CN111762926A

CN111762926A - 一种电催化-低压反渗透处理工业废水的方法

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Publication number: CN111762926A
Application number: CN202010517849.1A
Authority: CN
Inventors: 宫晨皓; 张忠国; 吴月; 任晓晶; 何沛然; 刘丹
Original assignee: Environmental Protection Institute of Light Industry
Current assignee: Environmental Protection Institute of Light Industry
Priority date: 2020-06-09
Filing date: 2020-06-09
Publication date: 2020-10-13

Abstract

本发明涉及一种电催化‑低压反渗透处理工业废水的方法，包括以下步骤：S1，将待处理的工业废水置于具有电催化体系的反应器中；S2，在所述电催化体系的阴阳极之间施加电流，同时不断搅拌反应器中的工业废水；S3，将经过所述电催化体系处理的工业废水静置沉淀后进行砂滤，得到电催化废水；S4，将所述电催化废水进行低压反渗透膜过滤，得到回收液。本发明的工业废水处理方法，利用电催化体系与低压反渗透方法结合，能够有效提高TOC的去除率；利用电催化体系作为预处理，能够有效降低膜污染的发生，提高膜通量。

Description

一种电催化-低压反渗透处理工业废水的方法

技术领域

本发明涉及一种废水处理方法，特别是涉及一种采用电催化及低压反渗透体系处理再生造纸废水的方法。

背景技术

工业废水中常含有有毒有机污染物，这些有毒化学污染物具有生物累积性、难生物分解性、致癌性，还可破坏生物体内循环系统，对环境和人体都有严重的危害。面对现有的处理技术不能有效去除污染物，以及企业对废水回用的需求下，废水的深度处理工艺亟待开展。从目前的文献来看，低压反渗透工艺对有机物的去除以及造纸类污染物去除的相关研究并没有报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的工业废水处理方法无法有效去除污染物，很难回收利用。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种电催化-低压反渗透处理工业废水的方法，包括以下步骤：

S1，将待处理的工业废水置于具有电催化体系的反应器中；

S2，在所述电催化体系的阴阳极之间施加电流，同时不断搅拌反应器中的工业废水；

S3，将经过所述电催化体系处理的工业废水静置沉淀后进行砂滤，得到电催化废水；

S4，将所述电催化废水进行低压反渗透膜过滤，得到回收液。

本发明的有益效果是：电催化是一种高效的废水深度处理技术，具有过程易控制、处理效率高、环境友好等优点。电催化的反应机理具体为：通过外部施加电能在可溶性金属电极板上产生电场作用，最终使金属阳极板产生大量的金属阳离子，通过水解、聚合等反应生成一系列多核羟基络合物及氢氧化物，从而对水中的污染物进行吸附絮凝，从而将其去除。电催化可有效去除废水中的有机污染物、无机污染物以及重金属，是理想的废水深度处理手段，并且电催化也可与末端的膜工艺进行耦合进行废水的深度净化。低压反渗透在废水处理方面以较低的能耗、偏低的运行成本、对污染物的高去除率以及耐污染都表现出优异性能。低压反渗透膜具有的坚韧和耐用性能可对苦咸水、地表水和其他废水进行有效过滤分离。

本发明的工业废水处理方法，利用电催化体系与低压反渗透方法结合，能够有效提高TOC的去除率；利用电催化体系作为预处理，能够有效降低膜污染的发生，提高膜通量。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述电催化体系的阳极为以稀土掺杂钛基钌铱的电极。

进一步，所述以稀土掺杂钛基钌铱的电极材料为铈、镧或钕掺杂钛基钌铱，所述电催化体系的阳极的电极形态为板状、网状或筒状。

进一步，所述电催化体系的阴极为不锈钢金属电极。

进一步，所述电催化体系的阴极材料为不锈钢、石墨板、石墨毡、碳毡；所述电催化体系的阴极的电极形态为板状、网状、筒状。

进一步，S2中，所述电催化体系的阴阳极之间施加的电流密度为10-40mA/cm²，搅拌的速率为80～200rpm。

进一步，S2中，所述电催化体系的反应时长为3-60min。

进一步，S3中，所述砂滤的孔径尺寸规格为2-5μm。

进一步，S4中，所述低压反渗透的运行压力为0.3-0.6Mpa；所述低压反渗透的截留分子量为70-120Da，低压反渗透的纯水通量为25-30L m^-2h^-1。

进一步，获得适用于回用标准的废水水质

附图说明

图1为本发明电催化对低压反渗透膜去除TOC的影响图表；

图1为先对废水进行电催化实验，然后在此基础上进行低压反渗透膜的过滤，在对废水进行电催化预处理时，低压反渗透可去除96％的总有机碳，随着电催化预处理时间的增加，有机污染物被逐渐去除，在3、5、10、20和30min时，电絮凝能去除24.6％、38.2％、44.1％、51.2％和62.4％的有机污染物。所以电催化有效降低了进膜前的污染物含量，为减缓膜污染提供条件。实验条件为选取发明所述的最优选条件(实施例1所述)。

图2为本发明电催化对低压反渗透膜的出水通量影响图表。

图2为电催化对低压反渗透膜出水通量的影响，当采用电催化预处理时间为3、5、10、20和30min时，能相比不用电催化预处理所造的膜通量有25％、42％、50％、65％和80％的提升。实验条件为选取发明所述的最优选条件(实施例1所述)。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明提供了一种电催化-低压反渗透处理废水的方法，包括以下步骤：

S1，将待处理的工业废水置于具有电催化体系的反应器中；

本发明对待处理的工业废水的来源没有特殊的限定，本发明提供的方法适用于所有含有机物的废水，优选为含有机物的难降解工业废水，并且本发明未对废水进行酸碱性调节。

在本发明中，所述待处理的废水处理前还包括：对废水进行过滤。在本发明中，所述过滤优选去除粒径为1mm以上的悬浮物。本发明对所述过滤的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的废水过滤的技术方案即可。在本发明中，所述过滤优选为格栅过滤。本发明对所述格栅的规格没有特殊的限定，能够滤除上述粒径范围的悬浮物即可。

过滤完成后，本发明优选对所述过滤的产物进行水质、水量调节。本发明对所述水质、水量调节的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的废水水质、水量调节的技术方案即可。在本发明中，所述水质、水量调节优选在调节池中进行。

得到上述过滤后的废水即为进行电催化-低压反渗透处理的工业废水，本发明将所述工业废水进行电催化处理。在本发明中，所述的处理过程包括：以稀土掺杂钛基钌铱电极为阳极、以惰性电极为阴极，对所述工业废水通直流电进行电催化反应去除。在本发明中，所述工业废水的处理时间为3～60min(不同电催化时间对低压反渗透膜的出水通量的影响，如图2所示)，更优选为5～40min，最优选为10～30min。在本发明中，所述废水中的电流密度优选为10～40mA/cm²，更优选为15～35mA/cm²，最优选为20～30mA/cm²。

在本发明的实施例中，所述电催化反应池上设置有搅拌系统。本发明对所述搅拌系统的结构和种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的搅拌系统即可。所述废水中搅拌的速率优选为80～200rpm，更优选为100～180rpm,最优选为120～150rpm。

本发明对所述稀土掺杂钛基钌铱电极和惰性电极的材质及形状没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的用于电催化法的电极即可。在本发明中，所述稀土掺杂钛基钌铱电极的材质优选为铈掺杂钛基钌铱；所述电极的形状优选为板状、网状或筒状。在本发明的实施例中，所述稀土掺杂钛基钌铱电极具体为板状。在本发明中，所述惰性电极的材质优选为不锈钢、石墨或活性炭；所述惰性电极的形状优选为板状、网状或筒状。在本发明的实施例中，所述惰性电极具体为不锈钢板。

在本发明中，所述电催化反应器内优选设置一组或多组电极。在本发明中，每组电极间的距离优选为3～15mm，更优选为5～10mm。在本发明的实施例中，所述电催化反应池上设置有刮渣系统。本发明对所述刮渣系统的结构和种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的刮渣系统即可。在本发明中，所述废水污染物去除处理过程中产生的浮渣通过刮渣系统刮除。

得到电催化废水后，本发明将所述电催化后废水进行絮凝沉淀处理。在本发明中，所述絮凝沉淀处理的时间优选为30～120min，更优选为45～90min。本发明对所述絮凝沉淀处理的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的设备即可。在本发明中，所述絮凝沉淀处理优选在沉淀池中进行。

在本发明中，所述沉淀处理后优选还包括：将沉淀后的上清液进行砂滤过滤，本发明中，采用砂滤的孔径尺寸规格为2～5μm，优选为2.5～4.5μm，更优选为3～4μm。本发明对所述砂滤分离处理的装置没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的设备即可。将在本发明中，所述沉淀处理后优选也包括：所述电催化沉淀处理得到的污泥依次进行浓缩和脱水。

在本发明中，对得到砂滤过滤后的电催化废水进行低压反渗透膜过滤，低压反渗透膜的运行压力采用0.3～0.6MPa的压力，更优选为0.35～0.55MPa，最优选为0.4～0.5MPa。在本发明的实施例中，所述低压反渗透过滤设置有废加压系统，本发明对所述废水加压的结构和种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的加压系统即可。

在本发明中，对得到砂滤过滤后的电催化废水进行低压反渗透膜过滤，低压反渗透膜的截留分子量的规格采用70～120Da，更优选为80～110Da，最优选为90～100Da。本发明对所述低压反渗透膜的结构和材质没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的膜组件即可。

在本发明中，对得到砂滤过滤后的电催化废水进行低压反渗透膜过滤，低压反渗透膜的纯水通量的规格采用25～30L m^-2h^-1，更优选为26～29L m^-2h^-1，最优选为27～28L m^-2h^-1。本发明对所述低压反渗透膜的结构和材质没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的膜组件即可。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的电催化-低压反渗透的处理废水的方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1:

取某造纸企业的二沉处理出水，经测定其TOC 59.10-60.5mg/L，浊度0.85-1.01NTU，电导率1980-2110μS/m。

采用本发明的方法对上述二沉处理出水进行处理，电催化体系的阳极采用稀土掺杂钛基钌铱，阴极采用不锈钢板，每组电极间的距离为10mm。实验电源采取恒流模式，电流密度为30mA/cm²，同时通过搅拌桨对废水进行搅拌，搅拌的速率为150rpm，电催化体系对造纸废水的处理时间为30min；电催化反应结束后，废水在沉淀池内沉降60min，之后用规格为3.5μm的砂滤对上清液过滤，得到电催化废水。

在完成对砂滤过滤后，采用0.4MPa的运行压力对电催化废水进行低压反渗透的过滤，在本发明中，低压反渗透膜的截留分子量的规格采用100Da，低压反渗透膜的纯水通量的规格采用27L m^-2h^-1。

反应结束后，取上清液过0.45μm滤膜测定TOC(总有机碳)等其他水质参数。实验结果表明，仅处理30min时，电催化对TOC的去除率即可达62.4％，而结合低压反渗透膜对TOC的去除率达到96％，如图1所示，并且电催化作为预处理可有效降低膜污染的发生，在电催化处理30min后，膜通量升高80％，其出水水质满足工业水回用标准(GB19923-2005)，具体如表1所示。

表1电催化-低压反渗透出水水质与工业废水回用标准对比

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种电催化-低压反渗透处理工业废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将待处理的工业废水置于具有电催化体系的反应器中；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电催化体系的阳极为以稀土掺杂钛基钌铱的电极。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述以稀土掺杂钛基钌铱的电极材料为铈、镧或钕掺杂钛基钌铱，所述电催化体系的阳极的电极形态为板状、网状或筒状。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电催化体系的阴极为惰性电极。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电催化体系的阴极材料为不锈钢、石墨板、石墨毡、碳毡；所述电催化体系的阴极的电极形态为板状、网状、筒状。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中，所述电催化体系的阴阳极之间施加的电流密度为10-40mA/cm²，搅拌的速率为80～200rpm。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中，所述电催化体系的反应时长为3-60min。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S3中，所述砂滤的孔径尺寸规格为2-5μm。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S4中，所述低压反渗透的运行压力为0.3-0.6Mpa。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低压反渗透的截留分子量为70-120Da，低压反渗透的纯水通量为25-30L m^-2h^-1。