公布日：2023.11.10

申請日：2023.08.01

分類號：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

本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電化學(xué)廢水處理設(shè)備、廢水處理方法及應(yīng)用，其方法包括調(diào)整廢水的pH，將其通過電化學(xué)廢水處理設(shè)備和過濾除油裝置，再次調(diào)整pH，后通過吸附材料，再通入生化池，洗脫吸附材料可回收酚。此方法綠色環(huán)保，處理后廢水的濁度、色度、COD、乳化油含量均大幅降低，酚的回收率可達(dá)到90％以上。此方法中使用的電化學(xué)廢水處理設(shè)備中的電解反應(yīng)槽，在出水端設(shè)置了阻隔板，利用油的密度小于水的密度實(shí)現(xiàn)水走下油走上，使得油水徹底分離，再通過設(shè)置過濾板使油水在出電解反應(yīng)槽前不會(huì)接觸，達(dá)到去除乳化油的目的。

權(quán)利要求書

1.一種電化學(xué)廢水處理設(shè)備，其特征在于，電解反應(yīng)槽內(nèi)沿水流方向依次設(shè)置有：電極，設(shè)置于進(jìn)水端；阻隔板，位于出水端，垂直于水流方向交錯(cuò)設(shè)置；過濾板，位于出水端，平行于水流方向，設(shè)置在出油口和出水口之間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)廢水處理設(shè)備，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電解反應(yīng)槽的上方和下方相對設(shè)置，中間預(yù)留水流通道；所述第三阻隔板設(shè)置在第一阻隔板和第二阻隔板的下游，位于水流通道處。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電化學(xué)廢水處理設(shè)備，其特征在于，所述阻隔板寬度與電解反應(yīng)槽寬度相同，所述第一阻隔板的高度是電解反應(yīng)槽高度的10％～50％；所述第二阻隔板的高度是電解反應(yīng)槽高度的20％～50％；所述第三阻隔板的高度是電解反應(yīng)槽高度的10％～70％；和/或，所述阻隔板為耐腐蝕絕緣材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的電化學(xué)廢水處理設(shè)備，其特征在于，所述過濾板一端安裝于所述第三阻隔板上，另一端安裝于電解反應(yīng)槽的槽壁上，長度為電解反應(yīng)槽長度的5％～20％，寬度與電解反應(yīng)槽寬度相同；和/或，所述過濾板為油過濾材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)廢水處理設(shè)備，其特征在于，所述電極包括1～10對并聯(lián)的電極；和/或，所述電極的材料包括鐵、鋁、鐵鋁合金中的任一種；和/或，每個(gè)電極的表面積為電解反應(yīng)槽垂直于水流方向截面積的10％～40％。

6.一種電化學(xué)廢水處理方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：將待處理的廢水調(diào)pH至8～10；S2：將步驟S1中調(diào)整pH后的廢水引入權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的電化學(xué)廢水處理設(shè)備進(jìn)行處理；S3：將從電化學(xué)廢水處理設(shè)備中排出的廢水進(jìn)行過濾除油，調(diào)pH至3～7；S4：將步驟S3中調(diào)整pH后的廢水通過吸附材料，再通入生化池。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電化學(xué)廢水處理方法，其特征在于，步驟S2中，設(shè)置電化學(xué)廢水處理設(shè)備的輸出電壓范圍為12～48V，輸出電流調(diào)控范圍為40～120A，水的流量為0.5～100t/h；和/或，調(diào)整pH的試劑包括鹽酸、硫酸、氫氧化鈉、碳酸氫鈉中的至少一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電化學(xué)廢水處理方法，其特征在于，還包括對吸附材料進(jìn)行脫附；對吸附材料進(jìn)行脫附所用的試劑包括甲醇、乙醇、氫氧化鈉溶液中的至少一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電化學(xué)廢水處理方法，其特征在于，過濾除油的裝置使用的濾芯包括陶瓷濾芯。

10.一種權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的電化學(xué)廢水處理設(shè)備或權(quán)利要求6至9任一項(xiàng)所述的電化學(xué)廢水處理方法在處理脫硫蒸氨后的廢水中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中對污水除油，主要是除乳化油及酚回收效果的不理想的缺陷，從而提供一種電化學(xué)廢水處理設(shè)備、廢水處理方法及應(yīng)用。

為此，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種電化學(xué)廢水處理設(shè)備，電解反應(yīng)槽內(nèi)沿水流方向依次設(shè)置有：電極，設(shè)置于進(jìn)水端；阻隔板，位于出水端，垂直于水流方向交錯(cuò)設(shè)置；過濾板，位于出水端，平行于水流方向，設(shè)置在出油口和出水口之間。還包括電源控制裝置、流量調(diào)節(jié)裝置，所述電解反應(yīng)槽包括可拆卸的槽體和槽蓋，槽體和槽蓋間用密封圈進(jìn)行密封。

優(yōu)選的，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電解反應(yīng)槽的上方和下方相對設(shè)置，中間預(yù)留水流通道；所述第三阻隔板設(shè)置在第一阻隔板和第二阻隔板的下游，位于水流通道處。

優(yōu)選的，所述阻隔板寬度與電解反應(yīng)槽寬度相同，所述第一阻隔板的高度是電解反應(yīng)槽高度的10％～50％；所述第二阻隔板的高度是電解反應(yīng)槽高度的20％～50％；所述第三阻隔板的高度是電解反應(yīng)槽高度的10％～70％。

優(yōu)選的，所述阻隔板為絕緣材料，且其具有一定強(qiáng)度，能承受住長期水流的沖擊。

優(yōu)選的，所述過濾板一端安裝于所述第三阻隔板上，另一端安裝于電解反應(yīng)槽的槽壁上，長度為電解反應(yīng)槽長度的5％-20％，寬度與電解反應(yīng)槽寬度相同。

優(yōu)選的，所述過濾板為油過濾材料。

優(yōu)選的，所述電極包括1～10對并聯(lián)的電極，且每個(gè)電極上都有開關(guān)對其進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)處理能力的提升和降低。

優(yōu)選的，所述電極的材料包括鐵、鋁、鐵鋁合金中的任一種。

優(yōu)選的，每個(gè)電極的表面積為電解反應(yīng)槽垂直于水流方向截面積的10％～40％，根據(jù)廢水的流量進(jìn)行調(diào)整。

本發(fā)明提供的電化學(xué)廢水處理設(shè)備中，電解反應(yīng)槽的槽體和槽蓋由耐腐蝕材料制作；電極的形狀包括片狀和圓柱狀；在槽體進(jìn)水端上方設(shè)置有進(jìn)水口，在槽體下方設(shè)置有排泥口；槽蓋上，沿水流方向在第一阻隔板后方設(shè)置有頂部出油口，方便在電解反應(yīng)槽上方聚集的油排出。

本發(fā)明提供一種電化學(xué)廢水處理方法，包括以下步驟：

S1：將待處理的廢水調(diào)pH至8～10；

S2：將步驟S1中調(diào)整pH后的廢水引入上述電化學(xué)廢水處理設(shè)備進(jìn)行破乳、絮凝、氣浮等處理；

S3：將從電化學(xué)廢水處理設(shè)備中排出的廢水進(jìn)行過濾除油，調(diào)pH至3～7；

S4：將步驟S3中調(diào)整pH后的廢水通過吸附材料，再通入生化池。

優(yōu)選的，步驟S2中，設(shè)置電化學(xué)廢水處理設(shè)備的輸出電壓范圍為12～48V，輸出電流調(diào)控范圍為40～120A，水的流量為0.5～100t/h。

優(yōu)選的，調(diào)整pH的試劑包括鹽酸、硫酸、氫氧化鈉、碳酸氫鈉中的至少一種。

優(yōu)選的，還包括對吸附材料進(jìn)行洗脫。可在吸附材料吸附飽和后，也就是COD出水超過2000mg/L后，再進(jìn)行脫附。

優(yōu)選的，對吸附材料進(jìn)行脫附所用的試劑包括甲醇、乙醇、氫氧化鈉溶液中的至少一種。

優(yōu)選的，過濾除油的裝置使用的濾芯包括陶瓷濾芯，所使用的陶瓷濾芯孔徑包括0.5μm。

本發(fā)明提供的電化學(xué)廢水處理方法中，所述吸附材料是以多烯類單體和交聯(lián)劑共聚并負(fù)載有堿性陰離子活性官能團(tuán)的吸附材料；所述多烯類單體包括苯乙烯、丙烯腈、2-氯苯乙烯中的至少一種；所述交聯(lián)劑包括二乙烯基苯、二乙烯基苯基甲烷、三甲基丙烯酸甘油酯中的至少一種；所述堿性陰離子活性官能團(tuán)包括伯胺、仲胺、叔胺、季胺中的至少一種，能夠?qū)�廢水中的酚類物質(zhì)通過分子間作用力進(jìn)行吸附。

本發(fā)明提供的電化學(xué)廢水處理方法中，待處理的廢水中COD：6000～8000mg/L，色度：500～700度，濁度：10～100NTU，乳化油含量：80～120mg/L，酚含量：800～1200mg/L；從電化學(xué)廢水處理設(shè)備中排出的廢水中COD：≤4200mg/L，色度：≤100度，濁度：≤70NTU，乳化油含量：≤20mg/L，酚含量：≤1200mg/L；過濾除油后的廢水中COD：≤4000mg/L，色度：≤90度，濁度：≤20NTU，乳化油含量：≤10mg/L，酚含量：≤1100mg/L，水質(zhì)外觀呈現(xiàn)淺黃色或微黃色；經(jīng)過吸附材料的廢水中COD：1000～2000mg/L，色度：≤20度，濁度：≤5NTU，乳化油含量：≤5mg/L，酚含量：≤10mg/L，水質(zhì)外觀呈無色透明。

本發(fā)明提供的電化學(xué)廢水處理方法中，污水中含有的有機(jī)物包括二氮雜苯、氮雜聯(lián)苯、氮雜苊、氮雜蒽、吡啶、咔唑、吲哚中的至少一種；多環(huán)類化合物包括萘、蒽、菲、苯并

芘中的至少一種；酚類物質(zhì)包括苯酚、鄰甲酚、對甲酚、鄰對甲酚、二甲酚、鄰苯二甲酚及其同系物中的至少一種。

本發(fā)明還提供一種上述電化學(xué)廢水處理設(shè)備或上述電化學(xué)廢水處理方法在處理脫硫蒸氨后的廢水中的應(yīng)用。

本發(fā)明的有益效果有：

本發(fā)明提供的電化學(xué)廢水處理設(shè)備的電解反應(yīng)槽內(nèi)沿水流方向依次設(shè)置有：電極，設(shè)置于進(jìn)水端；阻隔板，位于出水端，垂直于水流方向交錯(cuò)設(shè)置；過濾板，位于出水端，平行于水流方向，設(shè)置在出油口和出水口之間。上述電化學(xué)裝置集電解氧化、電解還原、電解絮凝、電解氣浮于一身，設(shè)備緊湊，液-液分離、固-液分離的效果優(yōu)良，可有效除去乳化油。電解可溶性金屬陽極的產(chǎn)物具有絮凝、氣浮、吸附、共沉淀、氧化還原等性能，污染物顆粒與帶正電的金屬陽極產(chǎn)物通過靜電引力和范德華力絡(luò)合聚集成團(tuán)，生成可沉降的絮凝體而被去除。有機(jī)分子也可以通過陽極氧化分解成小分子而容易被吸附，染料和溶解態(tài)的金屬離子則可通過陰極的電還原沉積作用于水體分離。廢水中的乳化油受到電場影響由外在的穩(wěn)定狀態(tài)變?yōu)椴环�(wěn)定的狀態(tài)，隨著電荷的移動(dòng)，微米油滴會(huì)因?yàn)榕鲎沧兂纱笥偷�，微量的電解伴隨著氣浮作用使得油滴走向液面上方，隨著水流移動(dòng)到電解反應(yīng)槽出水端后，因電解反應(yīng)槽出水端沒有電場的存在，水中的殘?jiān)鼤?huì)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，實(shí)現(xiàn)油水的徹底分離，再通過設(shè)置過濾板使油水在出電解反應(yīng)槽前不會(huì)接觸，達(dá)到去除乳化油的目的。形成的絮體輕微、難沉降時(shí)，還可以利用陰極析氫或耦合后續(xù)電氣浮工藝，由電解水產(chǎn)生的O2和H2(直徑不超過60μm，遠(yuǎn)小于加壓氣泡粒徑)在上浮過程中將微輕絮體帶至水面，實(shí)現(xiàn)固-液分離。在實(shí)際工況運(yùn)行中，上述電化學(xué)廢水處理設(shè)備不占用大量的區(qū)域面積，無絮凝劑的加入，不引入雜質(zhì)，不改變水質(zhì)，為廢水的回收利用創(chuàng)造了前提條件；沒有絮凝劑的加入，因而污泥產(chǎn)生量更少，其絮凝效果也優(yōu)于傳統(tǒng)氧化劑或絮凝劑的10～15倍；因電場的使用，可以對水進(jìn)行消毒和滅菌，使得水質(zhì)保存的時(shí)間更長久。

本發(fā)明提供的電化學(xué)廢水處理設(shè)備的電極包括1～10對并聯(lián)的電極，且每個(gè)電極上都有開關(guān)對其進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)處理能力的提升和降低，使得電化學(xué)廢水處理設(shè)備的適用性更強(qiáng)，應(yīng)用范圍更廣。

本發(fā)明提供的電化學(xué)廢水處理方法，包括以下步驟：調(diào)整待處理的廢水pH至8～10，后通入上述電化學(xué)廢水處理設(shè)備中進(jìn)行破乳、絮凝、氣浮等處理，再進(jìn)行過濾除油，調(diào)整廢水pH至3～7，后通過吸附材料，再通入生化池。經(jīng)過此方法處理后廢水濁度≤5NTU，色度≤20度，水由濃茶褐色變?yōu)闊o色透明，COD由6000～8000mg/L降低為1000～2000mg/L；乳化油含量由80～120mg/L降為≤5mg/L。在廢水進(jìn)入電化學(xué)廢水處理設(shè)備前調(diào)整其pH至8～10使其達(dá)到電化學(xué)廢水處理設(shè)備酸堿要求處理的最佳條件，且廢水呈堿性時(shí)，陽極溶出產(chǎn)生的金屬離子經(jīng)水解和絡(luò)合作用消耗了廢水中過多的OH-，使pH下降。經(jīng)電化學(xué)廢水處理設(shè)備處理后的廢水還含有微量的油、固體雜質(zhì)等懸浮物，過濾除油裝置可以過濾去除懸浮物、油類雜質(zhì)。吸附材料是一種利用其對不同成分的選擇性吸附和篩選作用，通過選用適宜的吸附和解吸條件借以分離、提純某一種或某一類有機(jī)化合物的技術(shù)，它具有吸附快、解吸率高、吸附容量大、洗脫率高、再生簡便等優(yōu)點(diǎn)。采用吸附材料吸附酚類化合物，在不改變酚組成成分的同時(shí)，在常溫常壓下對廢水中的酚進(jìn)行回收，實(shí)現(xiàn)資源的二次運(yùn)用，降低了運(yùn)行成本。且不使用萃取劑進(jìn)行萃取，更加綠色環(huán)保，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)化發(fā)展。經(jīng)吸附材料后殘留的有機(jī)物基本為小分子結(jié)構(gòu)，可作為生化處理的碳源，不會(huì)對生化系統(tǒng)造成任何壓力，生化系統(tǒng)的運(yùn)行不會(huì)受到影響。

本發(fā)明提供的電化學(xué)廢水處理方法中，包括對吸附材料進(jìn)行脫附�？稍谖�附材料吸附飽和后，也就是COD出水超過2000mg/L后，進(jìn)行脫附，以完成對酚的回收，酚的回收率可達(dá)到90％以上。

本發(fā)明提供的電化學(xué)廢水處理方法中，所述過濾除油裝置的濾芯包括陶瓷濾芯，所使用的陶瓷濾芯孔徑包括0.5μm，膠體及油類雜質(zhì)會(huì)被截留在陶瓷濾芯表面，其處理精度可達(dá)到乳化油含量≤1mg/L，除油率可以達(dá)到80～95％以上，粒徑大于0.5μm的懸浮物去除率達(dá)98％以上，可進(jìn)一步保證通過吸附材料的廢水符合吸附工藝。

本發(fā)明提供的電化學(xué)廢水處理設(shè)備和電化學(xué)廢水處理方法可用于處理脫硫蒸氨后的廢水，效果良好。

（發(fā)明人：胡永博;鄧茂盛）