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C0D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。該類廢水往往含有較高濃度的可溶性無機(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，此類廢水的含鹽量一般為2.5X104~3.5X104mg/L(質(zhì)量濃度，下同)；2)某些工業(yè)行業(yè)生產(chǎn)過程中排放的廢水，如皂素廢水、石油開采廢水以及印染、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，所以此類廢水很難直接用生物法來處理。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、陽離子交換層復(fù)合而成。也可以在陰膜層、陽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年代開發(fā)成功以來發(fā)展迅速，國(guó)外已有多個(gè)雙極膜制備方面的專利。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02在陰極還原為H 202 (或陽極直接滴加H202)并與Fe2+ (可犧牲鐵陽極生成)發(fā)生反應(yīng)生成0H自由基，0H自由基具有極強(qiáng)的氧化能力(氧化電位僅次于氟，高達(dá)2.80V)。此外，羥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，可無選擇將水中大多數(shù)有機(jī)物氧化為0)2和H20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C0D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。
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)置有鐵陽極和惰性陽極，電解槽的右端頭設(shè)置有1個(gè)惰性陰極；電解槽內(nèi)從左到右依次由陽離子交換膜1、陰離子交換膜1、陽離子交換膜2、雙極膜、陰離子交換膜2和陽離子交換膜3進(jìn)行分隔，分割后鐵陽極和惰性陽極所處的空間為陽極室；陽離子交換膜1和陰離子交換膜1之間為酸室1、陰離子交換膜1和陽離子交換膜2之間為鹽室1 ;陽離子交換膜2和雙極膜之間為堿室1 ;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也稱為陰極室。高鹽工業(yè)廢水通過水栗分別引入電解槽的兩個(gè)鹽室，即鹽室1和鹽室2 ;在陽極室的上方設(shè)置有H202貯液槽，貯液槽與陽極室之間通過滴液管相連，并通過滴液管將貯液槽中的H202滴加到陽極室內(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1的正極與陽極室中的鐵陽極相連，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的正極與陽極室中的惰性陽極相連，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、陽膜層間水解離(生成氫離子和氫氧根離子，在陰、陽兩極間電勢(shì)差的驅(qū)動(dòng)下，分別向陰、陽兩極迀移，與迀移來的陰、陽離子形成酸、堿。)和各陰、陽離子在電解槽中的定向迀移，陽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。
[0008]所述的雙極膜，陰膜層朝向堿室1，陽膜層朝向酸室2。
[0009]所述的電解槽鐵陽極可采用平板狀、柱狀或網(wǎng)狀。
[0010]所述的電解槽惰性陽極和陰極或?yàn)殁侂姌O、或?yàn)殁伜辖痣姌O、或?yàn)槭姌O，其構(gòu)型或?yàn)槠桨鍫睿驗(yàn)橹鶢?，或?yàn)槎嗫谞睢?br>[0011]高鹽廢水的第一次處理:
將高鹽工業(yè)廢水注入鹽室1和鹽室2中，通電4?6.5h，在直流電場(chǎng)的作用下，鹽室1中的高鹽廢水的陰、陽離子分別通過陰離子交換膜1和陽離子交換膜2進(jìn)入酸室1和堿室1中，與陽極室通過陽離子交換膜1迀移來的H+和雙極膜解離水生成的0H結(jié)合，分別在酸室1和堿室1中生成相應(yīng)的酸、堿。
[0012]鹽室2中的高鹽廢水的陰、陽離子分別通過陰離子交換膜2和陽離子交換膜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。
[0013]在上述第一次處理過程中，陰離子交換膜和陽離子交換膜在直流電場(chǎng)作用下，分別允許陰離子和陽離子通過，這種選擇性通過使得廢水中的陰、陽離子得以分離開來，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。
[0014]高鹽廢水的第二次處理
去除鹽分后，鹽室1和鹽室2中的廢水，調(diào)節(jié)pH值至3?5之間后栗入陽極室，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。
[0015]在第二次處理過程中，由于鐵陽極通電后失去電子生成Fe2+，與H202貯液槽滴加的H202發(fā)生反應(yīng)生成0H自由基，氧化降解廢水中有機(jī)污染物，從而使C0D降低。Fenton試劑在陽極室處理過程中會(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。
[0016]在如上所述的第二次處理過程中，第二批次高鹽廢水可同時(shí)注入鹽室1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。
[0017]電解槽采用兩個(gè)陽極(一為鐵陽極、一為惰性電極)分別通過兩個(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。
[0018]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/Lo
[0019]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。
[0020]本發(fā)明具有如下有益效果:
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。
[0021]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。
[0022]3、采用兩個(gè)陽極(一為鐵電極、一為惰性電極)分別通過兩個(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。
【附圖說明】
[0023]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】
[0024]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)一步的說明。
[0025]圖1中；1是陽離子交換膜1 ;2是陰離子交換膜1 ;3是陽離子交換膜2 ;4是雙極膜；5是陰離子交換膜2 ;6是陽離子交換膜3 ;7是陰極；8是鐵陽極；9是惰性陽極；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1 ; I是陽極室，鐵陽極和惰性陽極位于其中；II是酸室1 ;111是鹽室1 ;IV是喊室1 ; V是酸室2 ;VI是鹽室2 ;VH是喊室2。VII是堿室2也是陰極室。