一種印染廢水的電混凝脫色方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及了一種印染廢水的電混凝處理脫色方法。以色度在500-1400倍、初始pH值為6.0~9.0的印染廢水為電解液，在陰陽極均為鋁板的周期換向脈沖電解槽中進(jìn)行電解脫色反應(yīng)。電解槽內(nèi)3對(duì)電極以相鄰2片互構(gòu)成1個(gè)電解單元，所述廢水從電解槽進(jìn)水口流入，并以廊道折流模式流經(jīng)所述電解槽?？刂埔欢ǖ碾姌O電流密度和電解槽電壓，電解HRT15~90min，處理后廢水色度在50-100倍以下，原子吸收檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn)：兩極溶出鋁91.12-97.03%被富集于沉泥之中，噸水處理成本在0.3-0.7元，且整個(gè)混凝處理過程不添加化學(xué)藥劑，控制簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
【專利說明】一種印染廢水的電混凝脫色方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種印染廢水的電混凝脫色方法，屬于印染廢水處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]近年來，高分子絮凝劑越來越多地用于水處理領(lǐng)域，由于投加高分子絮凝劑后，絮體沉速較大，所產(chǎn)生的污泥較密實(shí)，且投藥量較無機(jī)鹽絮凝劑少，因此具有較好的應(yīng)用價(jià)值。國內(nèi)大多數(shù)水廠中高分子混凝劑的使用仍然以聚合鋁鹽PAC及聚合硫酸鐵PFS等為主。
[0004]電混凝能在對(duì)環(huán)境不造成二次污染的前提下，實(shí)現(xiàn)在線電解生產(chǎn)高效絮凝劑，并以高度自動(dòng)化的方式控制和即時(shí)添加到印染廢水中。
[0005]1975日本年以金屬鋁為原料，用電解法制出了聚合氯化鋁，但其電解過程能耗高，電極極化現(xiàn)象十分明顯，導(dǎo)致電解過程無法長時(shí)間持續(xù)進(jìn)行。
[0006]隔膜選擇性電解法是日本旭化成公司等單位的專利。這種方法以三氯化鋁為原料，利用離子交換膜的選擇透過和水的電解原理，使三氯化鋁溶液逐步被堿化，從而獲得聚合鋁溶液。
[0007]中科院生態(tài)環(huán)境研究中心湯鴻霄、劉鴻志對(duì)電解法制備高效聚合氯化鋁絮凝劑進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)工藝研究，他們采用金屬鋁為原料用直流電進(jìn)行電解，電解液采用微酸性氯化鈉溶液和三氯化鋁溶液，得出了一些有益的工藝參數(shù)，為工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用提供了一條新思路。但該課題組的研究所采用的電解電源為普通電源，即電極方向不隨時(shí)間的改變而自動(dòng)倒換，因此，其電極極化現(xiàn)象十分明顯，電解效率很低，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行。因此，該課題組只在2008年前對(duì)電解合成PAC等絮凝劑進(jìn)行了一定的研究，往后再也沒有用電解的方法對(duì)PAC進(jìn)行合成研究。
[0008]目前電解制備絮凝劑的方法，因?yàn)闆]有解決制備過程中電極極化和合理高效的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵的問題，因此尚未形成規(guī)?；膽?yīng)用?，F(xiàn)有的電解制備方法及研究專利基本上是以傳統(tǒng)的電絮凝和傳統(tǒng)絮凝劑為理論基礎(chǔ)，依然停留在比較粗放的初級(jí)階段。從制備原理上考慮現(xiàn)有的絮凝劑合成方法主要分為兩類:
從上面的分析來看，傳統(tǒng)的電化學(xué)合成PAC絮凝劑帶來的結(jié)果是成本高、合成過程不連續(xù)、產(chǎn)品有效成分Al13的含量低；現(xiàn)有的化學(xué)合成雖然可解決部分生產(chǎn)成本問題，但由于化學(xué)合成過程污染大，PAC的有效成分很低。因此，電源的設(shè)計(jì)與優(yōu)化對(duì)電解合成PAC絮凝劑和大規(guī)模處理印染廢水上將起到至關(guān)重要的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種印染廢水的電混凝脫色方法。
[0010]本發(fā)明利用一種特殊電解設(shè)備來持續(xù)溶解電極，在處理槽內(nèi)不斷形成PAC絮凝劑，達(dá)到對(duì)印染廢水進(jìn)行脫色處理的方法。本方法將電解設(shè)備與印染廢水處理槽連接，以Al片為電解電極，控制一定的電壓和電極電流密度，并調(diào)節(jié)印染廢水部分水質(zhì)指標(biāo)，對(duì)印染廢水進(jìn)行脫色處理，處理過程不產(chǎn)生二次污染，形成的泥密實(shí)、易脫水、成本低。
[0011]本發(fā)明的目的可以通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。
[0012]一種印染廢水的電混凝脫色方法，包括如下步驟:
1)、在電解槽設(shè)置等距離排列的6片Al電極，排列位置為1，2，3，4，5，6，并將1，3，5位置的Al電極連接于一端子A ;2，4，6位置的Al電極連接于另一端子B ；
2)、將周期換向脈沖電源通過電線與端子A、B連接；
3)、通過添加飽和食鹽水控制印染廢水電導(dǎo)率K為9-lOmS/cm，并用蠕動(dòng)泵向電解槽中不斷注入印染廢水；接通電源，調(diào)節(jié)電解槽電壓4.0V以下，電極換向周期4s以下，電極電流密度 100-200mA/cm2。
[0013]根據(jù)印染廢水色度計(jì)算使其達(dá)到對(duì)應(yīng)脫色率所需絮凝劑數(shù)量(實(shí)際是計(jì)算電解所得鋁的量q)，而后根據(jù)電流與電壓由法拉第定律計(jì)算得到量為q的鋁所需的電解時(shí)間h(即電解液停留時(shí)間)，調(diào)節(jié)蠕動(dòng)泵流量Q1，若電解槽有效體積為V，使V/Q^ti即可，一般控制停留時(shí)間為15-90min。
[0014]經(jīng)過上述方法，從電解槽中流出的印染廢水，沉淀后過濾，取上清液測(cè)定其色度，按電解過程能耗與物耗，可以計(jì)算印染廢水的脫色成本。
[0015]作為一種優(yōu)選，調(diào)節(jié)電解槽電壓3.5-4V，電極換向周期2_4s，電流密度100-200mA/cm2。
[0016]周期換向脈沖電源的電壓為0-30V、可調(diào)電流為0-10A。
[0017]步驟I)交叉排列電極正負(fù)極是為了充分利用電極雙面，增大電極與電解液的接觸面積。
[0018]步驟2)是為了減少從電源輸出到電極連接線間的電壓損失，為提高電壓效率及電
流效率。
[0019]步驟3)中添加飽和食鹽水是為了控制印染廢水電導(dǎo)率，確保后繼電解過程順利開展。電解電壓控制在陽極只交叉溶出電極到溶液中，形成聚合物PAC ;電極換向周期2-4s是為了控制電極極化與鈍化的形成。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有電混凝相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
①本發(fā)明正負(fù)電極均采用鋁片，通過周期換向電解自動(dòng)交換正負(fù)電極，防止陰極OF富集過多、陽極Al3+過多而影響kelin結(jié)構(gòu)聚合物Al13的形成，促進(jìn)Al3+和0H_在正負(fù)極間移動(dòng)，并逐步形成多的Al13形態(tài)，利于后繼溶液體系中聚合鋁物質(zhì)的逐步形成。
[0021]②本發(fā)明采用蠕動(dòng)泵的流量來精確控制印染廢水的電混凝時(shí)間，使其達(dá)到最佳的脫色效果，并可根據(jù)印染廢水所含染料的多少(色度的大小)，根據(jù)脫色要達(dá)到的要求，計(jì)算所需溶解的鋁的量Q1，而后由法拉第定律計(jì)算溶解Q1量的鋁所需的時(shí)間(此時(shí)間即為電混凝時(shí)間)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備與工藝的工業(yè)化應(yīng)用。
[0022]③本發(fā)明通過溶鋁的方式處理染整印染廢水，不向印染廢水中加入其它的化學(xué)藥劑，而溶出的鋁90%以上加入了沉泥之中，且沉泥量小，因此，該方法是一種綠色、環(huán)保的處理染整印染廢水的方法。
[0023]④本方法電流恒定時(shí)電解槽電壓相對(duì)穩(wěn)定(3.5-4.0V)，這表明本方法能很好的控制電極極化與鈍化現(xiàn)象，有利于電混凝脫色技術(shù)的持續(xù)工業(yè)化應(yīng)用。[0024]⑤本發(fā)明染整印染廢水脫色處理成本在0.3-0.7元/m3 (依印染廢水的色度大小而異)，操作簡(jiǎn)單。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的比較說明:
所用電源為自制電源KL-001，其主要參數(shù)為:可控電壓0-30V(電壓精度為0.1V)，可調(diào)電流0-10A (電流精度為0.1A)，換向周期可調(diào)1-12秒，自動(dòng)設(shè)定時(shí)間0-120min。
[0026]實(shí)施例1:
將6L染整印染廢水(色度1200倍)加入儲(chǔ)存罐A，啟動(dòng)蠕動(dòng)泵控制流量為
0.6L/h，將印染廢水泵入電解槽(尺寸為LXBXH=100X34X 120mm3，工作尺寸為LXBXH=100X34X 100mm3，槽內(nèi)有效溶液體積為0.3L)中，待槽內(nèi)液體量穩(wěn)定后(之后會(huì)從電解槽的另一側(cè)流出)，將6塊尺寸為5 X 30 X IOOmm的鋁片插入電解槽，接通KL-001電源，同時(shí)滴加少了飽和食鹽水(以控制溶液電導(dǎo)率在9.8mS/cm左右)，控制電壓4V左右，電流為4A，周期換向時(shí)間為3秒，開始計(jì)時(shí)電解，IOh后儲(chǔ)存罐內(nèi)液體全部脫色完畢，電解過程中電壓變化在3.6-4.0V，收集電解槽的流出液，沉降與過濾后測(cè)定其色度為100倍以下，用原子吸收對(duì)濾液與沉泥中鋁含量測(cè)定表明:94.33%的鋁富集在沉泥中，原子吸收檢測(cè)表明:出水中鋁的含量為6.8 ppm。記錄電解過程中耗電量，電極Al的消耗量，計(jì)算處理成本為:0.55元/噸水。
[0027]實(shí)施例2:
將6L染整印染廢水(色度1400倍)加入儲(chǔ)存罐A，啟動(dòng)蠕動(dòng)泵控制流量為0.52L/h (因色度大、停留時(shí)間增加)，將印染廢水泵入電解槽(尺寸為LXBXH=IOOX34X 120mm3，工作尺寸為LXBXH=100X34X100mm3，槽內(nèi)有效溶液體積為0.3L)中，待槽內(nèi)液體量穩(wěn)定后(之后會(huì)從電解槽的另一側(cè)流出)，將6塊尺寸為5 X 30 X IOOmm的鋁片插入電解槽，接通KL-001電源，同時(shí)滴加少了飽和食鹽水(控制溶液電導(dǎo)率在9.8mS/cm左右)，控制電壓4V左右，恒定電流為4A，周期換向時(shí)間為3秒，開始計(jì)時(shí)電解，11.5h后儲(chǔ)存罐內(nèi)液體全部脫色結(jié)束，電解過程中電壓變化在3.5-4.0V，收集電解槽的流出液，沉降與過濾后測(cè)定其色度為100倍以下，用原子吸收對(duì)濾液與沉泥中鋁含量測(cè)定表明:91.12%的鋁富集在沉泥中，原子吸收檢測(cè)表明:出水中鋁的含量為8.4 ppm。記錄電解過程中耗電量，電極Al的消耗量，計(jì)算處理成本為:0.63元/噸水。
[0028]實(shí)施例3:
將6L染整印染廢水(色度1000倍)加入儲(chǔ)存罐A，啟動(dòng)蠕動(dòng)泵控制流量為0.68L/h (因色度小、停留時(shí)間減少)，將印染廢水泵入電解槽^iSLXBX H=IOO X 34 X 120mm3,工作尺寸為LXBXH=100X34X100mm3，槽內(nèi)有效溶液體積為0.3L)中，待槽內(nèi)液體量穩(wěn)定后(之后會(huì)從電解槽的另一側(cè)流出)，將6塊尺寸為5 X 30 X IOOmm的鋁片插入電解槽，接通KL-001電源，同時(shí)滴加少了飽和食鹽水(控制溶液電導(dǎo)率在9.lmS/cm左右)，控制電壓4V左右，恒定電流為4A，周期換向時(shí)間為3秒，開始計(jì)時(shí)電解，9h后儲(chǔ)存罐內(nèi)液體全部脫色結(jié)束，電解過程中電壓變化在3.6-4.0V，收集電解槽的流出液，沉降與過濾后測(cè)定其色度為100倍以下，用原子吸收對(duì)濾液與沉泥中鋁含量測(cè)定表明:96.28%的鋁富集在沉泥中，原子吸收檢測(cè)表明:出水中鋁的含量為3.9 ppm。記錄電解過程中耗電量，電極Al的消耗量，計(jì)算處理成本為:0.47元/噸水。
[0029]實(shí)施例4:
將6L染整印染廢水(色度500倍)加入儲(chǔ)存罐A，啟動(dòng)蠕動(dòng)泵控制流量為1.15L/h (因色度小、停留時(shí)間減少)，將印染廢水泵入電解槽(尺寸為LXBXH=IOOX34X 120mm3，工作尺寸為LXBXH=100X34X100mm3，槽內(nèi)有效溶液體積為0.3L)中，待槽內(nèi)液體量穩(wěn)定后(之后會(huì)從電解槽的另一側(cè)流出)，將6塊尺寸為5 X 30 X IOOmm的鋁片插入電解槽，接通KL-001電源，同時(shí)滴加少了飽和食鹽水(控制溶液電導(dǎo)率在9.lmS/cm左右)，控制電壓4V左右，恒定電流為4A，周期換向時(shí)間為3秒，開始計(jì)時(shí)電解，5.5h后儲(chǔ)存罐內(nèi)液體全部脫色結(jié)束，電解過程中電壓變化在3.9-4.0V,收集電解槽的流出液，沉降與過濾后測(cè)定其色度為50倍以下，用原子吸收對(duì)濾液與沉泥中鋁含量測(cè)定表明:97.03%的鋁富集在沉泥中，原子吸收檢測(cè)表明:出水中鋁的含量為1.9 ppm。記錄電解過程中耗電量，電極Al的消耗量，計(jì)算處理成本為:0.32元/噸水。
【權(quán)利要求】
1.一種印染廢水的電混凝脫色方法，其特征在于包括以下步驟: 1)、在電解槽設(shè)置等距離排列的6片Al電極，排列位置為1，2，3，4，5，6，并將1，3，5位置的Al電極連接于一端子A ;2，4，6位置的Al電極連接于另一端子B ； 2)、將周期換向脈沖電源通過電線與端子A、B連接； 3)、通過添加飽和食鹽水控制廢水電導(dǎo)率K為9-10mS/cm，并用蠕動(dòng)泵向電解槽中不斷注入印染廢水；接通電源，調(diào)節(jié)電解槽電壓4V以下，電極換向周期4s以下，電極電流密度.100-200mA/cm2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，電解槽電壓3.5-4.0V,電極換向周期.2_4s,電流密度 100-200mA/cm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述周期換向脈沖電源的電壓為0-30V、可調(diào)電流為0-10A。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，控制廢水在電解槽中停留時(shí)間為.15_90mino
【文檔編號(hào)】C02F1/463GK104003484SQ201410272069
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】皮科武, 張會(huì)琴 申請(qǐng)人:湖北工業(yè)大學(xué)