公布日：2023.11.14
申請(qǐng)日：2023.07.20
分類號(hào)：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/24(2023.01)N;C02F1/28(2023.01)N;C02F1/461(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F103/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N;
C02F101/20(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及一種利用鋼渣處理酸性有機(jī)廢水的方法，解決了鋼渣利用率低、隨意堆放的問題，同時(shí)解決了酸性有機(jī)廢水的處理問題。本發(fā)明方法是向電催化鋼渣反應(yīng)池通入酸性有機(jī)廢水，通過鋼渣反應(yīng)池處理，即可實(shí)現(xiàn)酸性有機(jī)廢水的處理。本發(fā)明創(chuàng)新了電催化鋼渣反應(yīng)池的結(jié)構(gòu)，通過在三維中空的陰陽極中填加鋼渣有效地提高了電催化的處理效果，廢水中的有機(jī)物可以先通過鋼渣吸附，然后再進(jìn)行電催化氧化。本發(fā)明通過鋼渣吸附廢水中的有機(jī)物與有機(jī)酸，再進(jìn)行電催化氧化，提高了電催化氧化的選擇性，同時(shí)也降低了電能損耗。將鋼渣處理與廢水處理結(jié)合在一起，可大規(guī)模處理廢水的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了鋼渣處理，處理后的鋼渣最后全部用作水泥中，無任何殘留污染物。
權(quán)利要求書
1.一種利用鋼渣處理酸性有機(jī)廢水的方法，其特征在于包括以下步驟：（1）酸性有機(jī)廢水進(jìn)入曝氣池進(jìn)行曝氣處理；（2）經(jīng)過曝氣池處理后，酸性有機(jī)廢水進(jìn)入緩沖池；（3）酸性有機(jī)廢水由緩沖池進(jìn)入電催化鋼渣反應(yīng)池；（4）電催化鋼渣反應(yīng)池出水達(dá)標(biāo)進(jìn)入下個(gè)工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鋼渣處理酸性有機(jī)廢水的方法，其特征在于：所述曝氣池體積為10m3，控制進(jìn)水流速為0.5-10m3/h，在曝氣池底部裝有微孔擴(kuò)散曝氣裝置，控制孔徑為200-300um，曝氣池的氣泡由納微氣泡泵提供，通過納微氣泡泵提供10nm-100μm的超微氣泡，更有利于曝氣池的去除效果。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鋼渣處理酸性有機(jī)廢水的方法，其特征在于：所述的緩沖池用于調(diào)節(jié)水量，調(diào)節(jié)池的體積為10m3，控制流速0.5-10m3/h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鋼渣處理酸性有機(jī)廢水的方法，其特征在于：所述的電催化鋼渣反應(yīng)池體積為10m3，控制廢水流速為0.5-10m3/h，電催化鋼渣反應(yīng)池中電流密度為0.1-20A/m2，陰陽極有效處理面積為1m2，進(jìn)水pH值為1-6，出水pH值為7-8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鋼渣處理酸性有機(jī)廢水的方法，其特征在于：電催化鋼渣反應(yīng)池陽極為中空的多層三維鈦涂釕金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)的孔徑在10-100um，在三維鈦涂釕網(wǎng)內(nèi)填裝堿性鋼渣，鋼渣粒徑大于500um，電催化鋼渣反應(yīng)池的陰極為中空的多層三維鈦金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)的孔徑在10-100um，在三維鈦網(wǎng)內(nèi)填裝堿性鋼渣，鋼渣粒徑大于500um。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鋼渣處理酸性有機(jī)廢水的方法，其特征在于：所述的電催化鋼渣反應(yīng)池中，酸性有機(jī)廢水在電催化鋼渣反應(yīng)池中采用折流方式，最大化的增加了酸性有機(jī)廢水在鋼渣反應(yīng)池的停留時(shí)間，通過折流方式廢水中的有機(jī)物可以最大限度的吸附在鋼渣上，然后在電催化的作用下再進(jìn)行電催化氧化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鋼渣處理酸性有機(jī)廢水的方法，其特征在于：所述的電催化鋼渣反應(yīng)池的陰陽極為交錯(cuò)布置的多層三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，中間的空隙用于填充廢棄的堿性鋼渣，通過鋼渣的堿性來調(diào)節(jié)酸性廢水的pH值，鋼渣的多孔結(jié)構(gòu)可以有效吸附廢水中的有機(jī)物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鋼渣處理酸性有機(jī)廢水的方法，其特征在于：所述的電催化鋼渣反應(yīng)池中，根據(jù)水質(zhì)變化更換不同類型的鋼渣，進(jìn)而滿足出水要求。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的利用鋼渣處理酸性有機(jī)廢水的方法，其特征在于：電催化鋼渣反應(yīng)池中三維中空陰陽極中填充的鋼渣吸附飽和后可以用作水泥填充物，通過高溫焙燒后，內(nèi)部吸附的部分未被高級(jí)氧化的有機(jī)物全部達(dá)標(biāo)排放，真正實(shí)現(xiàn)綠色高效的利用。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的利用鋼渣處理酸性有機(jī)廢水的方法，其特征在于：所述曝氣池、緩沖池、電催化鋼渣反應(yīng)池的進(jìn)出口流量均由控制系統(tǒng)控制，控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)接收到各個(gè)單元的流量變化，通過控制系統(tǒng)控制每個(gè)單元的進(jìn)出水流量；曝氣池、緩沖池、電催化鋼渣反應(yīng)池的進(jìn)出口均裝有在線COD檢測(cè)儀、pH儀，在線檢測(cè)儀與控制系統(tǒng)連接，控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)控制各個(gè)單元的出口參數(shù)變化；控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)各單元出水水質(zhì)變化，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整各單元運(yùn)行，保證出水指標(biāo)正常；所述的控制系統(tǒng)能夠根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的COD與pH值，調(diào)節(jié)曝氣池、緩沖池、電催化鋼渣反應(yīng)池的進(jìn)出水流量；控制系統(tǒng)還能根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的COD與pH值調(diào)節(jié)電催化的電流密度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種針對(duì)酸性有機(jī)廢水的處理方法，即一種利用鋼渣處理酸性有機(jī)廢水的處理方法。用于處理酸性有機(jī)廢水，處理酸性有機(jī)廢水無需額外投加堿中和，既可一步實(shí)現(xiàn)廢水的處理的同時(shí)，又可充分利用鋼渣，實(shí)現(xiàn)變廢為寶的目的。
本發(fā)明一種利用鋼渣處理酸性有機(jī)廢水的處理方法如下：一種利用鋼渣處理酸性有機(jī)廢水的方法，包括以下步驟：（1）酸性有機(jī)廢水進(jìn)入曝氣池進(jìn)行曝氣處理；（2）經(jīng)過曝氣池處理后，酸性有機(jī)廢水進(jìn)入緩沖池；（3）酸性有機(jī)廢水由緩沖池進(jìn)入電催化鋼渣反應(yīng)池；（4）電催化鋼渣反應(yīng)池出水達(dá)標(biāo)進(jìn)入下個(gè)工序。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述曝氣池體積為10m3，控制進(jìn)水流速為0.5-10m3/h，在曝氣池底部裝有微孔擴(kuò)散曝氣裝置，控制孔徑為200-300um，曝氣池的氣泡由納微氣泡泵提供，通過納微氣泡泵提供10nm-100μm的超微氣泡，更有利于曝氣池的去除效果。曝氣池主要為了去除廢水中的懸浮固體以及油類，具體包括藻類、植物殘?bào)w、細(xì)小膠粒和纖維，通過向曝氣池內(nèi)釋放高度分散的小氣泡，使其粘附廢水中細(xì)小的輕質(zhì)固體或者油類，從而使固體小顆粒密度減輕進(jìn)而浮至水面，然后通過刮板進(jìn)行收集處理實(shí)現(xiàn)物理分離。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述的主要為了提供調(diào)節(jié)水量的作用，調(diào)節(jié)池的體積為10m3，控制流速0.5-10m3/h。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到鋼渣反應(yīng)池出水COD高于設(shè)置值后，控制系統(tǒng)控制鋼渣反應(yīng)池進(jìn)水流量，提高電催化鋼渣反應(yīng)池中復(fù)合極板的電流密度，減少曝氣池進(jìn)出水流量，曝氣池中部分廢水進(jìn)入到緩沖池中。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述的電催化鋼渣反應(yīng)池體積為10m3，控制廢水流速為0.5-10m3/h，電催化鋼渣反應(yīng)池中電流密度為0.1-20A/m2，陰陽極有效處理面積為1m2，進(jìn)水pH值為1-6，出水pH值為7-8。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，鋼渣反應(yīng)池陽極為中空的多層三維鈦涂釕金屬網(wǎng)(如圖3所示)，金屬網(wǎng)的孔徑在10-100um，在三維鈦涂釕網(wǎng)內(nèi)填裝堿性鋼渣，鋼渣粒徑大于500um，鋼渣反應(yīng)池的陰極為中空的多層三維鈦金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)的孔徑在10-100um，在三維鈦網(wǎng)內(nèi)填裝堿性鋼渣，鋼渣粒徑大于500um。根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的不同，鋼渣反應(yīng)池的陰極還可以換成石墨等其他陰極材料。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述的電催化鋼渣反應(yīng)池(如圖2所示)中，酸性有機(jī)廢水在電催化鋼渣反應(yīng)池中采用折流方式，最大化的增加了酸性有機(jī)廢水在鋼渣反應(yīng)池的停留時(shí)間，通過折流方式廢水中的有機(jī)物可以最大限度的吸附在鋼渣上，然后在電催化的作用下再進(jìn)行電催化氧化。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述的鋼渣反應(yīng)池通過檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)出曝氣池出口COD與pH值，根據(jù)曝氣池出口水質(zhì)與鋼渣反應(yīng)池出口水質(zhì)要求設(shè)定值，實(shí)時(shí)調(diào)整鋼渣反應(yīng)池的流量與陰陽極板的電流密度。酸性有機(jī)廢水進(jìn)入鋼渣反應(yīng)池后，采用折流方式流經(jīng)鋼渣反應(yīng)池的極板，鋼渣反應(yīng)池的陰陽極板為填充的多層堿性鋼渣，鋼渣中的堿性物能夠有效中和酸性廢水。由于鋼渣是多孔材料，可以吸附廢水中的有機(jī)物，然后再被電催化氧化分解。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述的電催化鋼渣反應(yīng)池的陰陽極為交錯(cuò)布置的多層三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，中間的空隙用于填充廢棄的堿性鋼渣，通過鋼渣的堿性來調(diào)節(jié)酸性廢水的pH值，鋼渣的多孔結(jié)構(gòu)可以有效吸附廢水中的有機(jī)物。
本發(fā)明中，所述的電催化鋼渣反應(yīng)池中，根據(jù)水質(zhì)變化更換不同類型的鋼渣，進(jìn)而滿足出水要求。
本發(fā)明中，鋼渣反應(yīng)池中三維中空陰陽極中填充的鋼渣吸附飽和后可以用作水泥填充物，通過高溫焙燒后，內(nèi)部吸附的部分未被高級(jí)氧化的有機(jī)物全部達(dá)標(biāo)排放，真正實(shí)現(xiàn)綠色高效的利用。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述曝氣池、緩沖池、電催化鋼渣反應(yīng)池的進(jìn)出口流量均由控制系統(tǒng)控制，控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)接收到各個(gè)單元的流量變化，通過控制系統(tǒng)控制每個(gè)單元的進(jìn)出水流量；曝氣池、緩沖池、電催化鋼渣反應(yīng)池的進(jìn)出口均裝有在線COD檢測(cè)儀、pH儀，在線檢測(cè)儀與控制系統(tǒng)連接，控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)控制各個(gè)單元的出口參數(shù)變化；控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)各單元出水水質(zhì)變化，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整各單元運(yùn)行，保證出水指標(biāo)正常；所述的控制系統(tǒng)能夠根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的COD與pH值，調(diào)節(jié)曝氣池、緩沖池、電催化鋼渣反應(yīng)池的進(jìn)出水流量；控制系統(tǒng)還能根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的COD與pH值調(diào)節(jié)電催化的電流密度。
所述的控制系統(tǒng)主要在曝氣池、緩沖池、電催化鋼渣反應(yīng)池進(jìn)出口均裝有在線COD檢測(cè)儀、pH儀，在線檢測(cè)儀與控制系統(tǒng)連接，控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)控制各個(gè)單元的出口參數(shù)變化。控制系統(tǒng)能夠根據(jù)各個(gè)處理單元出口設(shè)定指標(biāo)進(jìn)行流量、電流密度、反應(yīng)時(shí)間的調(diào)整，進(jìn)而保證出水指標(biāo)合格。
本發(fā)明的酸性有機(jī)廢水經(jīng)過曝氣池、緩沖池、電催化鋼渣反應(yīng)池后能夠有效處理廢水中的有機(jī)物。
本發(fā)明所述的鋼渣反應(yīng)池處理酸性有機(jī)廢水與其他酸性有機(jī)廢水處理方法對(duì)比，鋼渣本身為廢棄物亟需處理，現(xiàn)將鋼渣用作酸性有機(jī)廢水處理，具有價(jià)格低廉、操作簡單，變廢為寶等特點(diǎn)。對(duì)比其他高級(jí)氧化方法，例如臭氧氧化需要額外投加堿，用于調(diào)節(jié)廢水pH值，大多數(shù)高級(jí)氧化需要在堿性環(huán)境下才能催化產(chǎn)生更多的羥基自由基，羥基自由基(HO▪)的氧化電位達(dá)2.8V，僅次于最強(qiáng)的氟(3.06V)，是臭氧的1.35倍。由于氟有污染，因此以羥基自由基為氧化劑的高級(jí)氧化技術(shù)，在理論上和實(shí)踐上都是最合適的，它不僅氧化力強(qiáng)，反應(yīng)速度快(鏈?zhǔn)椒磻?yīng))，而且無污染，是最佳的綠色氧化劑或綠色的氧化技術(shù)從而保證高級(jí)氧化效果。為了保持堿性環(huán)境，多數(shù)高級(jí)氧化需要投加堿。
本發(fā)明所述的電催化鋼渣反應(yīng)池，創(chuàng)新了電催化鋼渣反應(yīng)池的結(jié)構(gòu)，通過在三維中空的陰陽極中填加鋼渣有效地提高了電催化的處理效果，廢水中的有機(jī)物可以先通過鋼渣吸附(如圖4所示)，然后再進(jìn)行電催化氧化。吸附后有機(jī)物的鋼渣在電催化氧化下，有機(jī)物能夠快速氧化，促使鋼渣吸附有機(jī)物(如圖4所示)平衡向右移動(dòng)。對(duì)比常規(guī)的電催化，陽極是將水中所有接觸到陽極板的物質(zhì)進(jìn)行氧化，造成一定的電能損耗。而本發(fā)明通過鋼渣吸附廢水中的有機(jī)物與有機(jī)酸，再進(jìn)行電催化氧化，提高了電催化氧化的選擇性，同時(shí)也降低了電能損耗。
本發(fā)明方法對(duì)酸性有機(jī)廢水有以下獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：1.改變了鋼渣僅用于吸附廢水中有機(jī)物與重金屬的作用，吸附后鋼渣還作為污染物無法處理，本發(fā)明鋼渣吸附效果下降后，鋼渣摻入水泥焙燒，有機(jī)物徹底被處理，鋼渣全部用作水泥生產(chǎn)，無任何污染。
2.創(chuàng)新了電催化氧化的結(jié)構(gòu)，利用廢棄的鋼渣的多孔結(jié)構(gòu)，可以有效吸附酸性有機(jī)廢水中的有機(jī)物，為三維陽極板提供多個(gè)催化活性位點(diǎn)。酸性有機(jī)廢水由原來的在電催化極板上接觸反應(yīng)，改為先吸附在鋼渣上，然后再催化，大幅提高電催化效果。
3.改變了簡單的將鋼渣投加到反應(yīng)池的模式，將原來僅用鋼渣的吸附作用與堿性，改為鋼渣處理與廢水處理有機(jī)的結(jié)合在一起，解決鋼渣處理問題的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了酸性有機(jī)廢水的處理。
4.經(jīng)過電化學(xué)氧化，大分子有機(jī)物可被降解為小分子有機(jī)物，適用于后續(xù)的深度去除有機(jī)物和脫鹽處理裝置的進(jìn)水要求，明顯提高后續(xù)工藝的處理效率。
5.在常溫常壓、不需要調(diào)節(jié)pH的條件下進(jìn)行；利用鋼渣處理酸性有機(jī)廢水，不需要額外投加堿，同時(shí)也為了保證出水的酸堿度合適，進(jìn)而不影響后續(xù)處理工藝。
6.不要額外添加氯化鈉、硫酸鈉等可溶性鹽；對(duì)電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行了有效吸收，不產(chǎn)生二次污染；7.工藝流程短、處理效果穩(wěn)定、操作方便；所有單元可以在控制系統(tǒng)的控制下，進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行，控制系統(tǒng)可以根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)變化，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整各單元的進(jìn)出口流量、電催化的電流密度。
（發(fā)明人：王均鳳;劉艷杰;張曼曼;張金可）
