一种废水同步连续脱盐除有机污染物的三维电极装置及方法_2

文档序号:9482965阅读:来源:国知局
物处理区(5)内部布满OFR专用电催化填料Ii(OFR)0
[0017]阳呙子交换区(2)内部布满阳呙子交换树脂填料粒(CER)。
[0018]阴离子交换区(6)内部布满阴离子交换树脂填料粒(AER)。
[0019]优选地,所述阳离子交换树脂填料粒为DOOl大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树月旨,所述阴离子交换树脂填料粒为D201大孔强碱性苯乙稀系阴离子交换树脂。
[0020]更优选地,上述离子交换树脂在使用前均需通过预处理。
[0021]具体地,阳离子交换树脂的预处理方法:用适量的纯水浸泡,过滤,浸泡于饱和食盐水中18?30h,然后浸泡于树脂体积的两倍的3%?5% NaOH溶液中3?6h,最后浸泡于树脂体积的两倍的3%?5% HCl溶液中5?10h,然后一直浸泡在去离子水中待用。其中,优选地,浸泡于饱和食盐水中20h。优选地,NaOH溶液的浓度为3%。优选地,浸泡于3% NaOH溶液中4h。优选地,HCl溶液的浓度为5%。优选地,浸泡于5% HCl溶液中8h。
[0022]具体地,阴离子交换树脂的预处理方法:用适量的纯水浸泡,过滤,浸泡于饱和食盐水中18?30h,然后浸泡于树脂体积的两倍的3%?5% HCl溶液中3?6h,最后浸泡于树脂体积的两倍的3%?5% NaOH溶液中5?10h,然后一直浸泡在去离子水中待用。其中,优选地,浸泡于饱和食盐水中20h。优选地,HCl溶液的浓度为5%。优选地,浸泡于5% HCl溶液中4h。优选地,NaOH溶液的浓度为3%。优选地,浸泡于3% NaOH溶液中8h。
[0023]另外,优选地,上述OFR专用电催化填料使用前先采用纯水进行浸泡预处理,每20?30h (优选为24h)更换一次纯水,共3?6次(优选为5次),从而去除里面包含的杂质。
[0024]进一步优选地,上述三维电极装置的阳极区(1)、阳离子交换区(2)、有机物处理区(3)、浓水区(4)、有机物处理区(5)、阳离子交换区(6)和阴极区(7)内部布满水以浸润填料。
[0025]作为一种可优选的方案,上述三维电极装置的阳极区(1)、阳离子交换区(2)、有机物处理区(3)、浓水区(4)、有机物处理区(5)、阳离子交换区(6)和阴极区(7)的上下部分别设有水的出入口,以便这些功能区内布满水以浸润填料;优选地,并可保证各区水位平衡。
[0026]另外,上述三维电极装置的阳极区(I)和阴极区(7)内放入极室循环液以产生酸碱维持酸碱条件,所述极室循环液为硫酸钠溶液。
[0027]优选地,所述极室循环液为3?150mg/L的硫酸钠。
[0028]装置每运行一周更换一次极室循环液。更换下来的极室循环液可作为低浓度的酸或碱加以回收利用。
[0029]优选地,阳极区(I)的阳极材料为石墨电极板,阴极区(7)的阴极材料为不锈钢电极。
[0030]本发明上述三维电极装置在处理含盐废水、有机物废水或高盐有机物废水方面的应用,也在本发明的保护范围之内。
[0031]具体应用的方法,也即一种废水同步连续脱盐除有机污染物的绿色水处理电化学方法,包括如下步骤:
51.废水进行预曝气处理;
52.利用上述三维电极装置DSR0TDE进行处理
521.预曝气处理后的废水由废水入口(11)分别进入有机物处理区(3)和浓水区(4)
中;
522.由有机物处理区(3)进入的废水,经设置的若干连接管(10),在直流电场的作用下依次经过有机物处理区(3)、阳离子交换区(2)、有机物处理区(5)、阴离子交换区(6),最后经处理水排出口(12)排出装置,即完成废水的同步脱盐和除有机物;由浓水区(4)进入的废水在整个废水处理的过程中,逐渐连续地成为浓水,通过浓水排出口( 13)排出。
[0032]优选地,步骤SI所述废水先经过预曝气处理30min。在处理含盐有机物废水过程中,废水首先经过预曝气处理,使废水中含有足够的溶解氧后,废水再由栗的推力下进入装置中,在直流电场的作用下,废水分别经过OFR区、阳离子树脂区、以及阴离子树脂区并向出水口方向流动,最后,经处理后的废水被连续地通过出水口排出装置外,从而实现同步脱盐除有机物的目的。
[0033]优选地,要保证步骤S21中进入有机物处理区(3)和浓水区(4)的水流速或水量相同;或者保证步骤S22中排出处理水和排出浓水的速度或量相同。
[0034]优选地,步骤S22所述直流电场的强度为0.4?1.5V/cm。
[0035]更优选地,处理过程中直流电场的强度为0.6V/cm。
[0036]优选地,处理过程中处理温度为25?35°C。
[0037]具体地,步骤SI所述废水为高盐有机物废水。本发明所提供的三维电极装置尤其适用于高盐有机物废水的处理,能够连续的同步脱盐除有机物。而同时,对于普通的含盐废水或有机物废水同样具有很好的处理效果。
[0038]本发明上述公开的三维电极装置(DSR0TDE)是经过大量研究和探索得出的,针对电去离子技术(EDI)和三维电极法(TDE)难以推广应用于处理含盐有机物废水的缺陷,在本发明人前期的发明专利《一种三维电极的粒子电极催化剂填料及其制备方法ZL200410077704.5》的基础上,对EDI进行技术架接改造,巧妙的将EDI和TDE两种技术优势相互融合,扬长避短,采用OFR电催化单元除去有机污染物,以及极室单元产生酸碱,来保证离子交换树脂的在线脱盐,从而实现DSR0TDE装置连续同步除盐除有机物的目的。具体该装置包括了离子交换树脂单元(其内部装有离子交换树脂)、极室单元和OFR电催化单元(其内部装都有OFR专用填料)。
[0039]该技术的工作原理及核心首先是在装置的极室单元中放入适宜量的硫酸纳(优选为3.0?150.0 mg/L)作为极室循环液,在直流电场的作用下,一方面在极室区可产生酸或碱,可透过离子交换膜,既保证离子交换树脂可在线脱盐,又满足离子交换树脂的在线自动恢复,另一方面极室循环液电导率适中,可防止OFR电催化单元处理有机物时能耗过高(SP有效降低三维电极法运行的能耗),达到工作时能自动清洗循环畅通的目的;其次是在装置中各离子交换树脂区都装有研究筛选出的离子交换树脂填料,同时又将EDI传统的阴阳膜交错排列改为阴膜、阳膜并列排列(即阴膜置于负极区、阳膜置于正极区排列),使阳离子交换过程始终保持在酸性条件下进行,从而可有效地抑制树脂以及阴膜表面易结垢的难题,保证了在线脱盐的持久稳定性;第三是装置中各非离子交换树脂区都装有OFR专用填料,当含盐有机物废水在通过装置的各OFR电催化区时,均会发生分解废水中难生物降解有机污染物的作用,而各个非离子交换树脂区都装有OFR专用填料这样设计的目的是既可保证难生物降解有机污染物的去除,又可同时加速了离子的迀移速率,使得废水中盐离子加速向浓水区方向移动,并最终排出装置外。
[0040]在实际应用时,流入装置的含盐有机物废水在直流电场的作用下,连续分别经过OFR区、阳离子树脂区、以及阴离子树脂区,并最后排出于装置外,就可达到同步除盐除有机物的目的;另外,浓水的形成及收集区单元位于装置中部的OFR区,这样设计的目的是充分利用了在直流电场的牵引力作用下,可加速使废水中的盐离子迅速经过离子交换树脂区完成交换作用,并透过离子交换膜后,最终都会汇集于装置的浓水区。
[0041]本发明具有以下有益效果:
本发明通过极室单元产生酸碱技术、离子交换树脂在线脱盐技术、抑制树脂及离子交换膜表面易结垢技术、电催化三维电极处理有机物技术的巧妙设计,克服了 EDI和三维电极法难以推
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