一種電催化氧化與氣浮一體化處理廢水的方法
2024-04-06 16:01:05
專利名稱：一種電催化氧化與氣浮一體化處理廢水的方法
技術領域：
本發明涉及一種電催化氧化與氣浮一體化處理廢水的方法。
背景技術：
氣浮法是在汙水中進行固液分離和液液分離的技術，其在含油廢水、造紙廢水、印染廢水的處理及生活汙水的二級處理和深度處理中應用廣泛。氣浮法主要用於從廢水中去除懸浮物、油類和脂肪等。氣浮法的原理很簡單，就是在廢水中產生大量的微氣泡，使水中的細小微粒粘附在氣泡上，形成密度小於水的氣浮體，上浮到水面形成浮渣與水分離。氣浮法按微氣泡產生方式的不同分為容氣氣浮法、電氣浮法、生物及化學氣浮法和散氣氣浮法。溶氣氣浮法是在一定壓力下使空氣溶解於水並達到飽和狀態，然後減小壓力，使空氣析出 形成微氣泡的方法。生物及化學氣浮法是利用生物的作用或在水中投加化學藥劑來產生微氣泡的方法。散氣氣浮法是利用機械剪切刀或氣體分布器(如由微孔陶瓷製成的擴散板)產生微氣泡的方法。電氣浮法通過直流電電解廢水，在陽極和陰極分別產生氫氣和氧氣微氣泡的方法。電氣浮法主要是通過氣浮來分離水中的汙染物，其也有較弱的氧化作用，可以在氣浮的同時進行脫色和殺菌。電化學氧化法是利用電極上發生的電化學反應，或者利用與電極表面產生的強氧化性活性物種發生的氧化還原反應，使汙染物分解的方法。利用電催化氧化技術將廢水中的大分子有機物分解為小分子有機物或直接降解為二氧化碳和水，可以有效地降低廢水的C0D，提高廢水的可生化性。電催化氧化技術的反應條件溫和、操作簡單、運行費用低，因此具有廣闊的應用前景。將電催化氧化工藝與氣浮工藝組合起來，能夠更有效地去除廢水中的油類等有機物，降低廢水的COD並提高廢水的可生化性，有利於進一步的生化處理。CN1410372A提出一種絮凝-電多相催化處理油田廢水方法及絮凝專用裝置，該方法首先對油田廢水進行氣浮-絮凝處理，然後再對廢水進行電催化氧化處理，處理後的廢水可達到排放標準。
發明內容
本發明提供了一種電催化氧化與氣浮一體化處理廢水的方法，該方法同時對廢水進行電催化氧化和氣浮處理，可以明顯提高廢水的處理效果。一種電催化氧化與氣浮一體化處理廢水的方法，包括廢水進入底部設有氣體分布器的電催化氧化反應器，在催化劑的存在下進行電催化氧化反應，在反應的同時，向氣體分布器中通入空氣或氧氣，對廢水進行氣浮處理；其中，所述催化劑選自過渡金屬離子Fe2+、Mn2+、Ni2+、Co2+、Cd2+、Cu2+、Ag+、Cr3+ 和 Zn2+ 中的一種或幾種。所述的催化劑優選為Fe2+。對於每立方米廢水，催化劑的用量為0. 05 50摩爾，優選為0. I 20摩爾。廢水在電催化氧化反應器中的停留時間為5 360min，優選為10 240min。電催化氧化反應的反應溫度一般為常溫，反應壓力一般為常壓。
所述電催化氧化反應器為一個長方形的反應器，其中放置一組或幾組電極板，每組電極板包括一個陽極板和一個陰極板，極板間的距離可以為5-50mm，優選10_25mm，陽極板和陰極板上外加直流穩壓電源。所述電催化氧化反應器中，陽極可以是Sn02/Ti電極、Pn02/Ti電極、石墨電極、活性碳纖維電極或Pt電極，優選是Sn02/Ti電極或Pn02/Ti電極；陰極可以是金屬電極，優選不鏽鋼電極。電催化氧化反應器中，陰陽電極之間的電流密度為0. I 1000A/m2，優選I 500A/m2。
氣浮的操作條件中，通氣量為處理水量的0. 5% 10% (體積比)，優選1% 5%(體積比)。所述的氣體分布器為現有技術，如採用粉末冶金、素燒陶瓷或塑料製成的微孔擴散板或微孔管。本發明適用於各種廢水，特別適用於含油和/或懸浮物的廢水，如原油電脫鹽廢水、煉油混合廢水、煉油鹼渣廢水，化工鹼渣廢水、造紙廢水、印染廢水或油田三採廢水。優選的情況下，廢水中的油含量彡10mg/L和/或懸浮物含量彡100mg/L。與現有技術相比，本發明具有如下優點I.本發明對廢水的處理效果更好。本發明同時對廢水進行電催化氧化和氣浮處理，由於電催化氧化和氣浮之間的協同作用，明顯提高了廢水的處理效果。2.本發明不需要使用浮選劑，因此節約了藥劑成本。本發明的電催化氧化過程中，會產生高氧化態金屬鹽(如三價鐵鹽)，其可以作為浮選劑提高氣浮效果。3.本發明將電催化氧化與氣浮集成到一個處理單元，不但降低了固定投資成本，並且減少了佔地面積。
具體實施例方式本發明的一種優選實施方式是待處理的廢水進入到一個底部設置有氣體分布器的電催化氧化反應器中，向氣體分布器中通入空氣，使之產生微氣泡，微氣泡的直徑為I 10mm，通氣量為處理水量的2% (體積比)同時在廢水中加入亞鐵鹽，所述的亞鐵鹽可以為硫酸亞鐵、氯化亞鐵和硝酸亞鐵中的一種或幾種，優選為硫酸亞鐵；接通反應器中的陰、陽電極上的直流電源，在外加電場和催化劑的作用下，水溶液中產生羥基自由基等物質來分解廢水中的有機物，電催化氧化過程中產生的三價鐵鹽作為浮選劑，與水中的微氣泡一起產生氣浮作用，將水中的懸浮物、膠體等雜質帶到水面上；反應完畢後的廢水直接排放或進一步處理；水面上的浮渣排出後進行後續處理。以下通過實施例進一步說明本發明。實施例I採用上述優選實施方式的方法處理某油田三採廢水，廢水的水質指標見表I。採用一組電極板，電極板間距為18mm，其中Sn02/Ti為陽電極，不鏽鋼為陰電極，電流強度為200A/m2，催化劑Fe2SO4投加量為20mg/L，廢水在反應器中的停留時間為150min，實驗結果見表I。對比例I廢水與實施例I相同。將兩個與實施例I相同的反應器串聯，第一個反應器不通入氣體，其他條件與實施例I相同，只進行電催化處理；第二級反應器不通電，其他條件與實施例I相同，只進行氣浮處理，實驗結果見表I。表I
權利要求
1.一種電催化氧化與氣浮一體化處理廢水的方法，包括廢水進入底部設有氣體分布器的電催化氧化反應器，在催化劑的存在下進行電催化氧化反應，在反應的同時，向氣體分布器中通入空氣或氧氣，對廢水進行氣浮處理；其中，所述催化劑選自過渡金屬離子Fe2+、Mn2+、Ni2+、Co2+、Cd2+、Cu2+、Ag+、Cr3+ 和 Zn2+ 中的一種或幾種。
2.按照權利要求I所述的方法，其特徵在於，對於每立方米廢水，催化劑的用量為.0.05 50摩爾。
3.按照權利要求2所述的方法，其特徵在於，對於每立方米廢水，催化劑的用量為.0.I 20摩爾。
4.按照權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述的催化劑為Fe2+。
5.按照權利要求I所述的方法，其特徵在於，廢水在電催化氧化反應器中的停留時間為 20 360min。
6.按照權利要求5所述的方法，其特徵在於，廢水在電催化氧化反應器中的停留時間為 40 240min。
7.按照權利要求I所述的方法，其特徵在於，電催化氧化反應器中，陰陽電極之間的電流密度為0. I 1000A/m2。
8.按照權利要求7所述的方法，其特徵在於，電催化氧化反應器中，陰陽電極之間的電流密度為I 500A/m2。
9.按照權利要求I所述的方法，其特徵在於，電催化氧化反應器中，陽極為Sn02/Ti電極、Pn02/Ti電極、石墨電極、活性碳纖維電極或Pt電極，陰極為金屬電極。
10.按照權利要求9所述的方法，其特徵在於，電催化氧化反應器中，陰極為不鏽鋼電極。
11.按照權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述廢水中，油含量>10mg/L和/或懸浮物含量> 100mg/L。
12.按照權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述廢水為原油電脫鹽廢水、煉油混合廢水、煉油鹼渣廢水，化工鹼渣廢水、造紙廢水、印染廢水或油田三採廢水。
全文摘要
本發明涉及一種電催化氧化與氣浮一體化處理廢水的方法，包括廢水進入底部設有氣體分布器的電催化氧化反應器，在催化劑的存在下進行電催化氧化反應，在反應的同時，向氣體分布器中通入空氣或氧氣，對廢水進行氣浮處理；其中，所述催化劑選自過渡金屬離子Fe2+、Mn2+、Ni2+、Co2+、Cd2+、Cu2+、Ag+、Cr3+和Zn2+中的一種或幾種。採用本發明的方法，不但可以提高廢水的處理效果，而且還可以節約成本。
文檔編號C02F1/72GK102745779SQ201110100380
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月21日 優先權日2011年4月21日
發明者張莉, 桑軍強, 高峰 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院