申請日2015.07.29
公開(公告)日2015.11.18
IPC分類號C02F1/461; C02F1/58; C02F1/463
摘要
本發(fā)明提供了一種內電解-電絮凝法處理含磷廢水的方法，屬于含磷廢水處理技術領域;該處理方法由內電解和電絮凝兩個部分組成，含磷廢水首先進行內電解處理使其達到后續(xù)處理要求再進行電絮凝，該方法不僅能使污染物進一步去除而且還能使廢水澄清，從而達到排放標準或回用要求，且處理廢水過程中能耗低、處理成本低。
權利要求書
1.一種內電解-電絮凝法處理含磷廢水的方法，其特征在于，所述含磷廢水先進行內電 解處理，靜置后將上清液的pH調節(jié)為6～10，進行電絮凝處理;
所述內電解的填充物質為至少一種惰性物質和活潑金屬組成的混合填料;所述電絮凝的 陰極材料為惰性金屬，陽極材料為活潑金屬。
2.根據權利要求1所述的內電解-電絮凝法處理含磷廢水的方法，其特征在于，所述內 電解的填充物質為鐵-碳、鐵-銅或鐵-銅-碳組成的填料。
所述電絮凝的陰極材料為銅，陽極材料為鐵或鋁。
3.根據權利要求2所述的內電解-電絮凝法處理含磷廢水的方法，其特征在于，所述電 絮凝處理過程中電解時間為10～20min，直流電源控制輸出電流密度為1～3mA/cm2，工作電 壓為2～5V。
4.根據權利要求1～3中任意一項所述的內電解-電絮凝法處理含磷廢水的方法，其特征 在于，所述內電解過程中進行連續(xù)曝氣、間斷曝氣或不曝氣，所述電絮凝過程中不曝氣。
5.根據權利要求4所述的內電解-電絮凝法處理含磷廢水的方法，其特征在于，所述曝 氣所用氣體為空氣或氧氣。
說明書
一種內電解-電絮凝法處理含磷廢水的方法
技術領域
本發(fā)明屬于含磷廢水處理技術領域，尤其是一種內電解-電絮凝法處理含磷廢水的方法。
背景技術
磷是城市污水中主要的污染物之一，含磷廢水直接排放將導致嚴重的水體污染。若不進 行處理，直接排放將會嚴重污染水體，導致水體富營養(yǎng)化。水體富營養(yǎng)化對水生態(tài)系統(tǒng)有許 多消極的影響像藻類的增加、水質惡化、氧氣的不足、自然棲息地的減少和對水產業(yè)和貝類 漁業(yè)的影響。目前常用的除磷方法有化學沉淀法和生物法�；瘜W法處理系統(tǒng)操作簡單,抗沖擊 性強,但由于人為投加了大量化學絮凝劑,增加了處理成本。生物法除磷工藝運行穩(wěn)定性較差, 運行操作嚴格受廢水的溫度、酸堿度等影響,且廢水中有機物含量較低或磷含量超過10mg/L 時,出水就很難滿足磷的排放標準。電化學處理技術因具有高環(huán)境相容性、高能源利用率、可 控性、多功能性及經濟性等優(yōu)越性,能較好實現廢水的凈化以及重金屬的回收,在含磷廢水處理 中有著較好的應用前景。
內電解法的原理就是利用鐵碳顆粒之間存在著電位差而形成了無數個細微原電池,并以 廢水為電解質溶液,以電化學反應為主并集合氧化還原、吸附、絮凝、置換等多種作用來處理 含磷廢水。內電解法基于原電池氧化還原反應，運行方式與電解的原理非常相似除了電子是 由許多微小規(guī)模陽極的電化學腐蝕提供而不是外部電源提供。在內電解法處理廢水的過程里， 污染物一般通過氧化還原反應、原電池反應、電化學附集、物理吸附、鐵的混凝作用和沉淀 作用等原理去除。內電解法能還原難生物降解的含有硝基、亞硝基、偶氮基的化合物及一些 鹵代、碳雙鍵等有機化合物，可大大提高他們的生物降解性;還原后生成的亞鐵、三價鐵水 解生成的氫氧化合物膠體是很好的絮凝劑，膠團結構可表示為：{m[Fe(OH)3]·nFeO+· (n-x)C-}x+·xC-,其中C是為溶液中的陰離子;廢水經過處理之后鐵離子濃度增大，pH值升 高，可化學沉淀廢水中的磷酸根;同時，鐵的氫氧化物還能絮凝沉淀污水中的磷酸根、有機 物和重金屬離子�；钚蕴坑泻軓姷奈阶饔茫肿鳛殛帢O，起了將有機物富集至陰極的作用， 加速了有機污染物的還原。
電絮凝是近年發(fā)展起來的處理生物難降解有機廢水的方法，針對生物難降解有機廢水， 電絮凝技術有著極高的去除效率，近年來該技術發(fā)展較為迅速，成為了學術和工業(yè)界較為關 注的新型水處理技術。電絮凝是在外加電場的作用下，利用可溶性陽極產生的陽離子在溶液 中水解、聚合成一系列多核羥基絡合物和氫氧化物，而這些絡合物可起到凝聚、吸附等作用。 在電解過程中，電極不斷產生氫氣和氧氣的微小氣泡以及其他氣體，這些氣泡具有良好的黏 附性能，在上浮過程中將膠體物質和懸浮物帶到水面上從而使污染物得以去除;由于能量消 耗大，在本研究里面不利用此原理。
中國專利CN101962240A公開了一種“內電解-電解法”處理含重金屬廢水的方法。該方 法通過采用內電解和電解法串聯組成來處理重金屬廢水，其中內電解既承擔了處理重金屬廢 水的一部分任務，又擔任電解法的預處理角色，電解法既承擔處理重金屬廢水剩余的任務， 又擔任微電解的后處理角色。這種方法在處理廢水的過程中能耗高、電極消耗量大和污泥產 量多，增加了處理成本。
雖然內電解法在某些有毒和難生化降解廢水的預處理方面得到應用，但是應用在含磷廢 水處理上的較少。含磷廢水中含有大量的磷酸鹽、有機物，甚至含有重金屬離子，從理論上 通過內電解法進行處理是可行的。但是僅應用內電解法還不足以使含磷廢水達到排放或回用 的標準，廢水在通過曝氣內電解處理的過程中生成的大顆粒物容易被攪碎形成小顆粒物而呈 懸浮狀態(tài)不能完全沉降。
發(fā)明內容
針對現有技術中存在不足，本發(fā)明提供了一種內電解-電絮凝法處理含磷廢水的方法，該 處理方法由內電解和電絮凝兩個部分組成，含磷廢水首先進行內電解處理使其達到后續(xù)處理 要求再進行電絮凝，該方法不僅能使污染物進一步去除而且還能使廢水澄清，從而達到排放 標準或回用要求，且處理廢水過程中能耗低、處理成本低。
本發(fā)明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。
一種內電解-電絮凝法處理含磷廢水的方法，所述含磷廢水先進行內電解處理，靜置后將 上清液的pH調節(jié)為6～10，進行電絮凝處理;
所述內電解的填充物質為至少一種惰性物質和活潑金屬組成的混合填料;所述電絮凝的 陰極材料為惰性金屬，陽極材料為活潑金屬。
進一步，所述內電解的填充物質為鐵-碳、鐵-銅或鐵-銅-碳組成的填料。
所述電絮凝的陰極材料為銅，陽極材料為鐵或鋁。
進一步，所述電絮凝處理過程中電解時間為10～20min，直流電源控制輸出電流密度為 1～3mA/cm2，工作電壓為2～5V。
進一步，其特征在于，所述內電解過程中進行連續(xù)曝氣、間斷曝氣或不曝氣，所述電絮 凝過程中不曝氣。
進一步，所述曝氣所用氣體為空氣或氧氣。
廢水被收集之后，根據其具體的物理化學特性，經過預處理(過濾)后進入內電解裝置 進行處理，廢水經過內電解處理一段時間后pH上升，水中污染物被沉淀或吸附，有機污染 物被還原，且廢水中的鐵離子含量增加，處理后水體里的各項污染物達到后續(xù)處理的要求。 廢水進入電絮凝裝置進行后續(xù)處理，廢水通過電化學反應區(qū)時懸浮顆粒、磷酸鹽和其他的污 染物會被鐵的氫氧化物吸附或共沉淀而去除。電絮凝處理之后廢水變得澄清，進一步達到排 放要求。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明將內電解法和電絮凝法兩者結合起來對含磷廢水進行凈化處理，其中內電解法承 擔了處理含磷廢水的主要任務，而電絮凝法主要承擔內電解后續(xù)處理的角色，僅應用內電解 法還不足以使含磷廢水達到排放或回用的標準，廢水通過曝氣內電解處理之后顆粒物也呈懸 浮狀態(tài)不能完全沉降，因此內電解處理之后利用電絮凝法進行后續(xù)處理，使出水水質達到排 放標準。采用本處理方法，工藝簡單，無需添加化學藥劑，自產絮凝劑，既滿足了含磷廢水 的處理要求，又降低了運行成本。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。
內電解-電絮凝法不僅可以應用于處理磷化廢水、制藥廢水、生活污水等，而且也適用于 處理其他廢水，如印染廢水、重金屬廢水等。廢水被收集之后，根據其具體的物理化學特性， 經過預處理(過濾)后進入內電解裝置進行處理，廢水經過內電解處理一段時間后pH上升， 水中污染物被沉淀或吸附，有機污染物被還原，且廢水中的鐵離子含量增加，處理后水體里 的各項污染物達到后續(xù)處理的要求。廢水進入電絮凝裝置進行后續(xù)處理，廢水通過電化學反 應區(qū)時懸浮顆粒、磷酸鹽和其他的污染物會被鐵的氫氧化物吸附或共沉淀而去除。電絮凝處 理之后廢水變得澄清，進一步達到排放要求。
廢水經內電解處理后靜置，得到主要以無定形相存在的沉淀物和上清液，沉淀物在煅燒 后生成單結晶相的ɑ-Fe2O3，可以推斷出廢水在內電解處理過程中生成的沉淀物主要是無定型 相的鐵的氫氧化鐵，而氫氧化鐵凝膠能吸附大量的磷酸根和有機污染物，廢水中的污染物主 要通過吸附、網捕和共沉淀作用去除。
實施例1
在本研究里使用的磷化廢水從中國蘇州的某個汽車工業(yè)有限公司獲得。原廢水的初始pH 值6.41和總磷的含量是88.279mg/L。在室溫(25℃)下磷化倒槽水不調節(jié)pH值進入內電解 裝置不斷曝氣條件下進行處理，內電解裝置中的填料為鐵屑和少量銅屑。磷化倒槽水通過內 電解處理之后溶液的pH值變化到8.87。廢水經過處理達到排放標準之后在裝置里靜置一段 時間，取靜沉后黃色的上清液進入下一步的電絮凝處理工藝，不調節(jié)pH值直接進行電絮凝， 由直流電源控制輸出電流密度為1mA/cm2，工作電壓為3V，經過10min的處理之后廢水變澄 清。
