申请日2016.08.09
公开(公告)日2016.10.12
IPC分类号C02F9/08; C02F101/20; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种高级氧化‑电解耦合资源化处理络合废水的装置，包括管式光催化氧化循环反应器、电解装置，循环泵和过滤装置;本发明还公开了一种高级氧化‑电解耦合资源化处理络合重金属废水的工艺，首先将重金属络合废液由进水口通入电解装置底部，在通入的同时投加药剂进行混合，经过所述循环泵进入所述管式循环光催化氧化反应器，实现氧化破络;然后催化氧化后的废水通过所述陶瓷膜过滤后进入所述电解装置，进行金属单质的回收和进一步的COD去除，最后在循环泵的作用下多次循环直到废水达到规定的排放标准，通过出水口排放;本发明提供的处理络合废水的装置及工艺对废水中的有机物处理彻底，成本低，金属离子回收率高。
权利要求书
1.一种高级氧化-电解耦合资源化处理络合废水的装置，其特征在于：包括管式光催化氧化循环反应器和电解装置，所述电解装置底端一侧设置有进水口，所述电解装置底端另一侧通过一循环泵与所述光催化氧化循环反应器的首端连通，所述光催化氧化循环反应器的末端通过一过滤装置与所述电解装置上端的一侧相连通，所述过滤装置内部设置有陶瓷膜，所述电解装置上端另一侧设置有出水口，所述光催化氧化循环反应器的管道内部安装有紫外灯管，所述电解装置外部连通有电源。
2.根据权利要求1所述的一种高级氧化-电解耦合资源化处理络合废水的装置，其特征在于：所述过滤装置顶端设置有取水阀门。
3.根据权利要求1所述的一种高级氧化-电解耦合资源化处理络合废水的装置，其特征在于：所述电解装置内部交替安装有多个阴极板和阳极板，所述阴极板与所述阳极板之间的距离为5～25cm;所述阴极板材质选自铜板、不锈钢板或钛片，所述阳极板选自铜板、石墨阳极或铅锑合金板。
4.一种高级氧化-电解耦合资源化处理络合废水工艺，其特征在于：
使用如权利要求1至4任一项所述的高级氧化-电解耦合资源化处理络合重金属废水的装置进行络合重金属废水处理，其具体操作步骤包括：
步骤一、将重金属络合废液由所述进水口通入所述电解装置底部，在通入的同时投加药剂进行混合，所述药剂选自H2O2、TiO2、Na2S2O8、H2O2/TiO2、H2O2/Na2S2O8、H2O2/Na2S2O8/Fe2+、H2O2/TiO2/Fe2+或H2O2/Fe2+;
步骤二、混合的重金属络合废液经过所述循环泵进入所述管式循环光催化氧化反应器，实现氧化破络;
步骤三、氧化破络后的废水通过所述陶瓷膜过滤后进入所述电解装置，进行金属单质的回收和进一步的COD去除，其中分离出的金属单质附着在所述阴极板上，反应结束后进行回收，所述电解装置内电解质为NaCl水溶液;
步骤四、一个周期循环结束后，重金属络合废液再由所述循环泵进入所述管式循环光催化氧化反应器进行进一步氧化破络，在所述循环泵的作用下多次循环直到废水达到规定的排放标准，通过所述出水口排放。
5.根据权利要求4所述的一种高级氧化-电解耦合资源化处理络合废水工艺，其特征在于：还包括对所述重金属络合废液进行预处理的步骤，使其pH值达到1-3.5后通入所述电解装置。
6.根据权利要求4所述的一种高级氧化-电解耦合资源化处理络合废水工艺，其特征在于：所述药剂为H2O2/Na2S2O8/Fe2+或H2O2/TiO2/Fe2+，投药摩尔比为H2O2：Na2S2O8：Fe2+=20：5：2，H2O2：TiO2：Fe2+=20：5：2。
7.根据权利要求4所述的一种高级氧化-电解耦合资源化处理络合废水工艺，其特征在于：重金属络合废液在所述管式光催化氧化循环反应器中停留时间为1-2h，在电解装置中停留的时间为2-4h。
8.根据权利要求4所述的一种高级氧化-电解耦合资源化处理络合废水工艺，其特征在于：所述紫外灯管提供的紫外光源为200-265nm。
9.根据权利要求4所述的一种高级氧化-电解耦合资源化处理络合废水工艺，其特征在于：所述电解装置中电流密度为100～260A/m2。
10.根据权利要求4所述的一种高级氧化-电解耦合资源化处理络合废水工艺，其特征在于：所述电解质NaCl的添加量为8～20g/L。
说明书
高级氧化-电解耦合资源化处理络合废水的装置及工艺
技术领域
本发明涉及重金属废水处理领域，特别是涉及一种高级氧化-电解耦合资源化处理络合废水的装置及工艺。
背景技术
近年来随着工业的迅速发展，我国工业废水的排放日益增加，其中重金属废水约占60%。重金属废水具有很强的毒性，可以通过食物链在生物体内累积危害到人类的健康。由于络合剂的广泛使用，使得废水的成分变的更加复杂，并且络合态的重金属离子比游离态重金属离子的去除难度更大。近年来处理络合重金属废水的主要方法，包括硫化物沉淀法、铁屑还原法、吸附法、离子交换法、氧化法等。以上几种技术在处理重金属络合废液时存在着各自的缺陷，具体如下：
(1)硫化物沉淀法：硫化物沉淀颗粒小，易形成胶体，给分离带来困难。
(2)铁屑还原法：当废水酸性过大、反应时间过长时，该方法耗铁量较大，中和调pH所需投碱量大，并且产泥量增加。
(3)吸附法：吸附剂使用寿命短，再生效率低，一般用于重金属废水的预处理。
(4)离子交换法：存在交换树脂易饱和、络合物易使交换树脂污染或老化、树脂再生频繁等缺点，使得离子交换法一般不直接用于络合重金属废水处理，而是作为后续保障措施而加以应用。
(5)常用的高级氧化技术包括芬顿氧化，臭氧氧化和电解氧化法。利用芬顿氧化法处理棕化废液，添加80g/L的双氧水能将38000mg/L左右的COD降到3000mg/L左右，但是电出来的铜粉杂质太高，过高的双氧水会增加成本。利用臭氧发生器进行臭氧氧化消解有机物，废液外观没有发生明显改变，COD前面变化不大，没有明显的效果。利用电解氧化法，在不含重金属离子的情况下利用铅阳极进行电解去除COD效果不错，但想要收集纯金属，需要结合芬顿方法处理，电出的金属也会含有铅杂质。
综上所述，现有的处理络合重金属废水的装置及工艺存在处理不彻底，成本高，金属离子回收率低的问题。
发明内容
本发明的目的是提供高级氧化-电解耦合资源化处理络合废水的装置及工艺，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种高级氧化-电解耦合资源化处理络合废水的装置，包括管式光催化氧化循环反应器和电解装置，所述电解装置底端一侧设置有进水口，所述电解装置底端另一侧通过一循环泵与所述光催化氧化循环反应器的首端连通，所述光催化氧化循环反应器的末端通过一过滤装置与所述电解装置上端的一侧相连通，所述过滤装置内部设置有陶瓷膜，所述电解装置上端另一侧设置有出水口，所述光催化氧化循环反应器的管道内部安装有紫外灯管，所述电解装置外部连通有电源。
可选地，所述过滤装置顶端设置有取水阀门。
可选地，所述电解装置内部交替安装有多个阴极板和阳极板，阴极板与阳极板之间的距离为5～25cm;所述阴极板材质选自铜板、不锈钢板或钛片，所述阳极板选自铜板、石墨阳极或铅锑合金板。
一种高级氧化-电解耦合资源化处理络合废水的工艺方法，
使用高级氧化-电解耦合资源化处理络合废水的装置进行络合重金属废水工艺处理，其具体操作步骤包括：
步骤一、将重金属络合废液由进水口通入电解装置底部，在通入的同时投加药剂进行混合，所述药剂选自H2O2、TiO2、Na2S2O8、H2O2/TiO2、H2O2/Na2S2O8、H2O2/Na2S2O8/Fe2+、H2O2/TiO2/Fe2+或H2O2/Fe2+;
步骤二、混合的重金属络合废液经过所述循环泵进入所述管式循环光催化氧化反应器，实现氧化破络;
步骤三、氧化破络后的废水通过所述陶瓷膜过滤后进入所述电解装置，进行金属单质的回收和进一步的COD去除，其中分离出的金属单质附着在所述阴极板上，反应结束后进行回收，所述电解装置内电解质为NaCl水溶液;
步骤四、一个周期循环结束后，重金属络合废液再由所述循环泵进入所述管式循环光催化氧化反应器进行进一步氧化破络，在所述循环泵的作用下多次循环直到废水达到规定的排放标准，通过出水口排放。
可选地，还包括对所述重金属络合废液进行预处理的步骤，使其pH值达到1-3.5后通入所述电解装置。
可选地，所述药剂为H2O2/Na2S2O8/Fe2+或H2O2/TiO2/Fe2+，投药摩尔比为H2O2∶Na2S2O8∶Fe2+=20∶5∶2，H2O2∶TiO2∶Fe2+=20∶5∶2。
可选地，重金属络合废液在所述管式光催化氧化循环反应器中停留时间为1～2h，在电解装置中停留的时间为2～4h。
可选地，所述紫外灯管提供的紫外光源为200-265nm。
可选地，所述电解装置中电流密度为100～260A/m2。
可选地，所述电解质NaCl的添加量为8～20g/L。
本发明相对于现有技术取得了以下技术有益效果：
1、本发明中的处理络合废水的装置及工艺，采用紫外灯照射提高了H2O2的利用率，降低成本;
2、本发明在氧化破络和电解两个过程中都有利于羟基自由基和硫酸根自由基的产生，使有机污染物氧化得更加彻底;
3、本发明在在氧化破络和电解两个过程同时进行具有协同作用，能更好的降解废水中的有机污染物，使出水水质能够达到排放标准;
4、本发明既能够高效去除废水中重金属离子又能实现废水中的重金属离子的回收利用，处理后水中金属离子的回收率可达到90%以上;
5、本发明能够根据废水水质来组合合适的高级氧化技术，并能通过调整废水在反应器中的循环次数达到理想的出水水质;
6、本发明运行简便，成本较低，处理效果稳定，可进行大规模处理回收。
