[发明专利]废水生化处理出水中生物源有机纳米物质的电化学氧化去除方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及废水生化处理出水中生物源有机纳米物质的电化学氧化去除方法。

背景技术

废水生物处理是一个被广泛应用的处理有机废水的有效方法，它可以去除有机废水中大量的可生物降解有机污染物。目前，环境工程中采用的生化处理过程主要包括传统的活性污泥法、滴流床式生物过滤器、微滤膜生物反应器、硝化-反硝化生化过程，以及它们的组合式生化处理过程。在这些废水生化处理过程中，会产生大量有机胶体物质，它们主要含有胺基和多糖物质，结构呈纤维网络状，对废水处理厂的运行提出了挑战，影响着排入环境的流出物的水质。由于这些物质主要是高分子量的可溶性微生物产物，人们把生化处理废水中这些有机胶体物质称为“生物源有机纳米物质”（biogenic organic nanoscale material，BONM）。BONM富含有机氮，影响着环境中的营养负荷，而且可以与水中消毒物质反应生成对人和生态系统健康担心的副产物。此外，BONM也是废水膜分离处理的主要污染物，且由于其很大的表面积可以促进废水中溶解性有机污染物的传递。因此，从废水生化处理出水中去除BONM，对于废水处理厂控制膜污染和有机氮的释放具有十分重要的意义。然而，目前从废水中去除BONM的实用技术报道少见。采用活性碳材料吸附废水中的BONM可能是一种有效的方法，但是该法涉及到废活性碳的再生问题，造成处理费用较高。本发明在实验研究的基础上，提出了一种从废水中高效去除BONM的电化学氧化方法，通过调节废水中的电解质浓度和电流密度，可以方便地实现对其过程的控制，所使用的电化学反应器易于设计放大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种废水生化处理出水中生物源有机纳米物质的电化学氧化去除方法，降低其对废水膜分离过程中膜材料造成的污染，减小膜分离过程阻力，提高膜分离通量。

本发明是通过以下技术方案实现的：

废水生化处理出水中生物源有机纳米物质的电化学氧化去除方法包括如下具体工艺步骤：1)以废水生化处理出水为对象，采用国家标准分析方法，测定其中的氯离子浓度;2)根据废水生化处理出水中氯离子浓度，用工业NaCl作为电解质，将废水生化处理出水中的氯离子浓度调节到4000-6000 mg/L，优选4000-5000mg/L; 3)将此废水生化处理出水放入到废水储槽中，再将其用输液泵输入到一个连续流动的电化学反应器中进行电化学氧化处理，其中所述的电化学反应器以析氯电极为阳极，以不锈钢板为阴极；4）控制上述电化学反应器所用极板上的电流密度为30～60 mA/cm²，并控制废水生化处理出水流经极板间的流速为2～5cm/s；5）经过电化学氧化处理的出水被引回到废水储槽中，与废水储槽中的废水生化处理出水经过混合后，又不断地流经电化学反应器和废水储槽，形成循环流动的电化学氧化处理过程；6）观察储槽中废水颜色的变化，当其色度明显消失时，结束上述电化学氧化处理过程；7）用输液泵将经过上述电化学氧化处理之后的废水生化处理出水输送到专门设置的澄清室中进行沉降分离，澄清室的上清液即为脱除生物源有机纳米物质的废水生化处理出水，该废水生化处理出水可以根据相关技术要求进行后续利用或膜分离处理。

其中，上述电化学氧化处理时间≥10分钟时，储槽中废水生化处理出水色度消失，电化学氧化处理时间优选为15-20分钟，可以获得较好的电化学氧化处理效果。

本发明所用电化学反应器以析氯电极为阳极, 优选钛基金属氧化物涂层电极，更优选钛基氧化钌—氧化铱涂层电极（Ti/RuO2-IrO2），不锈钢板为阴极，优选304型不锈钢板，极板间距为5-20mm，优选5-10mm。

本发明采用的有较高电催化性能并且高稳定性的钛基氧化钌—氧化铱涂层电极（Ti/RuO₂-IrO₂）为析氯阳极，电解氧化处理废水生化处理出水，并且在电解时加入NaCl 为电解质，通过外加电场作用，直接将氯离子转化为活性氯Cl₂/HClO，增强氧化作用，使废水生化处理出水中的大部分生物源有机纳米物质及其携带的有机氮得到快速彻底的脱除。在此过程中，所涉及的主要反应如下：

阳极反应：

2Cl^- →Cl₂ + 2e^-

体相中的反应：

Cl₂ + H₂O →HClO + H⁺ + Cl^-