申请日2018.11.26
公开(公告)日2019.02.01
IPC分类号C02F9/06; C02F103/16
摘要
本发明提供了一种轧钢酸洗废水的耦合处理装置，该装置主要由进、出水区，填料区，曝气区，污泥沉降区等部分组成。所述进、出水区两侧设置有进水管、出水管;所述填料区内部设置有阳极、阴极，底部设置有支撑网;所述曝气区左侧设置有进气管，底部设置有布气盘;所述污泥沉降区底部设置有排泥管。本发明采用铁棒作为电化学的阳极和阴极，电源采用直流电源，对耦合反应器中的轧钢酸洗废水进行电化学处理;采用瓦斯灰颗粒作为填料层，可加速电化学氧化过程。本发明创造性地将电化学反应、高级氧化、电絮凝、微电解、吸附和过滤等过程结合，使反应器同时具有电化学氧化、高级氧化、电絮凝、微电解、吸附和过滤的功能。
权利要求书
1.一种轧钢酸洗废水的耦合处理装置，其特征在于，装置主体由进、出水区(15)、填料区(3)、曝气区(5)、污泥沉降区(6)等组成;所述进、出水区(15)两侧设置有进水管(2)、出水管(12);所述填料区(3)内部设置有阳极(10)、阴极(11)，底部设置有支撑网(4);所述曝气区(5)左侧设置有进气管(7)，底部设置有布气盘(8);所述污泥沉降区(6)底部设置有排泥管(13)。本发明创造性地将电化学反应、高级氧化、电絮凝、微电解、吸附和过滤等过程结合，使反应器同时具有电化学氧化、高级氧化、电絮凝、微电解、吸附和过滤的功能。
2.如权利要求1所述的一种轧钢酸洗废水的耦合处理装置，其特征在于，采用铁棒作为电化学的阳极(10)和阴极(11)。
3.如权利要求1所述的一种轧钢酸洗废水的耦合处理装置，其特征在于，采用瓦斯灰颗粒(9)作为填料区(3)填料，粒径为2～3mm。
4.如权利要求3所述的一种轧钢酸洗废水的耦合处理装置，其特征在于，瓦斯灰颗粒(9)主要成分为铁和碳，还可作为微电解电池原料。
5.如权利要求4所述的一种轧钢酸洗废水的耦合处理装置，其特征在于，瓦斯灰颗粒(9)对水中的污染物起到吸附和过滤作用。
6.如权利要求1所述的一种轧钢酸洗废水的耦合处理装置，其特征在于，氧气通过装置下部进气管(7)进入曝气区(5)。
说明书
一种轧钢酸洗废水的耦合处理装置
技术领域：
本发明属于环境保护领域，具体涉及一种轧钢酸洗废水的耦合处理装置。
背景技术：
钢铁企业热轧工序产生酸洗废水，酸洗废水中一般含有0.05-5g/L的H+和60-250g/L 的Fe2+，具有很强的腐蚀性。因此，酸洗废水若不经处理直接排放，将对周围环境造成严重影响。
迄今为止，对于轧钢酸洗废水的处理，一般采用对石灰、电石渣或石灰消化反应的产物 Ca(OH)2进行中和的方法。中和后虽然pH值可以达到要求，但是其余各项指标很难达标，而且产生的泥渣产量大、脱水困难、不易干燥、后处理难度大，大部分情况是堆积待处理，占用了大量土地，造成二次污染。
近年来，随着水处理排放与回用标准的日趋严格，以电化学氧化法为主的高级氧化方法在废水处理中的应用越来越广泛。电化学氧化法的基本原理是使污染物在电极上发生直接电化学反应或间接电化学反应而得到转化，从而达到削减和去除污染物的目的。电化学方法既可以单独使用，又可以与其他处理方法结合使用。高级氧化技术又称做深度氧化技术，以产生具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)为特点，在高温高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下，使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质。微电解又称内电解，是在不通电的情况下，利用填充在废水中的微电解材料自身产生的电位差对废水进行电解处理，以达到降低有机物污染的目的。微电解常用铁屑或木炭屑作为填料。吸附是利用某些多孔固体材料有选择地吸附流体中的一个或几个组分，从而使混合物分离的方法称为吸附操作，它是分离和纯净气体和液体混合物的重要单元操作之一。过滤是在推动力或者其他外力作用下悬浮液(或含固体颗粒发热气体)中的液体(或气体)透过介质，固体颗粒及其他物质被过滤介质截留，从而使固体及其他物质与液体(或气体)分离的操作。电絮凝法处理废水是利用铝或铁阳极溶出，原位生成高活性的多形态聚铝或聚铁絮凝剂，将水体中污染物微粒聚集成团并沉降或气浮分离的除污工艺。
本发明的目的在于发明一种轧钢酸洗废水的耦合处理装置，该装置耦合了电化学、高级氧化、微电解、吸附和过滤等方法，具有一次性投资和运行费用低，处理效率高，工艺实现简单，全过程环保等特点。
发明内容：
本发明针对轧钢酸洗废水的水质特点，提供了一种轧钢酸洗废水的耦合处理装置，从而使经处理后的轧钢酸洗废水可以安全回用或外排。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种轧钢酸洗废水的耦合处理装置，主要由进、出水区，填料区，曝气区和污泥沉降区等组成。
所述的轧钢酸洗废水的耦合处理装置，创造性地将电化学反应、高级氧化、电絮凝、微电解、吸附和过滤等过程结合，使反应器同时具有电化学氧化、高级氧化、电絮凝、微电解、吸附和过滤的功能。
所述的轧钢酸洗废水的耦合处理装置，主要分为进、出水区，填料区，曝气区和污泥沉降区等几个区域。分别完成进出水、反应和泥水分离等功能。
所述的轧钢酸洗废水的耦合处理装置，采用铁棒作为电化学的阳极和阴极通入耦合反应器中的填料区，电源采用直流电源，对耦合反应器中的轧钢酸洗废水进行电化学处理。
所述的轧钢酸洗废水的耦合处理装置，采用瓦斯灰颗粒作为填料层填料，粒径为2～3mm。瓦斯灰又称炉尘，是随高速上升的煤气带出高炉的细颗粒炉料，在除尘系统中与煤气分离。一般，瓦斯灰颗粒中铁含量为30～45%，碳含量为8～20%。每冶炼1吨生铁产生10～150千克的瓦斯灰颗粒，是冶金企业常见的一种工业固体废物。
所述的轧钢酸洗废水的耦合处理装置，阳极和阴极分别插入瓦斯灰填料层中。本发明中的阳极和阴极均采用铁棒。瓦斯灰颗粒起到颗粒粒子电极的作用，可加速电化学氧化过程。在电化学反应过程中水样发生氧化反应，水分子被氧化为羟基自由基(OH·)，OH·具有很强的氧化性，可将水中的有机物氧化分解二氧化碳和氮气，从而达到去除有机污染物的目的。
所述的瓦斯灰颗粒填料层，瓦斯灰颗粒还可作为微电解电池原料，加速对轧钢酸洗废水中污染物的去除。微电解工艺所采用的电解材料一般为铁屑和木炭，因此，以铁和碳为主要成分的瓦斯灰可用作为天然的微电解电池原料。利用瓦斯灰中铁元素和碳元素之间的电位差，铁元素与碳元素之间存在一个自然的电位差。当铁碳填料浸泡在废水溶液中的时候，废水溶液充当导电溶液，水中的污染物质充当电解质。在铁碳之间自然电位差形成的微弱电场之下，铁会释放出电子，电子在电场的作用之下由阳极向阴极移动。电子在移动的过程中会穿过污染物质，使污染物得以电解去除。同时，作为阳极的铁会失去电子从而变成铁离子，新生成的铁离子具有非常强的还原性，可以对废水中的难降解物质进行还原反应。生成的电子在废水中穿插的时候，也会穿过水分子，水分子被分解的时候就会产生大量的氢自由基、氧自由基和氢氧自由基，这些新生态的自由基具有非常强的氧化性，可以将废水中的有机物彻底氧化为二氧化碳和水。填料层底部由支撑网支撑，网孔孔径为1mm。
所述的瓦斯灰颗粒填料层，瓦斯灰颗粒的比表面积很大、表面活性强，固液两相交换频繁，界面传质推动力大，具有较强的吸附和过滤作用。
所述的轧钢酸洗废水的耦合处理装置，氧气从底部进入。在酸性条件下，电化学氧化产生的羟基自由基(OH·)和水中的Fe2+离子和氧气反应，发生高级氧化作用，使废水中的污染物被氧化降解为二氧化碳和水。
所述的轧钢酸洗废水的耦合处理装置，在反应过程中，铁失电子之后会形成铁离子，新生态的铁离子与电化学氧化过程中生成的氢氧根离子会形成氢氧化铁。氢氧化铁是良好的混凝剂，可以吸附废水中的大量污染物沉淀。
所述的轧钢酸洗废水的耦合处理装置，工作过程属于序批式间歇操作，即分别经历进水、反应、静沉和排水4个阶段，之后再进入下一个工作循环。
本发明具有以下优点和积极意义：
本发明不但实现了对轧钢酸洗废水的有效处理，极大地减轻了轧钢酸洗废水回用或外排对环境产生的潜在风险，还可使经处理后的轧钢酸洗废水最大限度地回用。这对于我国耗水量巨大的钢铁冶金行业的节水工作，具有重要的现实意义。
本发明创造性地将电化学反应、高级氧化、电絮凝、微电解、吸附和过滤等过程结合，使反应器同时具有电化学氧化、高级氧化、电絮凝、微电解、吸附和过滤的功能。
本发明在一个处理装置内，可同时完成进、出水，电化学反应，污泥沉降和泥水分离等功能。
本发明采用冶金企业废弃的瓦斯灰颗粒作为耦合装置的填料，变废为宝，实现了废物资源化利用。瓦斯灰颗粒还可作为微电解电池原料，加速对轧钢酸洗废水中污染物的去除。瓦斯灰颗粒可增强电场传质效率，提高电化学处理效果。瓦斯灰颗粒的比表面积很大，表面活性强，固液两相交换频繁，界面传质推动力大，具有较强的吸附和过滤作用。
在酸性条件下，电化学氧化产生的羟基自由基(OH·)、水中的Fe2+离子与通入反应器的氧气反应，使废水发生高级氧化作用，可极大提高废水的处理效率。
本发明中，铁失电子之后会形成铁离子，新生态的铁离子与电化学氧化过程中生成的氢氧根离子会形成氢氧化铁。氢氧化铁是良好的混凝剂，可以吸附废水中的大量污染物沉淀。
本发明的工作过程属于序批式间歇操作，即分别经历进水、反应、静沉和排水4个阶段，之后再进入下一个反应循环。在使用时采用一用一备的切换模式。
本发明在运行过程中，不外加任何酸碱药剂，不会产生大量药渣，无二次污染。
本发明适用于轧钢酸洗废水的处理。
