一种利用印染废水化学能与电能间转换过程处理印染废水的新方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用印染废水化学能与电能间转换过程处理废水的方法，属于污水处理领域。本发明利用印染废水中含有大量强电解质溶质的特点，利用其化学能与电能间的转换过程即原电池?电絮凝?抽滤?循环的方式，利用废水自身含有的强电解质产生电流后对另外一部分废水进行电絮凝，抽滤后滤液可继续进入再循环过程。本发明的设计脱离了以通过添加额外试剂或能量对染料进行降解为主的印染废水处理思路，处理过程不需要添加任何助剂，且可通过自身体系化学能和电能间转换过程中交换的能量最大限度降低后期水处理的压力，并将废水潜在价值进行更彻底地挖掘，从而达到大规模节能减排的目的。本发明中的废水处理方法实施成本低、工艺流程简单，体系性能稳定，因而具有潜在的应用价值。
【专利说明】
一种利用印染废水化学能与电能间转换过程处理印染废水的新方法
技术领域
[0001]本发明属于环境保护类别中污水处理的技术领域，具体为一种利用印染废水化学能与电能间转换过程处理印染废水的新方法。
【背景技术】
[0002]目前，我国工业废水污染水体的现象严重，流经全国40多个大城市的河流，则有90%以上受到污染，而其中纺织印染行业排放的印染废水是我国工业系统中重点污染源之一，据不完全统计，全国印染废水每天排放量达到3 X 16?4X106m3。，同时印染废水中含有大量的有色染料、无机盐类杂质等成分，其组成复杂，处理难度大，甚至有研究者形容印染废水问题的解决是印染行业是否可以继续生存和发展的最重要因素之一。
[0003]印染废水中含有很大数量的染料含有大量的亲水集团，极易溶于水，处理过程难度极大。同时其显色度高，化学需氧量高，生化需氧量小，生化处理可能性较小。与此同时，由于印染废水的水质会随染料种类、生产品种、生产工艺、管理水平等多方面因素的不同而出现差异，因此印染废水处理过程中面临着废水水温水量变化大的特点，同时也增加了处理难度。现如今，大部分印染废水的处理需要采用吸附法、化学絮凝法、氧化还原法等多种处理方法，且针对不同水质往往需要采用完全不同的处理工艺，实际使用过程中净化工艺性价比较低。
[0004]虽然国内近年来针对印染废水降解的研究很多，但有些整体处理效率不高，有些工艺过于复杂，甚至有的会产生二次污染，无法达到全面净化污水的目的。专利CN105271594介绍了一种利用磁流体对高浓度印染废水中杂质进行絮凝的处理方法，处理速度快，效果良好，但由于磁流体价格相对较贵，因此大批量产业化推广存在一定的瓶颈。专利CN101817575A中公开了一种电絮凝回收处理脱硫污水的方法和装置，但絮凝反应器中需要加入敏化剂和聚丙烯酰胺，导致后期处理残渣难度有了一定程度的提升。专利CN105330104介绍的一种基于电絮凝的污水处理工艺，不需要添加任何絮凝剂，直接在污水中通入电极对其本身进行电絮凝处理，但由于电流需要外部接入，因此需要对企业原有的污水处理装置进行全面改进升级，间接导致成本增加。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用印染废水化学能与电能间转换过程处理印染废水的新方法。新方法处理过程简单，且通过该法处理过的印染废水脱色率良好，变废为宝，在不增加或者尽可能少增加能耗的基础上，最大程度挖掘了印染废水的残余使用价值。由于新方法利用了印染废水自身化学能与电能间的循环转换过程，因此只需要控制包括废水PH值在内的一些基本参数即可，省却了另外添加絮凝剂的过程，进一步保证了产品配方的连续性。通过该方法处理过的印染废水中脱色率良好，处理速度迅速，新方法具有技术工艺简洁，整体体系技术性能稳定等特点。
[0006]本发明所采用的技术方案，一种利用印染废水化学能与电能间转换过程处理印染废水的新方法，该方法包括的具体步骤为:将含有大量盐类强电解质的印染废水做为电解质主体，并在以其为基础的体系中添加合适材料的电极构成液流型原电池，其中电极材料为锌、铁、石墨、碳毡、镁、铜等任意具有原电池效应的常规电极对;根据需要将多个原电池单元通过串联及并联的方式组成电池组，使其输出的电能达到合适强度的低压小电流，其中电压为0.1——10￥，电流为0.01——5A;随后将产生的电流通过合适的电极板通入另一组印染废水中进行电絮凝，其中电极材料为锌、铁、石墨、碳毡、镁、铜等任意具有原电池效应的常规电极，电絮凝反应时间为0.1—一30min，絮凝过程中通过电极旋转搅拌或磁力搅拌的方式对废水进行搅拌，可加快絮凝速度;絮凝完成后对悬浊液体系进行过滤，其中过滤方式为压滤、抽滤等，使固液相分离；固体相烘干后根据已有的方法另行处理，液体相根据不同情况选择循环进入原电池或加入新的染色过程。
[0007]本发明的有益效果体现在:
[0008](I)与传统的水处理方法相比，新方法处理过程简单，且通过该法处理过的印染废水脱色率良好，变废为宝，在不增加或者尽可能少增加能耗的基础上，最大程度挖掘了印染废水的残余使用价值。由于新方法利用了印染废水自身化学能与电能间的循环转换过程，因此只需要控制包括废水PH值在内的一些基本参数即可，省却了另外添加絮凝剂的过程，进一步保证了产品配方的连续性，因而具有巨大的潜在价值。
[0009](2)整个从液流废水原电池反应到利用原电池产生的低压电流对另外的废水进行定向地电絮凝净化处理的过程所需时间少，一次性脱色率超过85%，最终脱色率超过98%，且对反应池内其他有机杂质同时具有良好地去除作用。
[0010](3)对处理过的透明无色液相部分进行回收再利用，连续循环使用2轮，观察染色小样的效果，并对最终剩余的液体项进行分光光度计检测，结果证明经过处理后的液体中有机污染物含量极其微量，整体去除率达到90 %以上。
[0011](4)在生产过程中使用此种污水处理方式，在固液相分离后可以通过氧化一一离心一一清洗一一抽滤一一烘干一一研磨的方式将其中不溶于水有色固相部分进行回收，彻底对废水进行物理脱色，提高产品在市场的竞争能力。
【具体实施方式】
[0012]下面将结合实施例进一步阐明本发明的内容，但这些实施例并不限制本发明的保护范围。
[0013]实施例1:
[0014]I)将活性红2BF染料溶于自来水中，加入10g/L的氯化钠用以模拟印染废水中高盐度的环境。
[0015]2)调节PH值中和过高的氢氧根浓度并使整体PH值达到不高于10的标准即可。
[0016]3)将模拟废水染液分入两部分中，其中一部分包含N个小池子，每个池子中放置一对锌/碳毡电极对。将印染废水原电池单电池根据不同方式串联或并联后，正负电极各自接出导线，导线另一端各连接一块石墨电极板，形成一对石墨对电极。
[0017]4)将此石墨对电极插入另外一部分废水所在的池中，随着输出电流不同，第二部分模拟印染废水池中以不同速度出现了大量絮状沉淀。
[0018]5)5min一一20min后将石墨对电极取出并对混合相进行抽滤，固相部分单独处理，液相部分根据脱色情况循环进入原电池电解液中或直接回收利用进行新一轮染色。
[0019]实施例2:
[0020]将实施例1步骤I中活性红2BF调整为亚甲基蓝，其余同实施例1，串并联方式根据实际情况略作调整。
[0021]实施例3:
[0022]将实施例1步骤I中活性红2BF调整为直接型翠兰染料，其余同实施例1，串并联方式根据实际情况略作调整。
[0023]实施例4:
[0024]将实施例1步骤I中活性红2BF调整为靛蓝染料染色废液，其余同实施例1，串并联方式根据实际情况略作调整。
[0025]性能测试例5:
[0026]使用Thermo Scientific Evolut1n 220紫外可见分光光度计测定四种实施例处理前和处理后的模拟印染废水在200-800nm范围的吸收光谱，结果显示处理前后废水样品吸光度差别大，紫外光区图谱显示液相中的有机溶质大幅度减小或基本消失。通过对实验结果定量定性分析后可得出结论:经过新方法处理后的印染废水与之前未处理的样本相比，一次脱色率均超过95 %，平均首次COD去除率超过85 %，方法工艺简单，无需对原有企业设备进行大幅度修改，可以最大限度挖掘印染废水剩余价值，达到大规模节能减排的目的。
【主权项】
1.一种利用印染废水化学能与电能间转换过程处理印染废水的新方法，其特征是，利用印染废水中含有大量强电解质溶质的特点，通过其化学能与电能之间的转换过程即原电池一一电絮凝(低压小电流)一一抽滤一一再循环的方式，使印染废水自身含有的强电解质形成原电池单元的电解液;在电解液里加入适当电极，电极材料可使用锌、铁、石墨、碳毡、镁、铜等任意具有原电池效应的常规电极对;将一定数量的原电池单元进行串联或者并联后对另外一部分废水进行低压小电流电絮凝，絮凝时间为0.05—一2小时；将固液相分离后，固液相分离的方法可使用抽滤、压滤、离心等，滤出的液相可继续进入再循环过程。2.根据权利要求1所述的印染废水化学能与电能间转换过程处理印染废水的新方法，其特征是，所选用的电极材料是锌、铁、石墨、碳毡、镁、铜等任意具有原电池效应的常规电极对。3.根据权利要求1所述的印染废水化学能与电能间转换过程处理印染废水的新方法，其特征是，所选用的对第二部分染料进行电絮凝的电极对是锌、铁、石墨、碳毡、镁、铜等类型的常规电极板。4.根据权利要求1所述的印染废水化学能与电能间转换过程处理印染废水的新方法，其特征是，每个原电池单元内电极对的数量为I——20对，电极对数量适度增加可加大原电池单元的电流输出能力。5.根据权利要求1所述的印染废水化学能与电能间转换过程处理印染废水的新方法，其特征是，所述原电池单元中可以加置盐桥以增大原电池输出电能功率，也可不加盐桥以增大水循环的速度。
【文档编号】C02F1/463GK105905994SQ201610283499
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】赵晋, 韩旭, 韩振邦, 景文玥, 李锦芳, 张仁杰, 朱若英
【申请人】天津工业大学