一种同步处理综合废水的方法与流程

1.本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种同步处理综合废水中锰、氨氮和cod的方法。


背景技术：

2.近年来，随着科技的高速发展，工业废水以及生活污水的处理问题日益突出。现有的污水处理技术主要有物理沉降、浮力上浮、离心分离、过滤、膜分离和电化学方法等。但现有的污水处理技术都有其自身的特点及适用范围。
3.在实际生产及生活中产生的污水含有多种污染物质，尤其部分工业废水中还含有锰等重金属的综合性废水，很难通过简单的沉降和分离达到分离污染物的目的。在现有的处理工艺中，通常需要经过复杂的工艺流程，对综合性废水进行处理。不但工艺复杂，处理效果不理想，并且还会产生废液废渣等难以处理的二次污染物。尤其是工业废水中含有多种污染物，成分复杂，在水体中不易处理，由于处理废水而其排出的固体废物和废气同样对人类和环境造成污染。
4.电氧化技术作为处理综合废水的一种方法，具有其他处理方法不具有的优势，从而受到了人们的广泛关注。通过外加电场的作用，设计电极反应过程，达到针对性去除废水中污染物或回收的目的，装置简单，工艺灵活。但是针对不同的综合性废水，现有的电氧化技术无法满足目前工业及生活污水的处理。
5.因此，目前急需一种能够同时处理含锰和氨氮的综合性废水处理方法，工艺简单，能够回收锰，不产生二次污染的一种工艺方法。


技术实现要素：

6.为解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，得到一种同步处理综合废水的方法，通过设计电氧化工艺，实现同步去除废水中锰、氨氮和cod的目的，并且通过控制处理条件，能够回收综合废水中含锰物质，不会产生多种成分的废液废渣，避免产生二次处理复杂的问题，能够满足工业生产的需求，从而完成本发明。
7.本发明的目的在于提供一种同步处理综合废水的方法，所述方法通过电氧化同步处理废水中的锰、氨氮和cod。
8.所述方法具体包括以下步骤：
9.步骤1、对综合废水进行预处理，得到废水ⅰ；
10.步骤2、电氧化处理废水ⅰ，得到废水ⅱ；
11.步骤3、对废水ⅱ进行沉淀分离，得到待排放废水。
12.本发明提供的同步处理综合废水的方法具有以下有益效果：
13.(1)本发明中的废水处理方法主要针对综合性废水，能够一步去除废水中的含锰物质、氨氮和cod，完成废水处理，达到排放标准，进一步降低排放的废水中锰含量、氨氮含量和cod含量。
14.(2)经过本发明的处理后，能够分离得到高纯度的锰渣，实现锰的回收利用。
15.(3)本发明中废水处理方法，无复合产物生成，转化后的产物可以回收利用，如锰渣和co2，其余产物可直接进行排放。
16.(4)本发明中的废水成复杂，本发明中的工艺避免使用复杂的工艺流程，处理方法简单，设备要求低，无需额外添加处理剂，不会产生二次污染或其他废渣，能够进行批量处理。
具体实施方式
17.下面通过具体实施方式对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
18.本发明主要针对含锰、氨氮和cod的综合性废水进行处理，可以实现电氧化同步处理多种污染物，并且产物可以回收利用或者直接排放，不会产生二次污染，适合工业化的生成。
19.随着科技工业的发展，工业生产中通常会产生含有多种污染的综合性废水，水质复杂。本发明针对含有锰、氨氮和cod等物质的废水进行处理，现有的废水处理存在工艺复杂，条件控制严格，容易产生二次废渣等问题。
20.本发明提供了一种同步处理综合废水的方法，所述方法通过电氧化同步处理废水中的锰、氨氮和cod，具体包括以下步骤：
21.步骤1、对综合废水进行预处理，得到废水ⅰ。
22.在本发明中，针对综合废水进行处理，所述综合废水包含锰、无机氨氮和cod。
23.在本发明中，所述综合废水中含有锰、氨氮和cod。其中，锰离子含量为2
‑
400mg/l，优选为7
‑
40mg/l；无机氨氮含量为40
‑
600mg/l，优选为60
‑
500mg/l，更优选为80
‑
400mg/l；cod为120
‑
300mg/l，优选为160
‑
230mg/l。
24.在综合废水排入电解池前，过滤去除废水中的泥沙等不溶性物质。去除后，利用ph调节剂调节综合废水的ph值。所述ph调节剂包括酸性调节剂，所述酸性调节剂选自无机酸的一种或几种，优选选自盐酸、硝酸、硫酸和磷酸中的一种或多种，更优选为盐酸。所述ph调节剂还包括碱性调节剂，所述碱性调节剂选自氢氧化物、钙盐、钙的氧化物、镁盐和镁的氧化物一种或几种，优选选自石灰石、氧化钙、强碱、过氧化钙和氢氧化钙中的一种或几种，更优选为强碱和/或氧化钙配合使用。加入ph调节剂后，优选在搅拌或超声条件下进行反应。
25.本发明中，优选使用强碱与氧化钙配合调节废水ph值，如氢氧化钠等强碱，能够实现快速调节，而氧化钙在水体系中溶解度较小，在废水ph值变化后进行缓慢调节。
26.所述ph调节剂的平均粒度为0.01
‑
1mm。ph调节剂的粒度能够直接影响其活性及其在废水中的分散情况。
27.调节后，所述综合废水的ph值为3
‑
12，优选为3
‑
5或8
‑
10，更优选为8
‑
10。本发明中，由于综合废水水质复杂，ph值对废水的处理过程有着多方面的影响。
28.所述综合废水的ph值直接影响废水锰离子氧化和沉降。另外，在不同的ph值环境下氨氮的存在状态不同，随着ph值的增大，增大氨氮从氨离子向游离态(nh3)转变，而游离态的氨更容易被氧化，并且碱性环境的废水更有利于废水处理过程中活性氯的循环转化。但是，碱性过强会影响活性氯的活性，还会影响cod的电氧化过程。因此，本发明中，需要严
格控制综合废液的ph值的调节过程。
29.步骤2、电氧化处理废水ⅰ，得到废水ⅱ。
30.将废水ⅰ导入电解池，进行电氧化处理。所述电解池包括池体、阳极板和阴极板。
31.所述电解池阳极板选自石墨电极或涂层钛阳极(dsa极板)，优选为涂层钛阳极，更优选为ti/ruo2‑
iro2阳极或ti/ruo2‑
iro2‑
sno2阳极，使用石墨和涂层钛阳极较现有的其它电极能够促进电氧化去除污水中的污染物，尤其是使用涂层钛阳极能够进一步降低废水中污染物的含量。所述阴极板选自不锈钢阴极板或钛网。
32.所述电解池的电流密度为8
‑
60ma/cm2，优选为10
‑
42ma/cm2，更优选为12
‑
24ma/cm2。电流密度越大，电子的转移速率越快，单位内所产生的具有氧化作用的活性中间产物越多，锰、氨氮和cod的去除效果也越好；但达到一定程度后电流密度的增大，处理速率趋于稳定，并且电流密度过大还会增加能耗。
33.所述电解池的阴阳极板面积与极板间距比为6
‑
50cm，优选为8
‑
20cm，更优选为10
‑
15cm。
34.在电解过程中，溶液中的cl
‑
在极板阳极被氧化后会引发一系列的反应，生成大量活性中间产物，如氯气、次氯酸或者次氯酸根，电解过程中还会产生羟基自由基，能完成对综合废水中二价锰离子、氨氮和cod的氧化。
35.在本发明中，综合废水中氯离子含量为0.5
‑
8g/l，优选为1
‑
4g/l，更优选为1.2
‑
3g/l。在本发明的综合废水中，存在一定量的氯，能够在后续的处理过程中提供活性氯。在本发明中的一种优选实施方式中，根据复合水质中各成分的变化，通过向综合废水中加入氯源，调节综合废水中的氧化成份，即对活性氯的含量进行调节。所述氯源选自氯气、氯盐中的一种或多种，优选为氯盐。
36.在电氧化过程中，随着氯离子浓度的增大，产生的活性物质增多有利于提高处理速率，促进综合废水中各污染物质的减少，但是氯离子浓度过高容易造成氯气溢出，造成安全隐患。
37.在本发明的电氧化过程中，废水中的二价锰离子被氧化生成四价锰，可以从废水中沉降分离出来。废水中的氨氮被氧化后生成氮气，脱离废水，cod经氧化后生成二氧化碳和水。
38.收集电解过程中产生的气体，先通过碱性吸收池，剩余的氮气可直接排放。
39.步骤3、对废水ⅱ进行沉淀分离，得到待排放废水。
40.在电氧化处理结束后，分离废水ⅱ中的不溶性物质，得到待排放废水。所述分离方法为过滤或离心，任选地，使用压滤设备进行分离。该过程中分离的不溶性物质主要成份为锰的沉淀物。分离出去的锰可以转入锰回收工序。
41.电氧化结束后，废水的ph值会有所降低，如果处理后废水的ph值为6.5
‑
8，可直接排放，如果ph值小于6.5，需要利用ph调节剂调节废水的ph值，所述ph调节剂如步骤1中所述。并且，在ph值大于8的环境下，有利于锰的沉降去除，进一步降低处理后废水中的锰含量。
42.所述待排放废水中，锰含量小于0.2mg/l，氨氮含量小于15mg/l，cod含量小于100mg/l。
43.本发明中针对含锰、氨氮和cod的综合性废水进行处理，提供了一种同步处理综合
废水的方法，能够一步去除废水中的含锰、氨氮和cod，完成废水处理，达到排放标准，使废水中的锰含量进一步降低。工艺简单，设备要求低，无需额外添加处理剂，不会产生二次污染或其他废渣，能够进行批量处理。
44.实施例
45.实施例1
46.取某含锰综合废水进行分析，其中，锰离子浓度为33.5mg/l，无机氨氮浓度为350mg/l，cod为190mg/l，氯离子浓度为1200mg/l。
47.取2000ml废水置于电解池中，加入11g氧化钙，在室温下，搅拌反应0.5h后，ph值为10。
48.采用ti/ruo2‑
iro2网状钛基极板作为阳极板，采用不锈钢板为阴极板，使极板间间距为10cm，调节电流密度为20ma/cm2，电氧化处理3h。
49.将处理后的废水导入沉降池，沉淀后，进行过滤分离，得到待排放废水。测试待排放废水的ph值、锰离子含量、氨氮含量及cod值，测试结果如表1所示。
50.表1：
[0051][0052]
实施例2
[0053]
按照实施例1中的方法进行处理废水，区别仅在于：向电解池中加入9g氧化钙，在室温下，搅拌反应0.5h后，ph值为9.5。测试待排放废水的ph值、锰离子含量、氨氮含量及cod值，测试结果如表2所示。
[0054]
表2：
[0055][0056]
实施例3
[0057]
按照实施例1中的方法进行处理废水，区别仅在于：电流密度为15ma/cm2。测试待排放废水的ph值、锰离子含量、氨氮含量及cod值，测试结果如表3所示。
[0058]
表3：
[0059][0060]
实施例4
[0061]
按照实施例1中的方法进行处理废水，区别仅在于：加入13g氧化钙，在室温下，搅拌反应1h后，ph值为11；电解时，电流密度为15ma/cm2。测试待排放废水的ph值、锰离子含
量、氨氮含量及cod值，测试结果如表4所示。
[0062]
表4：
[0063][0064]
实施例5
[0065]
按照实施例1中的方法进行处理矿井废水，区别仅在于：采用ti/ruo2‑
iro2‑
sno2网状钛基极板作为阳极板。测试待排放废水的ph值、锰离子含量、氨氮含量及cod值，测试结果如表5所示。
[0066]
表5：
[0067][0068]
以上结合具体实施方式和/或范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。