含有機毒物廢水的電場氧化處理方法
2023-12-05 03:03:46 3
專利名稱：含有機毒物廢水的電場氧化處理方法
技術領域：
本發明涉及汙水處理方法，特別是利用電極沉積和電氧化物理現象，收集水中的金屬離子和氧化工業廢水中的有機汙染物的水處理方法。
背景技術：
目前從水中氧化有機物的方法是往水中添加氧化劑如次氯酸鈉，其缺點是費用高，不可避免地增加了處理對象的化學汙染。工業上去除廢水中的多價金屬的方法主要是化學沉澱法，加酸、加鹼、加鹽等，沉澱對環境汙染較大的成分。
發明內容
鑑於上述，本發明的目的在於提供一種能淨化水，回收電鍍汙水中的金屬和氧化有機物汙染，結構簡單、處理效果優異、運行費用低廉的含有機汙染廢水電場氧化處理方法。
本發明利用電極沉積現象和電氧化現象，採用電場氧化沉積汙染物和過濾沉澱分離來實現其目的。並進一步採用添加滷素負離子和食鹽氧化分解有機汙染物來實現其目的。
本發明的含有機汙染廢水電場氧化處理方法(參見附圖)，其特徵在於使用的電場式硬水氧化處理器有直流電源聯接成正負電極性相間排列的至少兩塊電極板(4、5、9)及其延伸式連接的絕緣隔板(10)分隔成的流道式的電解室(8)，處理方法是進行至少一次氧化除垢處理，氧化除垢處理是將被處理水送入電場式硬水氧化處理器的電解室氧化水中的金屬離子在電極板上沉積生成金屬氧化垢和氧化水中的滷素負離子生成次滷酸，轉換電極板的正負極性，金屬氧化垢從電極板上脫落於水中排出，間隔式交替循環地轉換電極板的電極性，金屬氧化垢的沉積和脫落也交替循環進行，再經沉澱和/或過濾分離去除金屬氧化垢，完成一次氧化除垢處理，氧化除垢處理步驟串連進行，直至獲得淨化水。
上述的在被處理水中添加氯化鈉、溴化鈉和鹽酸中的至少一種。
上述的被處理水可以經過濾後再進行氧化除垢處理。
上述的電場式硬水氧化處理器的電極板的板面呈鉛垂狀。
本發明的氧化除垢處理程序中的氧化還原沉積處理是依據以下的原理當溶液中低於溶度積的某種離子，在電場的驅動下靠近電極時，在電極附近的區域其濃度將超過溶度積，而在電極表面發生沉積。另外，在電極表面也發生氧化一還原反應，使一些低價金屬離子氧化為高價離子，如二價鐵離子氧化為三價鐵離子而沉澱。氧化滷素負離子成次滷酸，次滷酸再進一步氧化分解水中的有機物質，如農藥、氰離子、產生臭味的醇、醛、酮等。本發明方法在電場式硬水氧化處理器中進行氧化還原沉積處理時，將能間隔式交替循環地輸出正負電極性的直流電源的輸出極與本處理器的電極板接通形成電場，絕緣隔板使水中的電流不會越過電極板而形成短路。將被處理的水送入從進口送入電場式硬水氧化處理器，溶解於水中的高價金屬離子在電場的作用下，向負電極板集中，由於其區域濃度超過該種離子的溶度積而在負極板上沉積結垢。結垢到一定程度後，轉換電極板的極性，即將原負電極的電極板轉換成正電極，將原正電極板轉換成負電極。這些結垢即從電極板上脫落而被收集，再經沉澱和/或過濾而分離，使流過電極板的水中的高價金屬離子的含量極大程度地降低，從而除去水中的鈣、鐵、錳、鉛、汞、鉻、鎘等高價金屬離子。同時，流過水的電流將水中的滷素負離子氧化成次滷酸，次滷酸再氧化分解水中的有機物，如有機磷農藥、臭味物質，也氧化低價金屬離子成高價不溶物質，使其能方便地從水中分離，除去水中的有機物。再者，次滷酸能殺死甚至殺滅水中的細菌、病毒、真菌，對水進行消毒處理。
本發明的水處理量與電解室的數量與工作電壓成正比；電極板的面積和電流強度與被處理汙水的濃度、汙水的流量成正比；相鄰電極板間的距離的平方與被處理汙水的水壓成反比；相鄰電極板間的電壓和被處理汙水的濃度、流量成正比。
使用本發明將被處理水送入電場式硬水氧化處理器進行氧化還原沉積處理，並定時交替地轉換電極板的正負電極性，汙染物的氧化物在電極板上沉積和脫落也交替產生，脫落的沉澱物隨水排出電場式硬水氧化處理器，經過濾和/或分離去除沉澱物，獲得淨化水。
本發明與現有技術相比較，具有如下的明顯優點和顯著效果。
一、本發明方法中的電場氧化還原沉積處理，是一種物理過程，利用電極板的沉澱和氧化作用，能軟化硬水，從硬水和汙水中除去鈣、鐵、錳、鉛、汞、鉻、鎘等高價金屬離子，分解去除水中的有機物，殺死水中的細菌、病毒、真菌，去除臭味，處理電鍍廢水並回收電鍍廢水中的金屬、分解電鍍廢水中的氰酸鹽，處理效果優異。
二、本發明方法中採用的電場式硬水氧化處理器的結構簡單、運行費用低廉。處理一噸中度汙染水的費用為0.1元人民幣以下。
本發明方法適用於製備鍋爐用的軟水，軟化處理高鐵、鈣、鉛的飲水，淨化處理遊泳池水、養魚池水，淨化處理造紙廢水、城市生活汙水等，處理電鍍廢水並回收電鍍廢水中的金屬、分解電鍍廢水中的氰酸鹽。
下面，再用實施例及其附圖對本發明作進一步地說明。
圖1 是本發明的一種含有機毒物廢水的電場氧化處理方法的設備系統圖。
圖2 是本發明的另一種含有機毒物廢水的電場氧化處理方法的設備系統圖。
圖3 是本發明方法中採用的一種電場式硬水氧化處理器去掉外殼上部後的俯視結構示意圖。
具體實施例方式
實施例1本發明的一種含有機毒物廢水的電場氧化處理方法，參見附圖1、3。本發明方法所採用的水處理系統由高位廢液池、電場式硬水氧化處理器、沉澱池等構成。高位廢液池和沉澱池採用通常的結構。
上述的電場式硬水氧化處理器，如附圖3所示，圖3顯示去掉外殼上部後的俯視結構。由外殼、電極板、絕緣隔板等構成。上述的外殼1，呈臥式的長方管形，用通常的絕緣塑料製成。外殼的左端有接管式的進口2，右端有接管式的出口3。由於出口小於外殼端部尺寸時，而將出口設置在外殼端部的上部。從而，外殼的內腔形成流道式結構。上述的電極板，用通常的製備電極的材料製成矩形的平板形。電極板有至少兩塊，全部電極板沿流道方向相互平行呈鉛垂狀、且上下兩端與外殼的內壁相接地安裝在外殼1中。位於兩外側的電極板4和電極板5分別接裝有接線柱6和接線柱7。兩接線柱分別與直流電源(圖中未表示)的兩輸出電極聯接。從而在每兩塊相鄰的電極板間構成一個電解室8。直流電源選用能自動控制進行定時交替地輸出正負極性的通常的直流電源。在電極板4和電極板5之間的電極板9可以與直流電源的輸出電極聯接，也可以不與直流電源聯接。當在外殼中充滿導電水溶液，兩外側的電極板4和電極板5接通直流電源，而中間的電極板9不與直流電源聯接時，電子從負極即一外側電極板依次穿過中間的多塊電極板8及其間的導電水溶液流向另一外側的電極板，由於導電水溶液的導通，因此，形成每塊中間電極板的板面的兩側分別為正電極和負電極。上述的絕緣隔板10，用通常的絕緣材料如塑料板製成矩形的平板形，採用通常的卡槽式的鑲嵌結構，在每一塊電極板的前後兩端分別呈延伸式地連接一塊絕緣隔板10。絕緣隔板與電極板可以是在同一平面上的連接，也可以是相交平面的聯接。絕緣隔板的厚度最好與電極板的厚度相同。如上構成本實施例的臥式的電場式硬水氧化處理器。按每天處理50M3電鍍廢水量確定電場式硬水氧化處理器的規模，電場式硬水氧化處理器的電極板的面積15dM2，10個電解室，每小時處理電鍍廢水5.0M3。若將兩個以上的電場式硬水氧化處理器並聯，便能成倍地加大處理量。如並聯10臺處理量為50M3/小時的電場式硬水氧化處理器，則處理量為500M3/小時。
使用本發明方法的水處理系統，高位廢液池的容量50M3，帶攪拌器，廢水送入儲存攪拌均勻後待次日處理，以克服濃度不均勻，降低處理工藝難度。廢水池池底到電場式硬水氧化處理器頂部的落差為5M。將高位廢液池11中的電鍍工業廢水經管道12及其中的閥門13送入電場式硬水氧化處理器14，經接線柱6和接線柱7將電極板4和電極板5分別與直流電源的正電極和負電極輸出端子聯接形成電場，電鍍工業廢水在流經各電解室8時，廢水中的貴重金屬的離子被氧化而沉積在各電極板上形成金屬鹽的結垢，當運行0.5小時間電極板上的結垢較多時，在輸出電壓150V，電流30A的直流電源的控制下，轉換輸出的電極性，則原正電極轉換為負電極，原負電極轉換為正電極，沉積在電極板上的結垢迅速脫落後再重新沉積結垢。每0.5小時交替循環地轉換電極板的電極性，使在電極板上交替循環地生成結垢再脫落，脫落後的結垢混於水中隨流動而排出電場式硬水氧化處理器；同時電場將廢水中的滷素負離子，氧化成次滷酸，次滷酸再進一步氧化分解廢水中氰離子，生成二氧化碳和氮；次滷酸同時殺死甚至殺滅廢水中的細菌、病毒、真菌，對水進行消毒處理，製得在處理水。再經管道15及其中的閥門16將在處理水送入沉澱池17，沉澱池採用50M3圓筒尖底，管道15與沉澱池的腰部接通，且進口沿圓筒的切線方向，使進液時整個沉澱池的液體緩慢旋轉，有利沉澱物向尖底集中。經沉澱後從沉澱池的靠近頂部的清水排放管19排放淨化水，從沉澱池的尖底經排液管18排放金屬鹽的結垢。再另行採用通常的方法從金屬鹽中回收貴重金屬。
本實施例的發明方法處理電鍍工業廢水，能達到回收廢水中貴重金屬和分解廢水中氰酸的雙重目的。本實施例以消除氰酸為主要目的。如果電鍍廢水中的氯離子含量太低，可以在電鍍工業廢水中添加食鹽0.02～0.05％，以提高次氯酸含量，加速氰酸的分解。電流的大小根據水量大小，氰酸含量等因素決定，一般可直接測定處理後廢水中的次氯酸和氰酸含量。次氯酸偏高，降低電流；氰酸未消除完，升高電流。
採用本發明方法處理電鍍廢水，廢水中氰酸平均含量為27ppm(1mMol/L)，其他可氧化有機物總量為45ppm，用高錳酸鉀滴定法測出耗氧量為2.9mMol/L，氯離子含量為5.5mMol/L，高於氰酸和有機物總耗氧量，不需要添加氯化鈉(食鹽)。
本系統運行時，在沉澱池清水排放管19的管口檢測出經處理後獲得的淨化水含次氯酸0.7mM，氰酸測定值為測定極限；COD(化學耗氧量)值130mg/l，BOD(生物耗氧量)值22mg/l，符合排放標準。每7天從沉澱池的排液管18收集含金屬化合物的沉澱50～80Kg。
實施例2本發明的一種含有機毒物廢水的電場氧化處理方法，參見附圖1、3。本發明方法所有採用的水處理系統與實施例1相同，處理過程相同。本實施例用於處理農藥生產廠的農藥廢水。由於各種農藥廢水中含各種農藥和農藥半成品。本實施例以處理生產有機磷農藥的農藥廢水。每天需要處理35M3廢水，農藥廢水的BOD在20000mg/L以上。廢水中總有機物含量為270mM/L。廢水中COD值在30000mg/l以上，檢查原因是含H2S，因此先用石灰中和pH值到8.5～9.0之間，沉澱中和時產生的CaS，然後再用電場式硬水氧化處理器處理。由於廢水中的氯離子含量低於20mM/L，因此需要添加食鹽到100mM。本實施例用通常的自動鹽水添加器，將飽和食鹽水添加到廢水中，然後送入電場式硬水氧化處理器處理，其電場工作電壓為155V，電流25A，處理量為40M3/小時。處理時測定沉澱池的次氯酸鹽含量為0.14mM/L，BOD為87mg/L。沉澱池收集到的沉澱主要是鈣和未徹底分解的有機物。
實施例3本發明的一種含有機毒物廢水的電場氧化處理方法，參見附圖2、3。本發明方法所採用的水處理系統與實施例1基本相同，處理過程也基本相同。本實施例的特點如下1、在實施例1的水處理系統的前端用管道20聯接通常結構的過濾器21，廢水經過濾器21過濾去除固體汙染物後經管道20送入高位廢液池11。
2、在實施例1的水處理系統的後端經管道22及其中的閥門23串接連通電場式硬水氧化處理器24，然後再經管道25連通沉澱池26。本實施例中的兩組電場式硬水氧化處理器的結構相同，兩個沉澱池的結構也相同，均不在底端設置排放管，但需適時清除沉澱物。本實施例進行串連的兩次氧化除垢處理程序。
3、本實施例的兩組電場式硬水氧化處理器，均由4個處理量為50M3/h的實施例那樣的電場式硬水氧化處理器並聯組成，即處理量為4×50M3/h＝200M3/h。第一組的電壓72V，電流125A×4，第二組的電壓110V，電流100A×4。
本實施例用於處理抗菌素生產廠的含抗菌素廢水。以處理有6個200M3發酵罐，主要生產青黴素、頭孢黴素等抗菌素的含抗菌素廢水為例。抗菌素生產廠每天排出含抗菌素廢水2000M3，BOD值測定74000mg/L，需要處理。實際測定有機物含量為1700mg/L(按稱重法測定)，NaCl含量0.31％，總抗菌素含量在3.2～43單位/ml(按抑菌圈試驗測定)。處理後淨化水的BOD低於100mg/l。
權利要求
1.一種含有機毒物廢水的電場氧化處理方法，其特徵在於使用的電場式硬水氧化處理器有直流電源聯接成正負電極性相間排列的至少兩塊電極板(4、5、9)及其延伸式連接的絕緣隔板(10)分隔成的流道式的電解室(8)，處理方法是進行至少一次氧化除垢處理，氧化除垢處理是將被處理水送入電場式硬水氧化處理器的電解室氧化水中的金屬離子在電極板上沉積生成金屬氧化垢和氧化水中的滷素負離子生成次滷酸，轉換電極板的正負極性，金屬氧化垢從電極板上脫落於水中排出，間隔式交替循環地轉換電極板的電極性，金屬氧化垢的沉積和脫落也交替循環進行，再經沉澱和/或過濾分離去除金屬氧化垢，完成一次氧化除垢處理，氧化除垢處理步驟串連進行，直至獲得淨化水。
2.根據權利要求1所述的含有機毒物廢水的電場氧化處理方法，其特徵在於在被處理水中添加氯化鈉、溴化鈉和鹽酸中的至少一種。
3.根據權利要求1或2所述的含有機毒物廢水的電場氧化處理方法，其特徵在於所說的被處理水經過濾後再進行氧化除垢處理。
4.根據權利要求1或2所述的含有機毒物廢水的電場氧化處理方法，其特徵在於所說的電場式硬水氧化處理器的電極板的板面呈鉛垂狀。
5.根據權利要求3所述的含有機毒物廢水的電場氧化處理方法，其特徵在於所說的電場式硬水氧化處理器的電極板的板面呈鉛垂狀。
全文摘要
本發明的含有機毒物廢水的電場氧化處理方法，涉及利用電極沉積和電氧化現象，收集水中的金屬離子和氧化水中的有機汙染物的方法。旨在解決已有的化學處理方法的費作高和二次汙染等問題。本方法進行至少一次氧化除垢處理，將被處理水送入電場式硬水氧化處理器的電解室氧化水中的金屬離子在電極板上沉積生成金屬氧化垢和氧化水中的滷素負離子生成次滷酸，轉換電極板的正負極性，金屬氧化垢從電極板上脫落於水中排出，間隔式交替循環地轉換電極板的電極性，金屬氧化垢的沉積和脫落也交替循環進行，再經沉澱和/或過濾分離去除金屬氧化垢，直至獲得淨化水。適用於製備飲用水、工業用水、工業廢水、生活汙水、處理電鍍廢水並回收廢水中的金屬。
文檔編號C02F1/461GK1465532SQ02133420
公開日2004年1月7日 申請日期2002年7月5日 優先權日2002年7月5日
發明者劉錦超, 舒煦 申請人:四川川投博士創新科技開發有限公司