少外加藥劑的投入，并提升該步驟中雜質(zhì)的去除效果。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述固液分離處理的方法包括靜置沉淀和過(guò)濾中的至少一種。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，當所述固液分離處理的方法選自所述靜置沉淀時(shí)，所述固液分離處理的水力停留時(shí)間為2-5h；優(yōu)選的約為3h。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述處理方法還包括在所述絮凝處理前對所述有機廢水進(jìn)行隔油處理。由此可去除所述有機廢水中的浮油(漂浮在所述有機廢水表面的油)。
根據本發(fā)明的第二方面實(shí)施例，提出了一種實(shí)施所述處理方法的處理系統，所述處理系統包括：
蓄水池；
電化學(xué)組件，所述電化學(xué)組件設于所述蓄水池內部，所述電化學(xué)組件包括平行相對設置的陽(yáng)極和陰極。
由于所述處理系統采用了上述實(shí)施例的處理方法的全部技術(shù)方案，包括所述陰極和陽(yáng)極的結構和組成，因此至少具有上述實(shí)施例的技術(shù)方案所帶來(lái)的所有有益效果。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述電化學(xué)組件的結構包括平板狀和攪拌槳狀中的至少一種。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述陽(yáng)極和陰極之間的距離為0.5-3cm。
所述平板狀為所述陽(yáng)極和陰極平行相對設置，當所述陰極和陽(yáng)極組成的電極對的數量≥2時(shí)，各組也平行設置。如此，為了提升所述電化學(xué)氧化處理系統內部的傳質(zhì)效果，需增設攪拌裝置。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，當所述電化學(xué)組件的結構為攪拌槳狀時(shí)，所述電化學(xué)組件還包括絕緣軸，所述絕緣軸與所述陽(yáng)極和所述陰極相連，所述絕緣軸與電極對(一個(gè)所述陽(yáng)極和一個(gè)所述陰極組成一個(gè)電極對)形成攪拌槳狀結構。由此，所述電化學(xué)組件可充當攪拌裝置，簡(jiǎn)化了所述處理系統，且電化學(xué)組件直接充當攪拌裝置，進(jìn)一步提升了所述電化學(xué)組件附近的傳質(zhì)效果，進(jìn)一步提升了對所述有機廢水的處理效率。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述陽(yáng)極和陰極組成電極對的數量≥2；例如可以理解的是2對、3對、4對、5對和6對。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述電化學(xué)組件中，所述陽(yáng)極和陰極組成的電對，等間隔設于所述絕緣軸上。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述絕緣軸上還設有溝槽，以容納所述電化學(xué)組件的導電線(xiàn)。由此可提升所述處理系統的運行安全性。
所述導電線(xiàn)遠離所述電化學(xué)組件的一端連接有電源。
為實(shí)現作為攪拌裝置的作用，所述絕緣軸遠離所述陰極和陽(yáng)極的一端連接電機。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述處理系統包括電化學(xué)氧化處理系統，所述電化學(xué)氧化處理系統包括所述蓄水池和電化學(xué)組件。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述處理系統還包括經(jīng)由管道依次連接的絮凝系統、氣浮系統和固液分離系統；
所述固液分離系統與所述電化學(xué)氧化處理系統的蓄水池經(jīng)由管道連通。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述絮凝系統中設有懸浮物捕捉系統，用于捕捉所述絮凝系統產(chǎn)生的絮凝顆粒。
絮凝產(chǎn)物容易附著(zhù)在絮凝系統的壁上，例如若是電絮凝裝置，還會(huì )附著(zhù)在電絮凝的陽(yáng)極、陰極上，進(jìn)而影響絮凝進(jìn)程。本發(fā)明在絮凝系統中設置懸浮物捕捉系統，可緩解絮凝產(chǎn)物對絮凝系統工作的影響。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述懸浮物捕捉系統包括連接桿、懸浮物入口和懸浮物容納區；所述連接桿的一端可移動(dòng)固定在所述絮凝系統側壁上，另一端連接所述懸浮物入口；所述懸浮物容納區與所述懸浮物入口連接。
在所述可移動(dòng)連接的作用下，所述懸浮物容納區裝滿(mǎn)后，可將所述懸浮物捕捉系統移出所述絮凝系統，以進(jìn)行清理、重復利用。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述懸浮物捕捉系統的設置個(gè)數≥2個(gè)，可以理解是的有2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)或更多。由此可確保至少有一個(gè)正在工作的懸浮物捕捉系統。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述懸浮物入口所在平面與所述絮凝系統的底部的夾角在0°-90°之間(不包括端點(diǎn)值)，例如可以是15°、20°、30°、45°以及60°等。
由此，被捕捉進(jìn)去的絮凝顆粒在攪拌帶來(lái)的水流運動(dòng)過(guò)程中，不容易被沖出，即不會(huì )再次影響絮凝系統的正常工作。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述絮凝系統中還包括攪拌裝置，如此可提升傳質(zhì)效率，也可促進(jìn)絮凝所得懸浮物的捕捉。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，當所述絮凝系統為電絮凝系統時(shí)，所述電絮凝系統還包括電絮凝裝置；
所述電絮凝裝置包括相對設置的電絮凝陰極和電絮凝陽(yáng)極，以及連接所述電絮凝陰極和電絮凝陽(yáng)極，并提供電能的電絮凝電源。
根據本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述處理系統還包括底泥處理系統，所述底泥處理系統通過(guò)所述管道與所述固液分離系統所述絮凝系統相連通。以轉運所述懸浮物捕捉系統捕捉到的固體顆粒，和固液分離系統產(chǎn)生的沉淀物，上述沉淀物質(zhì)在所述底泥處理系統中被脫水、干燥、回收再利用。
若無(wú)特殊說(shuō)明，本發(fā)明中的“約”表示允許誤差在±2％之間，例如約100表示實(shí)際試驗中可在98-102之間浮動(dòng)，并不會(huì )明顯影響試驗結果。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。
（發(fā)明人：錢(qián)瀚軒;夏福春;夏抗）
