申請(qǐng)日2013.09.16

　　公開(公告)日2013.12.18

　　IPC分類號(hào)C02F9/06

　　摘要

　　本發(fā)明提供了一種微串聯(lián)-內(nèi)循環(huán)光電催化氧化廢水處理方法，其特征在于，在常溫常壓下，將有機(jī)廢水經(jīng)預(yù)處理后，進(jìn)入微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理單元裝置首端的第一個(gè)陽(yáng)極室進(jìn)行光電催化氧化處理，出水經(jīng)陽(yáng)極連通管進(jìn)入相鄰的陽(yáng)極室繼續(xù)進(jìn)行光電催化氧化處理，直至進(jìn)入末端最后一個(gè)陽(yáng)極室內(nèi)光電催化氧化處理后得到處理后廢水，整個(gè)微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理單元裝置內(nèi)水力停留時(shí)間為0.5-2小時(shí);處理后廢水經(jīng)微串聯(lián)-內(nèi)循環(huán)光電催化氧化廢水后處理單元進(jìn)行氣液分離，分離得到尾氣進(jìn)行無(wú)害化處理，經(jīng)分離后的出水實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。本發(fā)明方法能提高光電處理效率，有效處理高鹽、高硬廢水，而且能有效解決處理高硬度廢水時(shí)光源、極板結(jié)垢的問題。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種微串聯(lián)-內(nèi)循環(huán)光電催化氧化廢水處理方法，其特征在于：

　　1)主體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括：

　　A、微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理單元：

　　由微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理裝置組成;該裝置包括3-10組由陰離子選擇性 透過(guò)膜(4)隔開的陽(yáng)極室(7)和陰極室(8)、陽(yáng)極連通管(17)、直流電源(19)、 陰極承托層(12)和連通層(15)，所述陽(yáng)極室為廢水處理的主體極室，內(nèi)部設(shè)有陽(yáng) 極板(1)、若干根光源(2)，并填充有光電催化劑(6)，相鄰陽(yáng)極室間通過(guò)陽(yáng)極連通 管(17)連接，使廢水從每個(gè)陽(yáng)極室的底部進(jìn)入，頂部流出;每個(gè)陰極室內(nèi)部設(shè)有陰 極板(3)，并填有陰極板防垢液，底部設(shè)置陰極板承托層(12)，陰極板承托層的底 部連接有連通層(15)，使得所有陰極室的底部相互連通;所述連通層(15)的一端 設(shè)有陰極板防垢液進(jìn)水口(11)，另一端設(shè)有陰極板防垢液出水口(14);

　　所述微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理裝置的首端底部、尾端頂部分別設(shè)置有廢水進(jìn) 水口(13)和處理后廢水出水口(9)，靠近所述處理后廢水出口(9)處設(shè)置有催化 劑截留槽(5)，所述廢水經(jīng)微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理裝置底部廢水進(jìn)水口進(jìn)入陽(yáng) 極室后，通過(guò)陽(yáng)極連通管依次進(jìn)入相鄰陽(yáng)極室進(jìn)行光電催化處理后，最后由流經(jīng)催化 劑截留槽(5)后通過(guò)處理后廢水出水口(9)排出;

　　所述光源采用波長(zhǎng)為200～400nm的高壓汞燈、中壓汞燈及紫外燈中的一種或多 種;

　　所述光電催化劑采用α-氧化鋁或二氧化硅中的一種或多種為載體，表面負(fù)荷二氧 化鈦、硫化鎘、氧化鐵、二氧化錳中的一種或多種活性物質(zhì)構(gòu)成;具有裂化和開環(huán)功 能，及孔結(jié)構(gòu)可調(diào)特性，并制備成蜂窩多孔結(jié)構(gòu);

　　B、陰極板防垢液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)單元：

　　在上述A單元反應(yīng)裝置外部，設(shè)置有陰極板防垢液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)單元系統(tǒng);包括： 所述陰極板防垢液出水口(14)連接有陰極板防垢液儲(chǔ)液池(22)，陰極板防垢液儲(chǔ) 液池(22)通過(guò)循環(huán)泵(28)與陰極板防垢液進(jìn)水口(11)相連，并在循環(huán)泵的作用 下以內(nèi)循環(huán)方式在所有陰極室(8)和連通層(15)中流動(dòng);所述陰極板防垢液儲(chǔ)液 池(22)內(nèi)設(shè)在線pH計(jì)(24)和在線電導(dǎo)儀(23)，用以測(cè)量及適時(shí)調(diào)節(jié)陰極板防垢 液pH、電導(dǎo)率;

　　C、微串聯(lián)-內(nèi)循環(huán)光電催化氧化廢水后處理單元：

　　在上述A單元反應(yīng)裝置尾端，設(shè)置有微串聯(lián)-內(nèi)循環(huán)光電催化氧化廢水后處理單 元系統(tǒng);包括：所述處理后廢水出水口(9)連接有氣液分離器(29)，氣液分離器(29) 上設(shè)置有出水口(30)和排氣口(31)，排氣口(31)連接有尾氣吸收塔(32);

　　2)所述廢水處理方法處理步驟如下：

　　在常溫常壓下，將有機(jī)廢水經(jīng)預(yù)處理后，進(jìn)入微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理單元 裝置首端的第一個(gè)陽(yáng)極室(7)進(jìn)行光電催化氧化處理，出水經(jīng)陽(yáng)極連通管(17)從 相鄰下一個(gè)陽(yáng)極室(7)的底部進(jìn)入繼續(xù)進(jìn)行光電催化氧化處理，直至進(jìn)入末端最后 一個(gè)陽(yáng)極室(7)內(nèi)光電催化氧化處理后得到處理后廢水，整個(gè)廢水處理單元裝置內(nèi) 水力停留時(shí)間為0.5-2小時(shí);利用微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理單元外部連接的陰極 板防垢液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)單元，控制陰極板防垢液的循環(huán)流速為0.1～0.5m/s，pH為7.0～8.0， 電導(dǎo)率為所處理廢水電導(dǎo)的1～5倍，用于減少陰極板(3)的腐蝕速率;處理后廢水 經(jīng)微串聯(lián)-內(nèi)循環(huán)光電催化氧化廢水后處理單元進(jìn)行氣液分離，分離得到尾氣在尾氣 吸收塔內(nèi)用堿液吸收，經(jīng)分離得到的出水實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微串聯(lián)-內(nèi)循環(huán)光電催化氧化廢水處理方法，其特征在于： 所述的有機(jī)廢水為高鹽高硬難降解有機(jī)廢水，其水質(zhì)特點(diǎn)如下：鈣離子濃度不低于 800mg/L，總硬度不低于2000mg/L，氯離子為1000mg/L-5000mg/L，電導(dǎo)率為8000 μs/cm-20000μs/cm，COD為100-300mg/L;處理后廢水水質(zhì)的CODcr為30～50mg/L。

　　說(shuō)明書

　　一種微串聯(lián)-內(nèi)循環(huán)光電催化氧化廢水處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及高鹽廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種微串聯(lián)-內(nèi)循環(huán)光電催化氧化廢 水處理方法，用于處理高鹽高硬難降解有機(jī)廢水。

　　背景技術(shù)

　　近幾年來(lái)，國(guó)家對(duì)環(huán)保要求越來(lái)越高，對(duì)石化企業(yè)外排水的排放標(biāo)準(zhǔn)有了明確規(guī)定， 要求外排水量進(jìn)一步減小，甚至做到接近零排放，提高水的回用率成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。 越來(lái)越多的煉廠采用超濾-反滲透雙膜法來(lái)處理煉廠含油廢水進(jìn)行回用，以減小外排水量。 但超濾-反滲透雙膜法僅能夠產(chǎn)生大約75%左右的回用凈水，剩余25%的雙膜濃水具有排 量小、含鹽高、硬度高、COD高等特點(diǎn)，決定了常規(guī)生化法并不適合處理該類廢水，而常 規(guī)化學(xué)氧化法處理該類廢水時(shí)具有設(shè)備易結(jié)垢、化學(xué)藥劑用量大、殘留藥劑易引起二次水 體污染等不足。因此針對(duì)此類廢水的處理需要另尋解決途徑。

　　而另一方面，光電催化氧化廢水處理方法作為一種全新的高級(jí)氧化技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用 在高鹽廢水處理行業(yè)中，但是目前光電催化氧化處理方法并不適用于處理高硬廢水，原因 在于光電催化氧化反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，會(huì)在陰極產(chǎn)生大量的OH-，而OH-會(huì)和廢水中的Ca2+、Mg2+反應(yīng)，在陰極板、光源外層結(jié)垢，生成的垢體積累到一定程度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致電流效率下降 和紫外光嚴(yán)重衰減，使光電催化氧化的處理效果急劇惡化。目前大多數(shù)廠家采用周期換相 脫垢技術(shù)來(lái)解決結(jié)垢問題，但是周期換相技術(shù)具有兩點(diǎn)不足：首先是陰陽(yáng)兩極要采用相同 材料極板，費(fèi)用較高，其次是周期換相易使極板形成電容效應(yīng)，導(dǎo)致電極的壽命下降。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種新型微串聯(lián)-內(nèi)循環(huán)光電催化氧化廢水處理方法，用以解決 傳統(tǒng)光電催化氧化廢水處理在處理高鹽、高硬廢水時(shí)極板、光源易結(jié)垢的難題，保證光電 催化氧化裝置長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。

　　本發(fā)明為一種微串聯(lián)-內(nèi)循環(huán)光電催化氧化廢水處理方法，其特征在于：

　　1)主體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括：

　　A、微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理單元：

　　由微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理裝置組成;該裝置包括3-10組由陰離子選擇性透過(guò)膜 4隔開的陽(yáng)極室7和陰極室8、陽(yáng)極連通管17、直流電源19、陰極板承托層12和連通層 15，所述陽(yáng)極室為廢水處理的主體極室，內(nèi)部設(shè)有陽(yáng)極板1、若干根光源2，并填充有光 電催化劑6，相鄰陽(yáng)極室間通過(guò)陽(yáng)極連通管17連接，使廢水從每個(gè)陽(yáng)極室的底部進(jìn)入，頂 部流出;每個(gè)陰極室內(nèi)部設(shè)有陰極板3，并填有陰極板防垢液，底部設(shè)置陰極板承托層12， 陰極板承托層的底部連接有連通層15，使得所有陰極室的底部相互連通;所述連通層15 的一端設(shè)有陰極板防垢液進(jìn)水口11，另一端設(shè)有陰極板防垢液出水口14;

　　所述微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理裝置的首端底部、尾端頂部分別設(shè)置有廢水進(jìn)水口 13和處理后廢水出水口9，靠近所述處理后廢水出口9處設(shè)置有催化劑截留槽5，所述廢 水經(jīng)微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理裝置底部廢水進(jìn)水口進(jìn)入陽(yáng)極室后，通過(guò)陽(yáng)極連通管依 次進(jìn)入相鄰陽(yáng)極室進(jìn)行光電催化處理后，最后由流經(jīng)催化劑截留槽5后通過(guò)處理后廢水出 水口9排出;

　　所述光源采用波長(zhǎng)為200～400nm的高壓汞燈、中壓汞燈及紫外燈中的一種或多種;

　　所述光電催化劑采用α-氧化鋁或二氧化硅中的一種或多種為載體，表面負(fù)荷二氧化鈦、 硫化鎘、氧化鐵、二氧化錳中的一種或多種活性物質(zhì)構(gòu)成;具有裂化和開環(huán)功能，及孔結(jié) 構(gòu)可調(diào)特性，并制備成蜂窩多孔結(jié)構(gòu);

　　B、陰極板防垢液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)單元：

　　在上述A單元反應(yīng)裝置外部，設(shè)置有陰極板防垢液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)單元系統(tǒng);包括：所述 陰極板防垢液出水口14連接有陰極板防垢液儲(chǔ)液池22，陰極板防垢液儲(chǔ)液池22通過(guò)循環(huán) 泵28與陰極板防垢液進(jìn)水口11相連，并在循環(huán)泵的作用下以內(nèi)循環(huán)方式在所有陰極室8 和連通層15中流動(dòng);所述陰極板防垢液儲(chǔ)液池22內(nèi)設(shè)在線pH計(jì)24和在線電導(dǎo)儀23，用 以測(cè)量及適時(shí)調(diào)節(jié)陰極板防垢液pH、電導(dǎo)率;

　　C、微串聯(lián)-內(nèi)循環(huán)光電催化氧化廢水后處理單元：

　　在上述A單元反應(yīng)裝置尾端，設(shè)置有微串聯(lián)-內(nèi)循環(huán)光電催化氧化廢水后處理單元系 統(tǒng);包括：所述處理后廢水出水口9連接有氣液分離器29，氣液分離器29上設(shè)置有出水 口30和排氣口31，排氣口31連接有尾氣吸收塔32;

　　2)所述廢水處理方法處理步驟如下：

　　在常溫常壓下，將有機(jī)廢水經(jīng)預(yù)處理后，進(jìn)入微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理單元裝置 首端的第一個(gè)陽(yáng)極室7進(jìn)行光電催化氧化處理，出水經(jīng)陽(yáng)極連通管17從相鄰下一個(gè)陽(yáng)極 室7的底部進(jìn)入繼續(xù)進(jìn)行光電催化氧化處理，直至進(jìn)入末端最后一個(gè)陽(yáng)極室7內(nèi)光電催化 氧化處理后得到處理后廢水，整個(gè)廢水處理單元裝置內(nèi)水力停留時(shí)間為0.5-2小時(shí);利用 微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理單元外部連接的陰極板防垢液內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)單元，控制陰極板 防垢液的循環(huán)流速為0.1～0.5m/s，pH為7.0～8.0，電導(dǎo)率為所處理廢水電導(dǎo)的1～5倍，用 于減少陰極板3的腐蝕速率;處理后廢水經(jīng)微串聯(lián)-內(nèi)循環(huán)光電催化氧化廢水后處理單元進(jìn) 行氣液分離，分離得到尾氣在尾氣吸收塔內(nèi)用堿液吸收，經(jīng)分離得到的出水實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

　　根據(jù)本發(fā)明所述的微串聯(lián)-內(nèi)循環(huán)光電催化氧化廢水處理方法，其特征在于：所述的有 機(jī)廢水為高鹽高硬難降解有機(jī)廢水，其水質(zhì)特點(diǎn)如下：鈣離子濃度不低于800mg/L，總硬 度不低于2000mg/L，氯離子為1000mg/L-5000mg/L，電導(dǎo)率為8000μs/cm-20000μs/cm， COD為100-300mg/L;處理后廢水水質(zhì)的CODcr為30～50mg/L。

　　本發(fā)明涉及的微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理方法與傳統(tǒng)處理方法相比，具有以下有益 效果：

　　1、本發(fā)明方法采用的微串聯(lián)光電催化氧化廢水處理單元利用陰離子選擇性透過(guò)膜將 裝置內(nèi)部分為若干組陰陽(yáng)極室，可使陰極板和光源不結(jié)垢，避免由于頻繁清洗造成的各類 問題。

　　2、而且陽(yáng)極室微串聯(lián)狀態(tài)，能夠提升光電催化反應(yīng)降解COD效率，降低噸水處理能 耗。

　　3、本發(fā)明方法陽(yáng)極室產(chǎn)生的氧化性氣體能夠充當(dāng)曝氣氣源，減少能耗的同時(shí)，亦能 夠降解廢水中COD物質(zhì)。

　　4、本發(fā)明方法可對(duì)陽(yáng)極室多余尾氣能夠進(jìn)行無(wú)害化處理，保證有害氣體的零排放。

　　5、本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)陰極板防垢液內(nèi)循環(huán)狀態(tài)，能夠極大地降低陰極板腐蝕速率，最 大限度延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。