一种去除褐煤提质冷凝水中有机污染物的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明废水处理领域，涉及褐煤提质冷凝水的处理方法，具体涉及一种去除褐煤 提质冷凝水中难降解有机污染物的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 褐煤一种煤化程度极低的低级煤，具有含水量高，在露天环境中易风化等特点。褐 煤的含水率较高，一般在40% -60%之间。因此，褐煤必须经过机械挤压、热压、热解等方法 去除其中的水分来获取高品质的褐煤，这个过程被称为褐煤提质。在褐煤提质过程中，褐煤 中80% -90%的水分可被挤出。除去工艺过程中损失的水分，褐煤提质过程中的产水率一 般在20%左右。因此，在规模化工业生产过程中，褐煤提质产生的水体积庞大。我国是一 个水资源极度紧缺的国家。因此，对褐煤提质冷凝水进行处理后进行回收、处理后加以利 用，具有重要的环境、生态和经济意义。对于褐煤提质冷凝水处理与利用方面的研宄，国内 外鲜有研宄。中国矿业大学（北京）张春晖研宄团队（即本发明人团队）曾采用厌氧-缺 氧-好氧生物处理方法、LUBAF法、臭氧氧化法、催化氧化法、人工湿地法等对褐煤提质冷凝 水进行处理后回用的研宄。然而，上述研宄仅仅侧重于对褐煤提质冷凝水中常规污染物的 去除，并未考虑对褐煤提质冷凝水中难降解持久性有机物的去除，目前，关于褐煤提质冷凝 水中难降解持久性有机物的去除研宄还未见报道。
[0003] 褐煤提质冷凝水的水质类似于煤化工废水，其中的污染成分复杂，污染物浓度变 化很大。褐煤提质冷凝水经过常规物理、化学和生物处理后，出水中仍含有二噁英、多环芳 烃、卤代烃等污染物。这些污染物虽然含量低，但其毒性极大、存在生态方面的巨大风险，对 废水处理中的微生物生长具有抑制作用。这些污染物若最终进入人体，会引起巨大的健康 风险问题。常规处理方法不能去除掉上述污染物。因此，必须采用深度处理方法对上述污 染物进行有效处理。
[0004] 对于褐煤提质冷凝水的深度处理方法，目前主要有双膜法和人工湿地法等。双膜 法是采用超滤和反渗透膜组件对废水进行处理的方法，该法一次性投资和运行费用均较 高。而人工湿地法占地面积大、处理效率低、受季节影响较大等问题。因此，必须开发有效、 实用的深度处理新工艺来实现对褐煤提质冷凝水中持久性污染物的有效去除。
[0005] 本发明的目的在于采用一种电絮凝-过滤吸附组合技术去除褐煤提质冷凝水中 难降解持久性有机污染物的方法，具有一次性投资和运行费用低，处理效率高，工艺实现简 单，全过程环保等特点。
【发明内容】
[0006] 本发明针对上述褐煤提质冷凝水处理技术中的不足，根据褐煤提质冷凝水的水质 特点，提供了一种去除褐煤提质冷凝水中有机污染物的方法和装置。用本发明方法和装置 对经过常规处理的褐煤提质冷凝水进行深度处理，以去除褐煤提质冷凝水中的二噁英、多 环芳烃、卤代烃等持久性有机污染物，从而使经处理后的褐煤提质冷凝水可以安全回用或 夕卜排。
[0007] 本发明一方面提供一种去除褐煤提质冷凝水中有机污染物的方法，包括以下步 骤：
[0008] 将待处理的褐煤提质冷凝水引入到电絮凝反应器中；
[0009] 在电絮凝反应器中对所述褐煤提质冷凝水同时进行电化学氧化、电催化和电絮凝 处理，使所述褐煤提质冷凝水中的有机污染物得到充分分解，从而对所述褐煤提质冷凝水 中有机污染物进行充分絮凝；
[0010] 通过对进行了电化学氧化、电催化和电絮凝处理的褐煤提质冷凝水进行沉降处 理，得到去除了有机物污染物的上清液出水；
[0011] 通过对所述上清液出水进行进一步的过滤处理，去除其中的残余污染物，得到净 水。
[0012] 其中，在所述电絮凝反应器中，利用通电的铝板和通电的纳米氧化锌对所述褐煤 提质冷凝水同时进行电化学氧化和电催化处理。
[0013] 特别是，所述纳米氧化锌为白色粉末，粒径为40-60nm，比表面积为50-70m2/g。
[0014] 在所述电絮凝反应器中，利用通电的铝板对包括进行了电化学氧化和电催化处理 的所述褐煤提质冷凝水进行电絮凝处理。
[0015] 在电絮凝反应器中，通过直流电，在阳极上夺取电子使有机物氧化分解。
[0016] 纳米氧化锌是一种新型高功能精细化工无机产品，其粒径介于1-100纳米，使得 纳米氧化锌产生了表面效应和体积效应，具有极大的比表面积、较高的电子传递和催化性 能，从而使其在磁、光、电、敏感性等方面均具有优越性能。本发明中，纳米氧化锌一方面作 为电化学反应的催化剂，由于纳米氧化锌尺寸小、比表面积大，表面键性和颗粒内部的不 同、表面原子配位不全等，使得其表面的活性位置增多，形成了凹凸不平的原子台阶，加大 了反应接触面，因此，在电化学反应过程中，起到了催化助力的作用；另一方面，纳米氧化锌 可将废水中的难降解有机物催化降解，去除一部分难降解有机污染物。
[0017] 铝板电极溶出的Al3+与OIT结合，形成Al(OH) 3化合物。Al(OH) 3恰好可作为优良 的混凝剂与褐煤提质冷凝水中的难降解有机物加速反应形成矾花沉淀后沉降为污泥。
[0018] 其中，在电絮凝反应器中对所述褐煤提质冷凝水处理的时间为30-60min，优选为 30min〇
[0019] 特别是，所述电絮凝反应器的处理电压为5-10V，优选为7-8V。
[0020] 尤其是，所述电絮凝反应器中作用在单位电极板上的电流密度为5. 0-10.OmA/cm2,优选为 7_8mA/cm2。
[0021] 其中，所述电絮凝反应器采用铝板作为阴、阳极材料。
[0022] 特别是，所述电絮凝反应器的阴、阳极材料上涂覆有纳米氧化锌涂层。
[0023] 本发明采用纳米氧化锌作为铝板电极的修饰材料，将制得的纳米氧化锌材料涂镀 于铝板电极表面，烘干即得。
[0024] 其中，通过对进行了电化学氧化、电催化和电絮凝处理的褐煤提质冷凝水进行沉 降处理，得到去除了有机物污染物的清水。
[0025] 特别是，所述沉降处理的时间为10_20min，优选为15min。
[0026] 经电化学氧化、点催化和电絮凝反应处理的褐煤提质冷凝水，其中的有机污染物 被混凝，而后沉淀，通过对沉降下来的污染物污泥进行外排，使褐煤提质冷凝水中的有机污 染物得到去除，得到去除了有机物污染物的清水。
[0027] 其中，通过对所述清水进行过滤处理，去除其中的残余污染物，得到净水。
[0028] 特别是，利用活性炭对所述去除了有机物污染物的清水进行过滤处理。
[0029] 尤其是，所述活性炭优选为褐煤基活性炭。
[0030] 特别是，所述活性炭进一步优选为为经过赋磁的褐煤基活性炭。
[0031] 尤其是，所述褐煤基活性炭的粒径为0.2-0. 5mm，孔径为2-100nm，比表面积为 1000-1200m2/g〇
[0032] 特别是，所述褐煤基活性炭的成分含量为：灰份：8-12% ;水份< 4%。
[0033] 尤其是，所述褐煤基活性炭的碘值为900-1100g/g。
[0034] 在活性炭对有机物的吸附过程中，当活性炭的孔径（D)为吸附质分子直径（d)的6 倍左右时，活性炭对有机物发生最佳吸附；褐煤提质冷凝水中的难降解有机物以粒径的孔 径一般在2-8nm左右，因此在处理废水时，活性炭的孔径在10-50nm左右为宜。因此，我们 通过纳米氧化锌材料对褐煤基活性炭进行赋磁调孔，使褐煤基活性炭的孔径保持在几纳米 至几十纳米之间，从而达到对褐煤提质冷凝水中难降解有机物最大限度地去除。另一方面， 褐煤基活性炭经赋磁后，可最大限度地进行回收利用，解决了活性炭材料的循环利用问题。 经过调孔后的活性炭材料，既可起到吸附有机污染物的作用，还可起到微滤材料的作用，极 大地强化了对褐煤提质冷凝水中有机污染物的去除效率。
[0035] 本发明另一方面提供一种去除褐煤提质冷凝水中有机污染物的装置，包括：
[0036] 贮水池，用于贮存待处理的褐煤提质冷凝水；
[0037] 电絮凝反应器，用于对所述褐煤提质冷凝水同时进行电化学氧化、电催化和电絮 凝处理，使所述褐煤提质冷凝水中的有机污染物得到充分分解，从而使所述褐煤提质冷凝 水中的有机污染物充分絮凝；
[0038] 排泥装置，用于排出经所述电化学氧化、电催化和电絮凝处理的褐煤提质冷凝水 所产生的污泥，得到去除了有机物污染物的清水；
[0039] 过滤装置，用于对所述清水进行过滤处理，去除其中的残余污染物，得到净水。
[0040] 其中，所述电絮凝反应器的阴、阳极为铝板。
[0041] 特别是，所述电絮凝反应器的阴、阳极材料上涂覆有纳米氧化锌涂层。
[0042] 尤其是，所述电絮凝反应器底部还设有排泥装置，用于将经絮凝沉降下来的有机 污染物污泥定期排出。
[0043] 其中，所述过滤装置为活性炭过滤器。
[0044] 特别是，所述活性炭过滤器的吸附材料优选为褐煤基活性炭。
[0045] 尤其是，所述活性炭过滤器的吸附材料进一步优选为经过赋磁的褐煤基活性炭。
[0046] 特别是，所述褐煤基活性炭的粒径为0. 2-0. 4mm，孔径为2-100nm，表面积为 1000-1200m2/g〇
[0047] 尤其是，所述褐煤基活性炭的成分含量为：灰份：8-12% ;水份< 4%。
[0048] 特别是，所述褐煤基活性炭的碘值为900-1100g/g。
[0049] 其中，所述去除褐煤提质冷凝水中有机污染物的装置还包括设置在过滤装置上方 的反洗装置，用于对所述过滤装置定期进行反洗处理，去除其上的残留有机污染物，增加过 滤装置的使用寿命。
[0050] 本发明的装置的工作过程和工作原理如下：
[0051] 待处理的褐煤提质冷凝水首先由贮水池进入电絮凝反应器，电絮凝反应器采用纳 米氧化锌修饰的铝板作为反应器的阴、阳极材料，可同时对褐煤提质冷凝水进行电化学氧 化、电催化和电絮凝处理，可最大限度地去除褐煤提质冷凝水中的多种难降解有机污染物； 经絮凝反应沉降下来的污染物污泥经由排泥装置定期外排。上清液进入过滤装置，过滤装 置采用纳米氧化锌赋磁调孔后的褐煤基活性炭作为吸附过滤材料，使活性炭的孔径保持在 几纳米至几十纳米之间，从而达到对褐煤提质冷凝水中难降解有机物最大限度地去除，得 到净水；过滤装置通过反洗装置对活性炭反应器进行定期清洗，反洗排水再回流至贮水池