[发明专利]一种周期换向电凝聚处理染料废水的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及污水处理技术，具体涉及染料废水的处理方法。

背景技术

在世界范围内，印染工业是排放废水的大户，由于其废水量大，水质复杂，有机物浓度高，难于生物降解的物质多，色度深，导致生态环境破坏的特点，成为废水处理的难点和热点。同时随着水资源日益匮乏，考虑到废水的回用以及排放标准的提高，印染废水的处理已受到学术界和社会的广泛关注。

由于染料废水具有高COD、高色度、高含盐量，有机物难生化降解，水质水量随时间变化较大(废水间歇性排放)等特点，已经成为工业废水治理的难点。工业废水处理的突出问题是色度和难降解有机物的去除问题。国内外采用了化学法，如氧化法、混凝法、电解法等；物理化学法，如吸附法、膜技术等；生物法，如投菌法、厌氧好氧工艺等对其进行处理，处理机理大致为两种：①富集发色物质，再分离去除；②破坏发色物质，以达到脱色和降解有机物的目的。

混凝法具有工艺流程简单、操作管理方便、设备投资省、占地面积少、对疏水性染料脱色效率很高的优点，但运行费用较高、泥渣量多且脱水困难、对亲水性染料处理效果差、在添加混凝剂进行处理时往往对出水造成二次污染。化学氧化法一般采用湿式氧化法，设备造价高，其中O₃氧化法效果较好，但O₃投加量大、成本高；Cl₂氧化法虽处理效果好，但它容易与水中有机物生成毒性很大的氯代有机物，造成二次污染。吸附法只对疏水性染料作用明显，并且易受水中悬浮物染料和油脂的影响而失效，同时吸附剂用量大、费用高。生物法具有占地面积小、运行成本低、无二次污染的优点，但近年来由于化纤织物的发展和印染后整理技术的进步，使PVA浆料、新型助剂等难生化降解有机大分子进入印染废水，原有的生物处理系统由原来的COD去除率70％降到50％左右，甚至更低。电化学法处理印染废水，由于其设备小、占地少、运行管理简单、COD去除率高和脱色效果好及不产生二次污染等优点，日益受到人们的重视。电化学方法治理废水，实质是直接或间接地利用电解作用，把水中污染物去除或把有毒物质转化为无毒或低毒物质。近几十年来，随着电化学科学和电力工业的发展，使处理成本大大降低，电化学法已成为一种具有竞争力的废水处理方法。

在电化学处理废水的几种类型中，电凝聚法同化学凝聚法相比，其材料损耗少一半左右，污泥量也较少，且无需笨重的加药设施。其缺点是电能消耗和材料消耗过大，直接限制了该方法的使用范围，因而通过改进电源技术，研究新型电极材料及结构是当前发展的方向。自行设计的周期换向电源和组合电极协同作用的设备和方法，迄今为止在国内外尚无报道。

发明内容

针对目前染料废水处理技术存在的不足之处，本发明提供一种周期换向电凝聚处理染料废水的方法。

本发明的周期换向电凝聚处理染料废水的装置包括电解槽、周期换向电源和磁力搅拌器，电解槽的反应电极为铝极板和铁极板，电解槽的供电电源为周期换向电源，周期换向电源由220V交流电源、直流稳压电源、时钟继电器、电压交换器和继电器构成，220V交流电源、电压交换器、时钟继电器、继电器依次通过导线连接在一起，直流稳压电源通过导线与继电器连接，铝极板、铁极板间距为0.5～2cm，铝极板、铁极板分别通过导线与继电器连接，在电解槽下安装有磁力搅拌器。

周期换向电源能够输出8～13V、方向周期变化的电压。

本发明的周期换向电凝聚处理染料废水的方法如下。

将染料废水引入电解槽，并向电解槽内废水中加入电解质，使电解质浓度为0.008～0.015mol/L，开启搅拌器，控制搅拌速率750～1250转/分钟，控制电极电压8～13V，控制电流换向周期：6～20秒，调节废水pH值为5～9，电解处理30～50分钟，然后将处理后的水排出。其中电解质选择Na₂SO₄。

通过对反应时间、电极电压、换向周期、电解质浓度、搅拌速度和极板间距等条件的考察，结果表明电解质浓度较其他因素相比，对活性染料废水处理效果的影响最大，随着电解质浓度的不断升高，色度去除率和COD去除率同时增加，但当电解质浓度增大到0.01mol/L时，去除效果下降。

研究分析表明，本发明方法净化处理染料废水的机理为金属离子的絮凝、气浮、电解还原和氧化共同作用完成废水的净化。其中电解过程中产生的离子的絮凝作用贡献率大致为47.6％。对絮体进行X-射线衍射实验，发现絮体的成分主要为Fe₃O₄，结合电感耦合等离子光谱发生仪检测结果分析可以得出，铁离子的絮凝作用占主导。