一種處理高鹽工業(yè)廢水的多電極多隔膜電解槽的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專(zhuān)利涉及一種工業(yè)廢水的處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用Fenton法結(jié)合雙極膜技術(shù)，在去除高鹽的同時(shí)降低廢水COD的工業(yè)廢水多電極多隔膜電解槽。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)廢水的排放量日益增加，其中很大一部分是高鹽工業(yè)廢水。該類(lèi)廢水往往含有較高濃度的可溶性無(wú)機(jī)鹽，如Cl—，S042—，Na+，Ca2+以及難降解或有毒的有機(jī)物，且其產(chǎn)生量呈急劇增長(zhǎng)的趨勢(shì)，如不加處理直接排放，會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成諸多危害。高鹽工業(yè)廢水主要有2個(gè)來(lái)源:1)海水直接用于工業(yè)生產(chǎn)和生活后排放的廢水，如在工業(yè)上，海水已被用作鍋爐冷卻水。而在城市生活中，海水可以替代淡水作為沖廁水，此類(lèi)廢水的含鹽量一般為2.5 X 14?3.5 X 104mg/L(質(zhì)量濃度，下同)；2)某些工業(yè)行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢水，如皂素廢水、石油開(kāi)采廢水以及印染、造紙、制藥、化工、奶制品加工和農(nóng)藥行業(yè)排放的廢水、含鹽量一般在15%?25%左右。
[0003]高鹽工業(yè)廢水具有較高鹽度，對(duì)微生物有毒害和抑制作用，還會(huì)造成活性污泥易于上浮流失，使生化處理系統(tǒng)難以正常運(yùn)行，所以此類(lèi)廢水很難直接用生物法來(lái)處理。目前，工業(yè)上，高鹽工業(yè)廢水處理的主要方法有:1)利用高效耐鹽菌進(jìn)行處理；2)加水稀釋排放；3)焚燒爐焚燒處理。高效耐鹽菌環(huán)境適應(yīng)性有一定限度，培養(yǎng)困難，操作條件復(fù)雜，一般企業(yè)難以做到，而且無(wú)法去除鹽分。大部分企業(yè)采用加水稀釋排放，這既浪費(fèi)了大量水資源(將清水變成廢水)，增加廢水的排放量，又不能從總量上控制排入環(huán)境中的鹽量，顯然是不符合環(huán)保的要求。采用焚燒爐進(jìn)行焚燒處理，焚燒溫度高達(dá)1100°C左右，焚燒爐尾氣須進(jìn)行處理，鹽分容易集結(jié)在爐壁，需進(jìn)行沖洗，沖洗下來(lái)的廢水鹽分極高，仍然不能直接排放，還需處理。整個(gè)處理過(guò)程復(fù)雜，投資大，能耗極大，對(duì)設(shè)備耐腐蝕性能要求高。因此，高鹽工業(yè)廢水的處理已成為國(guó)內(nèi)環(huán)保行業(yè)急需解決的難題。
[0004]膜處理技術(shù)已在電鍍、印染、食品、造紙、制革等污水的處理中得到廣泛的應(yīng)用。雙極膜(BPM)是一種新型離子交換復(fù)合膜，通常由陰離子交換層、陽(yáng)離子交換層復(fù)合而成。也可以在陰膜層、陽(yáng)膜層之間加入第三層物質(zhì)促進(jìn)水的解離，形成陰離子交換層、陽(yáng)離子交換層、中間反應(yīng)層構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)。在直流電場(chǎng)的作用下，雙極膜可以將水解離，在陽(yáng)膜層、陰膜層兩側(cè)分別產(chǎn)生H+和0H—。自20世紀(jì)80年代開(kāi)發(fā)成功以來(lái)發(fā)展迅速，國(guó)外已有多個(gè)雙極膜制備方面的專(zhuān)利。因雙極膜具有操作簡(jiǎn)單、效率高、污染排放少等諸多優(yōu)點(diǎn)，已在資源回收、污染控制與化學(xué)工程等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0005]電Fenton技術(shù)是將電化學(xué)法和Fenton技術(shù)相結(jié)合的協(xié)同處理技術(shù)。其基本原理是O2在陰極還原為H202(或陽(yáng)極直接滴加H2O2)并與Fe2+(可犧牲鐵陽(yáng)極生成)發(fā)生反應(yīng)生成OH自由基，OH自由基具有極強(qiáng)的氧化能力(氧化電位僅次于氣，尚達(dá)2.80V)。此外，輕基自由基具有很高的電負(fù)性或親電性(電子親和能力達(dá)569.3kJ)，很強(qiáng)的加成反應(yīng)特性，可無(wú)選擇將水中大多數(shù)有機(jī)物氧化為COdPH2O或者小分子有機(jī)物，特別適用于生物難降解或一般化學(xué)氧化難以奏效的有機(jī)廢水的氧化處理。
[0006]本專(zhuān)利采用Fenton法結(jié)合雙極膜技術(shù)處理高鹽工業(yè)廢水，在降低廢水的COD和鹽分的同時(shí)，將廢水中的鹽分轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的酸、堿加以回收利用，實(shí)現(xiàn)廢水鹽分的資源化利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種能夠處理高鹽工業(yè)廢水的電解槽，該電解槽利用Fenton法結(jié)合雙極膜技術(shù)，在去除工業(yè)廢水中高鹽的同時(shí)，降低廢水C0D。同時(shí)將廢水中鹽分轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的酸、堿予以回收，實(shí)現(xiàn)廢水鹽分的資源化利用。
[0008]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而采用的技術(shù)方案是:電解槽為長(zhǎng)方體槽狀結(jié)構(gòu)，電解槽的左端頭設(shè)置有鐵陽(yáng)極和惰性陽(yáng)極，電解槽的右端頭設(shè)置有I個(gè)惰性陰極;電解槽內(nèi)從左到右依次由陽(yáng)離子交換膜1、陰離子交換膜1、陽(yáng)離子交換膜2、雙極膜、陰離子交換膜2和陽(yáng)離子交換膜3進(jìn)行分隔，分割后鐵陽(yáng)極和惰性陽(yáng)極所處的空間為陽(yáng)極室；陽(yáng)離子交換膜I和陰離子交換膜I之間為酸室1、陰離子交換膜I和陽(yáng)離子交換膜2之間為鹽室I;陽(yáng)離子交換膜2和雙極膜之間為堿室I;雙極膜和陰離子交換膜2之間為酸室2;陰離子交換膜2和陽(yáng)離子交換膜3之間為鹽室2;陰極所處的空間為堿室2，此時(shí)堿室2也稱(chēng)為陰極室。高鹽工業(yè)廢水通過(guò)水栗分別引入電解槽的兩個(gè)鹽室，即鹽室I和鹽室2;在陽(yáng)極室的上方設(shè)置有H2O2貯液槽，貯液槽與陽(yáng)極室之間通過(guò)滴液管相連，并通過(guò)滴液管將貯液槽中的H2O2滴加到陽(yáng)極室內(nèi)；電解槽設(shè)置有兩個(gè)直流穩(wěn)壓電源供電電源，其中直流穩(wěn)壓電源I的正極與陽(yáng)極室中的鐵陽(yáng)極相連，負(fù)極與陰極室中的陰極電極相連，并對(duì)其供電;直流穩(wěn)壓電源2的正極與陽(yáng)極室中的惰性陽(yáng)極相連，負(fù)極與陰極室中的陰極電極相連，并對(duì)其供電。直流穩(wěn)壓電源通電后，在陽(yáng)極和陰極之間形成直流電場(chǎng)，使得在直流電場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)雙極膜陰、陽(yáng)膜層間水解離(生成氫離子和氫氧根離子，在陰、陽(yáng)兩極間電勢(shì)差的驅(qū)動(dòng)下，分別向陰、陽(yáng)兩極迀移，與迀移來(lái)的陰、陽(yáng)離子形成酸、堿。)和各陰、陽(yáng)離子在電解槽中的定向迀移，陽(yáng)極室處理后的廢水經(jīng)調(diào)節(jié)PH值至中性，進(jìn)一步沉降后即可排放。
[0009]所述的雙極膜，陰膜層朝向堿室I，陽(yáng)膜層朝向酸室2。
[0010]所述的電解槽鐵陽(yáng)極可采用平板狀、柱狀或網(wǎng)狀。
[0011 ]所述的電解槽惰性陽(yáng)極和陰極或?yàn)殁侂姌O、或?yàn)殁伜辖痣姌O、或?yàn)槭姌O，其構(gòu)型或?yàn)槠桨鍫?，或?yàn)橹鶢睿驗(yàn)槎嗫谞睢?br>[0012]高鹽廢水的第一次處理:
[0013]將高鹽工業(yè)廢水注入鹽室I和鹽室2中，通電4?6.5h，在直流電場(chǎng)的作用下，鹽室I中的高鹽廢水的陰、陽(yáng)離子分別通過(guò)陰離子交換膜I和陽(yáng)離子交換膜2進(jìn)入酸室I和堿室I中，與陽(yáng)極室通過(guò)陽(yáng)離子交換膜I迀移來(lái)的H+和雙極膜解離水生成的0H—結(jié)合，分別在酸室I和堿室I中生成相應(yīng)的酸、堿。
[0014]鹽室2中的高鹽廢水的陰、陽(yáng)離子分別通過(guò)陰離子交換膜2和陽(yáng)離子交換膜3進(jìn)入酸室2和堿室2中，與雙極膜解離水生成的H+和陰極反應(yīng)生成的0H—結(jié)合，分別在酸室2和堿室2中生成相應(yīng)的酸、堿。從而去除高鹽廢水中的鹽分，生成的酸、堿可加以回收利用，實(shí)現(xiàn)廢水鹽分資源化利用的目的。
[0015]在上述第一次處理過(guò)程中，陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜在直流電場(chǎng)作用下，分別允許陰離子和陽(yáng)離子通過(guò)，這種選擇性通過(guò)使得廢水中的陰、陽(yáng)離子得以分離開(kāi)來(lái)，分別進(jìn)入酸室和堿室，從而形成酸和堿，實(shí)現(xiàn)將廢水中鹽分去除的目的。
[0016]高鹽廢水的第二次處理
[0017]去除鹽分后，鹽室I和鹽室2中的廢水，調(diào)節(jié)pH值至3?5之間后栗入陽(yáng)極室，在Fenton試劑的作用下，依據(jù)高鹽廢水的濃度通電4?6.5h進(jìn)行降解和絮凝，處理后的廢水經(jīng)調(diào)節(jié)PH值至中性，進(jìn)一步沉降后即可排放。
[0018]在第二次處理過(guò)程中，由于鐵陽(yáng)極通電后失去電子生成Fe2+，與H2O2貯液槽滴加的H2O2發(fā)生反應(yīng)生成OH自由基，氧化降解廢水中有機(jī)污染物，從而使COD降低。Fenton試劑在陽(yáng)極室處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生鐵水絡(luò)合物，對(duì)降解產(chǎn)物進(jìn)行吸附包裹沉降，具有良好的絮凝功能，進(jìn)一步降低廢水C0D。
[0019]在如上所述的第二次處理過(guò)程中，第二批次高鹽廢水可同時(shí)注入鹽室I和鹽室2中進(jìn)行第二批次高鹽廢水的第一次處理，即上一批次高鹽廢水的第二次處理可同時(shí)與下一批次高鹽廢水的第一次處理同時(shí)進(jìn)行。
[0020]電解槽采用兩個(gè)陽(yáng)極(一為鐵陽(yáng)極、一為惰性電極)分別通過(guò)兩個(gè)直流穩(wěn)壓電源與陰極室惰性電極相連，以期在保證有足夠量的Fe2+生成的同時(shí)，適當(dāng)提高處理裝置電滲析時(shí)的電流密度。
[0021]本發(fā)明酸室、堿室需注入一定濃度的稀酸或稀堿，以降低體系的溶液阻抗;通入的酸、堿為廢水鹽分相應(yīng)的酸和堿，其濃度為0.1?1.5mol/L。
[0022]本發(fā)明所述的直流穩(wěn)壓電源工作電壓控制在為11± 1.5V。
[0023]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0024]1、將Fenton技術(shù)和雙極膜技術(shù)集成在一個(gè)處理裝置中，設(shè)備緊湊，在去除鹽分的同時(shí)，降低廢水的C0D。
[0025]2、去除鹽分，生成相應(yīng)的酸、堿，并加以回收利用，達(dá)到廢物資源化利用的目的，從而降低處理成本。
[0026]3、采用兩個(gè)陽(yáng)極(一為鐵電極、一為惰性電極)分別通過(guò)兩個(gè)直流穩(wěn)壓電源與陰極室兩惰性電極相連，以期在保證有足夠量的Fe2+生成的同時(shí)，適當(dāng)提高處理裝置在電滲析時(shí)的電流密度。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是本發(fā)明所述的一種處理高鹽工業(yè)廢水的多電極多隔膜電解槽結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為了對(duì)本發(fā)明更好的理解，現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0029]圖1中；I是陽(yáng)離子交換膜I;2是陰離子交換膜I ;3是陽(yáng)離子交換膜2;4是雙極膜;5是陰離子交換膜2;6是陽(yáng)離子交換膜3;7是陰極;8是鐵陽(yáng)極;9是惰性陽(yáng)極;10是雙氧水貯液槽；11是雙氧水流量計(jì)；12是直流穩(wěn)壓電源I; I是陽(yáng)極室，鐵陽(yáng)極和惰性陽(yáng)極位于其中；Π是酸室I; ΙΠ是鹽室I; IV是堿室