本发明涉及一种废水处理方法和系统，具体涉及一种处理含游离氯废水的方法和系统。
背景技术
游离氯，主要包括以次氯酸(hclo)、次氯酸根(clo-)、氯酸根(clo3-)以及溶解的单质氯形式存在的氯。这类物质主要出现在工业废水中，以cl2为消毒剂的生活用水中也存在残余的游离氯。如不对其进行进一步的有效去除，不仅会腐蚀金属管道和设备，影响正常工艺的运作，更重要的是，在其它因素的作用下，它们会和水中的芳香类化合物作用，生成毒性更大、更难降解的芳香类含氯有机化合物。
现阶段，对这类废水的处理方法主要如下：
(1)曝气吹脱法。这类方法主要利用空气对含游离氯的废水进行曝气。一方面，可以将部分未溶解的化合物吹脱到空气中，以降低其在水中的浓度。另一方面，可以利用空气中的氧气，将溶解的游离氯都还原到稳定的cl-再进行后续处理。但是，由于空气氧化性较弱，因此曝气反应的速度较慢，导致工艺效率低下。此外，被吹脱到空气中的游离氯会造成空气的二次污染。因此，这一类方法不适用于高浓度的游离氯废水处理。
(2)化学氧化法。这类方法主要是通过投加具有较强还原性的化学药剂，如na2so3、na2s2o3、na2s试剂等，将游离氯都还原到稳定的cl-，它的优点在于反应速度快，单位时间内可以处理含量更多的、浓度更大的游离氯废水。此外，它还能降解部分含氯有机化合物。但是，它需要消耗大量的化学药剂，还需要对后续的高盐废水进行进一步的处理。因此会导致成本成倍的增加。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种处理含游离氯废水的方法和系统。
为实现上述目的，所采取的技术方案：一种处理含游离氯废水的方法，包括以下步骤：将含游离氯废水进行光催化处理。
本发明将含游离氯废水经过光催化处理，光催化剂在紫外光的作用下，会产生大量强氧化性的羟基自由基(·oh)，这些羟基自由基能对污染物中的cl2、clo-、clo3-进行降解，生成无毒无害的cl-，从而达到去除污染物的目的。
作为本发明所述处理含游离氯废水的方法的优选实施方式，所述光催化处理之前还包括将含游离氯废水过滤的步骤。过滤的目的是除去废水中的固体杂物。
作为本发明所述处理含游离氯废水的方法的优选实施方式，所述光催化处理之后还包括将光催化处理后的含游离氯废水进行曝气处理的步骤。曝气的目的是尽可能地除去废水中剩余的挥发性污染物。
作为本发明所述处理含游离氯废水的方法的优选实施方式，所述光催化处理的催化剂为nio和v2o5掺杂的二氧化钛；所述nio和v2o5掺杂的二氧化钛的制备方法包括以下步骤：
(a)、将二氧化钛粉末与偏钒酸铵溶液、硝酸镍溶液混合，搅拌0.5～2h，过滤，取滤渣；
(b)、将步骤(a)所得滤渣在500～600℃下煅烧3～5h；
(c)、将煅烧后的粉末进行研磨，研磨至粒径小于100nm，得所述nio和v2o5掺杂的二氧化钛。
本发明所述光催化处理的催化剂可以采用二氧化钛或其他方法制得的光催化剂，优选采用上述方法制备的nio和v2o5掺杂的二氧化钛作为催化剂。该复合催化剂能有效提高光的吸收效率，同时避免电子与空穴的简单复合。采用上述方法制得的催化剂的光催化效率高，且催化剂的制备方法简单，可以批量生产。
作为本发明所述处理含游离氯废水的方法的优选实施方式，所述nio和v2o5掺杂的二氧化钛中，所述nio的重量百分含量为0.1～1％，所述v2o5的重量百分含量为2～20％。采用上述nio和v2o5的掺杂量时，能达到较高的催化效率。
作为本发明所述处理含游离氯废水的方法的更优选实施方式，所述nio和v2o5掺杂的二氧化钛中，所述nio的重量百分含量为0.5～0.8％，所述v2o5的重量百分含量为5～10％。采用上述nio和v2o5的掺杂量时，对于本发明的含游离氯废水中的游离氯去除效率更高。
作为本发明所述处理含游离氯废水的方法的最优选实施方式，所述nio和v2o5掺杂的二氧化钛中，所述nio的重量百分含量为0.8％，所述v2o5的重量百分含量为8％。采用上述nio和v2o5的掺杂量时，采用上述nio和v2o5的掺杂量时，对于本发明的含游离氯废水中的游离氯去除效率最高。
作为本发明所述处理含游离氯废水的方法的优选实施方式，所述步骤(a)之前还包括步骤(a1)：将二氧化钛粉末用碱液清洗，然后用去离子水洗去表面的碱液。碱液清洗的目的是出去二氧化钛粉末表面的油污。
作为本发明所述处理含游离氯废水的方法的优选实施方式，光催化处理过程中，所述催化剂通过与水性聚氨酯涂料混合均匀后负载于载体上。
本发明的另一目的在于提供一种处理含游离氯废水的系统，所述系统包括光催化装置i和光催化装置ii，所述光催化装置i和光催化装置ii内均设有紫外灯管和涂覆有催化剂的涂覆板，所述光催化装置i的出水口与光催化装置ii的进水口相连，所述紫外灯管平行于水流方向设置。
本发明所述处理含游离氯废水的系统采用两个光催化装置进行光催化处理，能有效去除废水中的游离氯，且降低了处理的成本。
作为本发明所述处理含游离氯废水的系统的优选实施方式，所述光催化装置i的进水口设于光催化装置i的下部，所述光催化装置i的出水口设于光催化装置i的上部，所述光催化装置ii的进水口设于光催化装置ii的上部，所述光催化装置ii的出水口设于光催化装置ii的下部。
废水从光催化装置i的下部进入，可以保证含高浓度的游离氯废水尽可能的停留在光催化装置i中，并与涂覆板接触，以保证尽可能的反应完全。
作为本发明所述处理含游离氯废水的系统的优选实施方式，所述光催化装置ii内填充有离子交换树脂。所述离子交换树脂为苯乙烯型离子交换树脂。
光催化装置ii内填充有离子交换树脂的目的一方面是尽可能增加废水的停留时间，降低水流的流速，保护内部的机件不被损坏；另一方面，离子交换树脂可以吸附废水中的部分污染物(重金属盐类，小分子有机物)。
作为本发明所述处理含游离氯废水的系统的优选实施方式，所述涂覆板可拆卸地固设于光催化装置i和光催化装置ii的内壁，所述紫外灯管与涂覆板平行设置。涂覆板的可拆卸设置方便涂覆板的更换，所述紫外灯管与涂覆板平行设置可以保证光催化的充分进行。
作为本发明所述处理含游离氯废水的系统的优选实施方式，所述装置还包括过滤器和空气曝气池；所述过滤器的出水口与光催化装置i的进水口相连，所述空气曝气池的进水口与光催化装置ii的出水口相连。过滤器可以除去废水中的固体杂物，空气曝气池可以除去废水中剩余的挥发性污染物(vocs，包括甲醛、苯、甲苯等小分子有机物)，以使废水的处理更彻底。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种处理含游离氯废水的方法，本发明所述处理含游离氯废水的方法采用光催化的方式，用光催化过程中生成大量的活性自由基，将游离氯还原为cl-，以达到除去游离氯并净化水质的目的。本发明还提供了一种处理含游离氯废水的系统，本发明所述处理含游离氯废水的系统采用两个光催化装置进行光催化处理，能有效去除废水中的游离氯，且降低了处理的成本。
附图说明
图1为实施例1所述处理含游离氯废水的系统的结构示意图；其中，1、保安过滤器；2、光催化装置i；3、光催化装置ii；4、空气曝气池；5、紫外灯管；6、涂覆板；7、紫外灯管控制装置；8、原水箱；9、原水泵；10、高压泵；
图2为实施例1～4所述催化剂的催化效率的比较；
图3为不同v2o5的掺杂量对游离氯的去除效率的影响；
图4为不同nio的掺杂量对游离氯的去除效率的影响。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明所述处理含游离氯废水的系统的一种实施例，如图1所示，所述处理含游离氯废水的系统包括保安过滤器1、光催化装置i2、光催化装置ii3和空气曝气池4，所述光催化装置i2内设有两根紫外灯管5和两块涂覆有催化剂的涂覆板6，所述光催化装置ii3内设有一根紫外灯管5和两块涂覆有催化剂的涂覆板6，所述光催化装置i2的出水口与光催化装置ii3的进水口相连，所述紫外灯管5平行于水流方向设置；所述涂覆板6可拆卸地固设于光催化装置i2和光催化装置ii3的内壁，所述紫外灯管5与涂覆板6平行设置。
所述保安过滤器1的出水口通过高压泵10与光催化装置i2的进水口相连，所述空气曝气池4的进水口与光催化装置ii3的出水口相连。
所述光催化装置i2的进水口设于光催化装置i2的下部，所述光催化装置i2的出水口设于光催化装置i2的上部，所述光催化装置ii3的进水口设于光催化装置ii3的上部，所述光催化装置ii3的出水口设于光催化装置ii3的下部；所述光催化装置ii3内填充有离子交换树脂。
所述涂覆板6采用催化剂与水性聚氨酯混合，然后涂覆于涂覆板上晾干制得。
本实施例所述处理含游离氯废水的系统工作时，含高浓度的游离氯废水从原水箱8经过原水泵9经保安过滤器1过滤处理后的废水经高压泵10进入光催化装置i2下部的进水口，废水在光催化装置i2中的流速可以通过高压泵10控制，经过光催化反应后，废水中的游离氯含量显著降低，然后进入光催化装置ii3的进水口，废水在重力作用下在光催化装置ii3流动的过程中发生光催化反应，部分污染物经过离子交换树脂，废水的流速可以通过调节高压泵10的功率和离子交换树脂的填充量控制，所述紫外灯管5的功率采用紫外灯管控制装置7控制，废水从光催化装置ii3的出水口流出后，进入空气曝气池4去除废水中剩余的挥发性污染物，即得到处理后的废水。通过对废水流速和紫外灯管功率进行控制，可以实现对废水中游离氯的处理。
本发明所述处理含游离氯废水的方法的一种实施例，本实施例所述处理含游离氯废水的方法包括以下步骤：
(1)、将含游离氯废水进行过滤处理；
(2)、将过滤处理后的含游离氯废水进行光催化处理，在光催化处理的同时采用离子交换树脂处理含游离氯废水；
(3)、将光催化处理后的废水进行曝气处理，即得处理后的废水。
步骤(2)中，光催化处理所采用的催化剂为nio和v2o5掺杂的二氧化钛；所述nio和v2o5掺杂的二氧化钛的制备方法包括以下步骤：
(a)、将质量浓度为2％的偏钒酸铵溶液和质量浓度为0.1％的硝酸镍溶液混合，将平均粒径为1mm的二氧化钛粉末缓慢加入上述混合液中，搅拌2h，过滤，取滤渣；
(b)、将步骤(a)所得滤渣在550℃下煅烧4h；
(c)、将煅烧后的粉末进行研磨，研磨至粒径小于100nm，得所述nio和v2o5掺杂的二氧化钛；
本实施例中，所述nio和v2o5掺杂的二氧化钛中，所述nio的重量百分含量为0.5％，所述v2o5的重量百分含量为8％。
实施例2
本发明所述处理含游离氯废水的方法的一种实施例，本实施例所述处理含游离氯废水的方法与实施例1的不同之处仅在于催化剂的不同，本实施例所述催化剂为nio和v2o5掺杂的二氧化钛；所述nio和v2o5掺杂的二氧化钛的制备方法包括以下步骤：
(a)、将质量浓度为2％的偏钒酸铵溶液和质量浓度为0.1％的硝酸镍溶液混合，将平均粒径为1mm的二氧化钛粉末缓慢加入上述混合液中，搅拌2h，过滤，取滤渣；
(b)、将步骤(a)所得滤渣在500℃下煅烧3h；
(c)、将煅烧后的粉末进行研磨，研磨至粒径小于100nm，得所述nio和v2o5掺杂的二氧化钛；
本实施例中，所述nio和v2o5掺杂的二氧化钛中，所述nio的重量百分含量为1％，所述v2o5的重量百分含量为20％。
实施例3
本发明所述处理含游离氯废水的方法的一种实施例，本实施例所述处理含游离氯废水的方法与实施例1的不同之处仅在于催化剂的不同，本实施例所述催化剂为nio和v2o5掺杂的二氧化钛；所述nio和v2o5掺杂的二氧化钛的制备方法包括以下步骤：
(a)、将质量浓度为2％的偏钒酸铵溶液和质量浓度为0.1％的硝酸镍溶液混合，将平均粒径为1mm的二氧化钛粉末缓慢加入上述混合液中，搅拌2h，过滤，取滤渣；
(b)、将步骤(a)所得滤渣在600℃下煅烧5h；
(c)、将煅烧后的粉末进行研磨，研磨至粒径小于100nm，得所述nio和v2o5掺杂的二氧化钛；本实施例中，所述nio和v2o5掺杂的二氧化钛中，所述nio的重量百分含量为0.1％，所述v2o5的重量百分含量为2％。
实施例4
本发明所述处理含游离氯废水的方法的一种实施例，本实施例所述处理含游离氯废水的方法与实施例1的不同之处仅在于催化剂的不同，本实施例所述催化剂为二氧化钛。
实施例5
将实施例1～4所述催化剂在相同的涂覆量和不同功率的紫外光下对游离氯去除效率进行比较，比较结果见图2。从图2可以看出，采用实施例1中的催化剂的制备方法制备而成的催化剂的游离氯去除效率高于实施例2和3，且远高于实施例4中的催化剂。
实施例6
为了探究不同nio和v2o5掺杂量的催化剂对催化效率的影响，对不同掺杂量的nio和v2o5的游离氯的去除效率进行探究，光催化的条件(紫外光功率和废水的流速)相同。
测试结果见图3和图4。
nio和v2o5掺杂的二氧化钛记为nvti。图3中，n(0.5)v(x)ti表示在nio和v2o5掺杂的二氧化钛中，nio的重量百分含量为0.5％时，v2o5的重量百分含量为x％，其中x分别为2、5、8、10、20。图4中，n(x)v(8)ti表示在nio和v2o5掺杂的二氧化钛中，nio的重量百分含量为x％时，v2o5的重量百分含量为8％。
从图3的测试结果可以看出，随着v2o5的添加量的增加，游离氯的去除效果增加，但当v2o5的添加量大于10％时，游离氯的去除效果改善不显著，甚至还有一定程度的下降。从图4的测试结果可以看出，随着nio的增加，游离氯的去除效果增加，当nio的掺杂量大于0.8时，游离氯的去除效果有一定程度的下降。因此综合图3和图4的测试结果，当所述nio的重量百分含量为0.2～0.8％，所述v2o5的重量百分含量为5～10％时，游离氯的去除效率更高，尤其是当nio的重量百分含量为0.8％，所述v2o5的重量百分含量为8％时游离氯的去除效率最高。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。