CN101781001A

CN101781001A - 一种两段式电解法处理废水的方法及其装置

Info

Publication number: CN101781001A
Application number: CN 201010121670
Authority: CN
Inventors: 冯景伟; 钟华勇; 袁守军; 苏馈足; 胡真虎; 徐得潜
Original assignee: Hefei University of Technology
Current assignee: Hefei University of Technology
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2010-07-21

Abstract

本发明公开了一种两段式电解法废水处理方法及其装置，其特征是分别设置第一和第二电解槽；在第一电解槽中，以镀有金属钌的钛网为正极，以不锈钢网为负极；在第二电解槽中，以铝网为正极，以不锈钢网为负极；第一和第二电解槽是以脉冲直流电源为工作电源；待处理废水首先在第一电解槽中进行电解氧化或还原反应，再注入第二电解槽中完成水中悬浮物及胶体的凝聚处理；同时，在第一电解槽和第二电解槽中，以阴极和阳极产生的微小气泡俘获黏附水中的杂质微粒和有机物并带至水面，通过电解气浮的方式完成水中杂质微粒和有机物的分离，本发明可以提高电解法处理水中污染物的效率。

Description

一种两段式电解法处理废水的方法及其装置

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，更具体地说是一种电解法废水处理方法及设备。

背景技术

在各种水污染控制技术中，电解法以其高效、快速、不需添加化学药剂、反应条件温和、设备简单等优点，受到广泛关注。

电解法一般可产生三种效应，即电解氧化还原、电解絮凝和电解气浮。

按照电解氧化还原理论，电解时任何能够放出电子的氧化反应都能在阳极上进行，同样任何能够从阴极上获得电子的还原反应都能在阴极上进行，有机物的电解质溶液本身也可能发生一系列的氧化还原反应。产生电解氧化还原反应的电解过程，阳极一般采用的是高活性电极(如钌、铂等)，电极本身不发生损耗。

电解絮凝是利用可溶性金属铝或铁电极作为阳极，在直流电场作用下，阳极(比如铝)发生溶解产生该金属的阳离子，铝以离子的形式进入溶液中，经过水解反应可生成多核羟基络合物以及氢氧化物，这些物质作为混凝剂对水中悬浮物及胶体进行凝聚处理。

电解气浮主要是电解装置的阴极反应，有时也会部分出现于阳极；电解时由于水的离解及有机物的电解氧化，在阴极和阳极会产生大量的微小气泡，这些气泡在上升过程中可俘获、黏附水中大量的杂质微粒和有机物，将这些物质带到水面，达到分离的目的。

电解法在污水处理中已经有一定的应用，目前，电解法应用主要是采用可溶性电极，如铝和铁电极，产生电解絮凝效应，也有采用高活性电极(如钌、铂等)的，主要产生电解氧化还原和电解气浮效应。目前的应用形式只能是去除废水中的某些污染物，如采用可溶性电极，产生电解絮凝效应，可去除水中的胶体物质和悬浮物；采用高活性电极(如钌、铂等)的，主要产生电解氧化还原和电解气浮效应，可去除水中的溶解态有机物和悬浮物。如果废水中含有的有机物的种类较多，目前的电解法就无法解决。更重要的是目前电解装置的形式有回流式和翻腾式，这两种形式都存在电极影响水流态的缺点。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种能够合理地利用不同的电解形式的两段式电解法处理废水的方法及其装置，使得电解法处理废水中污染物更加高效。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明两段式电解法废水处理方法，其特点是分别设置第一电解槽和第二电解槽；在所述第一电解槽中，以镀有金属钌的钛网为第一正极，以不锈钢网为第一负极；在所述第二电解槽中，以铝网为第二正极，以不锈钢网为第二负极；所述第一电解槽和第二电解槽是以脉冲直流电源为工作电源；待处理废水首先在第一电解槽中进行电解氧化或还原反应，再注入第二电解槽中完成水中悬浮物及胶体的凝聚处理；同时，在所述第一电解槽和第二电解槽中，以阴极和阳极产生的微小气泡俘获黏附水中的杂质微粒和有机物并带至水面，通过电解气浮的方式完成水中杂质微粒和有机物的分离。

本发明两段式电解法废水处理方法的特点也在于所述第一电解槽和第二电解槽在电解工作状态下的电流密度为30-70mA/cm²。

本发明两段式电解法废水处理装置的结构特点是：

分别设置以脉冲直流电源为工作电源的第一电解槽和第二电解槽；所述第一电解槽是以镀有金属钌的钛网为第一正极，以不锈钢网为第一负极；所述第二电解槽是以铝网为第二正极，以不锈钢网为第二负极；

设置在所述第一电解槽中的第一配水筒与待处理废水的水源管连通，所述第一电解槽的溢流口通过溢流管与设置在所述第二电解槽中的第二配水管连通；出水管与第二电解槽的溢流水口连通。

本发明两段式电解法废水处理装置的结构特点也在于：

所述第一电解槽中，作为第一正极的钛网的网孔直径为3-5mm，作为第一负极的不锈钢网的网孔直径为3-5mm，各电极之间的间距为10-20mm；在所述第二电解槽中，作为第二正极的铝网和作为第二负极的不锈钢网的网孔直径均为3-5mm。

所述第一电解槽和第二解槽均设置为圆柱状筒体，各电极在圆柱状筒体内以圆环形呈同心圆设置，第一配水筒和第二配水筒位于圆柱状筒体的中心，并将水向四周均匀分散。采用辐流式进出水方式，即第一电解槽中从第一配水筒进水，从第一出水堰出水，第二电解槽中从第一配水筒进水，从第二出水堰出水。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明方法充分利用电解过程中的电解氧化还原、电絮凝和电气浮作用，高效快速去除水中污染物；

2、本发明方法不需另外添加氧化还原剂，避免了由另外添加药剂而引起的二次污染问题；

3、本发明方法可以通过改变外加电流、电压随时调节反应条件，可控制性较强；反应条件温和，电化学过程一般在常温常压下就可进行；

4、本发明设备中采用网状电极可以克服传统电解槽中电极影响水流态的缺点，提高处理效率；

5、本发明设备及其操作比较简单，若污水处理规模较小，可实现就地处理，可用于处理多种废水，尤其是含有机物的废水。

附图说明

图1为本发明设备立面结构示意图。

图2为本发明设备俯视结构示意图。

图中标号：1水源管、2第一电解槽、3a第一出水堰、3b第二出水堰、4a第一配水筒、4b第二配水筒、5第一负极、6a第一挡渣板、6b第二挡渣板、7第一正极、8a第一污泥斗、8a第二污泥斗、9溢流管、10第二负极、11第二正极、12出水管、13脉冲直流电源、14第二电解槽。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图1、图2，本实施例分别设置以脉冲直流电源13为工作电源的第一电解槽2和第二电解槽14；第一电解槽2是以镀有金属钌的钛网为第一正极7，以不锈钢网为第一负极5；第二电解槽是以铝网为第二正极11，以不锈钢网为第二负极10；

图1、图2所示，设置在第一电解槽2中的第一配水筒4a与待处理废水的水源管1连通，第一电解槽2的溢流口通过溢流管9与设置在第二电解槽14中的第二配水管4b连通；出水管12与第二电解槽14的溢流水口连通。

具体实施中，在第一电解槽2中，作为第一正极7的钛网的网孔直径为3-5mm，作为第一负极5的不锈钢网的网孔直径为3-5mm，各电极之间的间距为10-20mm；在第二电解槽14中，作为第二正极11的铝网和作为第二负极10的不锈钢网的网孔直径均为3-5mm；第一电解槽2和第二电解槽14在电解工作状态下的电流密度为30-70mA/cm²；

如图1、图2所示，第一电解槽2和第二解槽14均设置为圆柱状筒体，各电极在圆柱状筒体内以圆环形呈同心圆设置，第一配水筒4a和第二配水筒4b位于圆柱状筒体的中心，并将水向四周均匀分散。

采用辐流式进出水方式，即第一电解槽2中从第一配水筒4a进水，从第一出水堰3a经第一挡渣板6a出水，第二电解槽14中从第一配水筒4b进水，从第二出水堰3b经第二挡渣板6b出水，在第一电解槽2和第二电解槽14的底部分别设置第一污泥斗8a和第二污泥斗8b。

待处理废水首先注入在第一电解槽2中，将废水中的可氧化或可还原物质进行电解氧化或还原反应，再注入第二电解槽14中完成水中悬浮物及胶体的凝聚处理；在第二电解槽14中，电解使铝电极发生溶解产生金属阳离子，铝以离子的形式进入溶液中，经过水解反应生成多核羟基络合物以及氢氧化物，这些物质作为混凝剂对水中悬浮物及胶体进行凝聚处理，即电絮凝；同时，在第一电解槽2和第二电解槽14中，阴极和阳极会产生大量的微小气泡，这些微小气泡在上升过程俘获黏附水中的杂质微粒和有机物并带至水面，通过这一电解气浮的方式完成水中杂质微粒和有机物的分离。

实施例1：

以本发明方法及装置处理含氨氮的废水，废水原水中含氨氮的浓度为480mg/L，设置第一电解槽2的电流为4.5A、电解处理时间为10min，氨氮的去除率为23％。

实施例2：

将实施例1中的电解处理时间延长为20min，其它条件不变，氨氮的去除率达35％。

实施例3：

将实施例1中的电解处理时间延长为30min，其它条件不变，氨氮的去除率达50％。

实施例4：

将实施例1中的电解处理时间延长为40min，其它条件不变，氨氮的去除率达64％。

实施例5：

将实施例1中的电解处理时间延长为50min，其它条件不变，氨氮的去除率达70％。

实施例6：

将实施例1中的电解处理时间延长为60min，其它条件不变，氨氮的去除率达72％。

实施例7：

将实施例1中的电解处理时间延长为90min，其它条件不变，氨氮的去除率达80％。

实施例8：

以本发明方法及装置处理制革废水，废水原水中COD_Cr的浓度为2413mg/L，设置第二电电解槽14的电流为1A，电解时间为5min，氨氮的去除率为30％。

实施例9：

将实施例8中的电解时间延长为10min，其它条件不变，COD_Cr的去除率达40％。

实施例10：

将实施例8中的电解时间延长为15min，其它条件不变，COD_Cr的去除率达49％。

实施例11：

将实施例8中的电解时间延长为60min，其它条件不变，COD_Cr的去除率达58％。

实施例12：

以本发明方法及装置处理含氨氮的废水，废水原水中含氨氮的浓度为480mg/L，COD_Cr的浓度为2413mg/L，设置第一电解槽2的电流为4.5A，第二电解槽14的电流为1A，电解时间均为60分钟，氨氮的去除率达80％以上，COD_Cr的去除率达到75％以上。

Claims

1.一种两段式电解法废水处理方法，其特征是分别设置第一电解槽(2)和第二电解槽(14)；在所述第一电解槽(2)中，以镀有金属钌的钛网为第一正极(7)，以不锈钢网为第一负极(5)；在所述第二电解槽(14)中，以铝网为第二正极(11)，以不锈钢网为第二负极(10)；所述第一电解槽(2)和第二电解槽(14)是以脉冲直流电源(13)为工作电源；待处理废水首先在第一电解槽(2)中进行电解氧化或还原反应，再注入第二电解槽(14)中完成水中悬浮物及胶体的凝聚处理；同时，在所述第一电解槽(2)和第二电解槽(14)中，以阴极和阳极产生的微小气泡俘获黏附水中的杂质微粒和有机物并带至水面，通过电解气浮的方式完成水中杂质微粒和有机物的分离。

2.根据权利要求1所述的两段式电解法废水处理方法，其特征是所述第一电解槽(2)和第二电解槽(14)在电解工作状态下的电流密度为30-70mA/cm²。

3.一种两段式电解法废水处理装置，其特征是：

分别设置以脉冲直流电源(13)为工作电源的第一电解槽(2)和第二电解槽(14)；所述第一电解槽(2)是以镀有金属钌的钛网为第一正极(7)，以不锈钢网为第一负极(5)；所述第二电解槽(14)是以铝网为第二正极(11)，以不锈钢网为第二负极(10)；

设置在所述第一电解槽(2)中的第一配水筒(4a)与待处理废水的水源管(1)连通，所述第一电解槽(2)的溢流口通过溢流管(9)与设置在所述第二电解槽(14)中的第二配水管(4b)连通；出水管(12)与第二电解槽(14)的溢流水口连通。

4.根据权利要求3所述的两段式电解法废水处理装置，其特征是所述第一电解槽(2)中，作为第一正极(7)的钛网的网孔直径为3-5mm，作为第一负极(5)的不锈钢网的网孔直径为3-5mm，各电极之间的间距为10-20mm；在所述第二电解槽(14)中，作为第二正极(11)的铝网和作为第二负极(10)的不锈钢网的网孔直径均为3-5mm。

5.根据权利要求3所述的两段式电解法废水处理装置，其特征是所述第一电解槽(2)和第二解槽(14)均设置为圆柱状筒体，各电极在圆柱状筒体内以圆环形呈同心圆设置，第一配水筒(4a)和第二配水筒(4b)位于圆柱状筒体的中心，并将水向四周均匀分散。采用辐流式进出水方式，即第一电解槽(2)中从第一配水筒(4a)进水，从第一出水堰(3a)出水，第二电解槽(14)中从第一配水筒(4b)进水，从第二出水堰(3b)出水。