采用中水水源的循环水外排废水处理方法与流程

1.本发明属于工业水处理技术领域，涉及一种采用中水水源的循环水外排废水处理方法。


背景技术：

2.火力发电用水量大，占全部工业用水量的20％。国家鼓励利用城市污水处理厂的中水或其它废水。中水是指城市污水经厌氧、好氧二级生化处理，出水水质达到相关标准的再生水，常回用于冲厕、绿化、冲洗道路等中水，是保护环境、防治水污染的主要途径，是社会、经济可持续发展的重要环节。
3.中水来水经处理后补充至循环水系统，由循环水泵将冷却水从塔池输送到换热器，循环水经过换热器后经冷却塔喷淋散热后回到塔池，再次循环使用，从而形成一个水循环系统。循环水受热后会蒸发，造成蒸发损失，循环水水质含盐量会增加，为防止循环水系统腐蚀、结垢，需要进行处理。
4.城市污水经二级生化处理后，可生化有机物基本降解为二氧化碳及水，剩余大部分为高分子有机物。采用气相色谱与质谱(gc-ms)分析，有机物构成主要为chcl2、c5h4o2和c6h6o2，且含有c2h4cl2、c5h8cl2、c6h6o、c6h5no、c6h
10
o5等。另外，循环水阻垢、缓蚀剂常采用丙烯酸与马来酸酐共聚物，其相对分子量在2000-4000之间。采用中水水源的循环水排污水，具有可生化性差、总氮及含盐量高、高分子有机物不易降解、cod
cr
不达标等缺点。
5.现有技术中水水源的循环水排污水处理的方法有“uv/h2o2高级氧化预处理”、“uv/h2o2臭氧等高级氧化预处理”和“芬顿高级氧化处理”工艺。研究表明，采用uv/h2o2、臭氧等高级氧化处理工艺对难降解有机物目标不能实现，h2o2、臭氧等氧化剂残余成分影响后续处理工艺。芬顿高级氧化处理不足是：
①
处理工艺复杂，设备投资、占地及运行成本高；
②
产生大量污泥，不易处理或处理成本高。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种采用中水水源的循环水外排废水处理方法，利用常规除硬除浊与电催化氧化相结合的方法，使废水中高分子有机物降解，处理后循环水出水的cod
cr
达标，降低发电厂设备投资和运行成本，提高企业经济效益。
7.本发明的技术方案是：采用中水水源的循环水外排废水处理方法，利用中水水源的循环水外排废水处理系统进行处理。中水水源的循环水外排废水经原水调节池进行均质、均量后，通过水泵送入絮凝沉淀池中，加入除硬剂、絮凝剂和pam进行絮凝沉淀处理。絮凝沉淀处理后的循环水外排废水经水泵送至lec电催化氧化装置，通过电解催化氧化的方式破坏废水中有机物污染物的官能团结构，使有机物降解为二氧化碳和水。lec电催化氧化处理后的循环水送入循环水后处理装置进行后处理，lec电化学催化过程产生的废气送入尾气处理装置进行处理。
8.除硬剂为石灰、氢氧化钠或碳酸钠，除硬剂的加药量根据入口水质变化定。絮凝剂
为聚合铝、聚合铁或聚合铝铁，助凝剂为pam，絮凝剂加药种类和加剂量通过动态混凝试验确定。
9.中水水源的循环水外排废水经絮凝沉淀池除硬除浊后出水总硬度不高于500mg/l，悬浮物含量不高于20mg/l。lec电催化氧化装置入口废水要求cod
cr
≤200mg/l、硬度≤1500mg/l氯离子含量≥500mg/l、电导率≥5000μs/cm。出水cod
cr
≤20mg/l，氨氮为≤2.0mg/l，出水颜色为无色。
10.lec电催化氧化装置电催化氧化处理的电极间电压为5v-10v，电流为1000a-3000a，电催化氧化时间为15-30min。具体的电压、电流与被处理的水质电导率、cod
cr
及其去除率因素有关。
11.中水水源的循环水外排废水处理系统包括原水调节池、絮凝沉淀池、lec电催化氧化装置、水后处理装置和尾气处理装置。原水调节池通过水泵与絮凝沉淀池连接，絮凝沉淀池通过水泵与lec电催化氧化装置连接。lec电催化氧化装置设有出水口与尾气出口，出水口与循环水后处理装置连接，尾气出口与尾气处理装置连接。絮凝沉淀池设有除硬剂入口、絮凝剂入口和pam入口，除硬剂入口与除硬剂加药箱连接，絮凝剂入口与絮凝剂加药箱连接，pam入口与pam加药箱连接。
12.lec电催化氧化装置以钛作为阴、阳电极基材，阳电极表面涂覆-焙烧纳米涂层。涂层为采用锰、锡元素添加钌、铱、钽、铑、钯贵金属盐氧化物的高熵合金纳米粒子材料。
13.lec电催化氧化装置最显著的特点是在不同梯度位置负载不同的催化剂，多种催化剂可在电流的作用下得到激发。废水中有机物在催化剂的协同作用下直接氧化为二氧化碳和水，氨氮被直接氧化为氮气，实现以较低的处理成本对废水中有机物及氨氮进行降解，同时还可降低废水的色度。lec电催化氧化装置可根据废水的种类及浓度进行不同的选择组合，多种类催化剂的连续协同作用，可使设备得到高效稳定的运行，使得出水cod
cr
及色度都能较大幅度的去除。本发明水水源的循环水外排废水处理技术在国内尚属首次，工业试验结果表明，降解高分子有机物达到cod
cr
≤20mg/l的目标。
14.本发明采用中水水源的循环水外排废水处理方法，利用常规除硬除浊与电催化氧化相结合的方法，使废水中高分子有机物降解，处理后循环水出水的cod
cr
达标。与现有技术相比，本发明的有益效果是：
①
电催化高级氧化工艺仅消耗电能，不投加任何化学药剂，无二次污染；
②
反应为常温常压条件下进行，操作安全、简单、灵活；
③
多种类组合电能激发催化剂，可根据客户需求自由组合，高效稳定；
④
催化剂载体为稳定态合金无消耗，组分化学性质稳定无毒，寿命长可重复使用，保证催化反应持久高效；
⑤
无污泥产生，设备投资和运行成本低。
附图说明
15.图1为采用中水水源循环水外排废水处理系统的示意图；
16.图2为lec电催化氧化装置氧化催化过程的示意图；
17.其中：1—原水调节池、2—絮凝沉淀池、3—lec电催化氧化装置、4—水后处理装置、5—尾气处理装置、6—除硬剂入口、7—絮凝剂入口、8—pam入口。
具体实施方式
18.下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
19.采用中水水源循环水外排废水处理系统，如图1所示，包括原水调节池1、絮凝沉淀池2、lec电催化氧化装置3、水后处理装置4和尾气处理装置5，lec电催化氧化装置的型号为：lec-tax-900。原水调节池通过水泵与絮凝沉淀池连接，絮凝沉淀池通过水泵与lec电催化氧化装置连接，lec电催化氧化装置设有出水口与尾气出口，出水口与循环水后处理装置4连接，尾气出口与尾气处理装置连接。絮凝沉淀池2设有除硬剂入口6、絮凝剂入口7和pam入口8，除硬剂入口与除硬剂加药箱连接，絮凝剂入口与絮凝剂加药箱连接，pam入口与pam加药箱连接。lec电催化氧化装置以钛作为阴、阳电极基材，阳电极表面涂覆-焙烧纳米涂层。涂层为采用锰、锡等元素添加钌、铱、钽、铑、钯等贵金属盐氧化物的高熵合金纳米粒子材料。
20.本发明采用中水水源的循环水外排废水处理的方法为，中水水源的循环水外排废水经原水调节池1进行均质、均量处理，中水水源的循环外排水水质分析数据如表1所示。均质、均量处理后的外排废水用水泵送入絮凝沉淀池2中，通过除硬剂入口6加入除硬剂石灰，通过絮凝剂入口7加入絮凝剂，同时通过pam入口加入pam进行絮凝沉淀处理。通过动态混凝试验确定选择聚合铝、聚合铁或聚合铝铁，以及除硬剂的加药量。絮凝沉淀处理后的外排废水经水泵送至lec电催化氧化装置3，通过电解催化氧化的方式破坏废水中有机物污染物的官能团结构，使有机物降解为二氧化碳和水。lec电催化氧化处理后的循环水送入循环水后处理装置4进行后处理，lec电化学催化过程产生的废气送入尾气处理装置5进行处理。ec电催化氧化装置出水口的水质分析结果见表2.
21.表1采用中水水源的循环外排水水质分析
22.项目ph电导率硬度氨氮cod
cr
氯离子单位 μs/cmmg/lmg/lmg/lmg/l水质7.317180205011.21181489
23.表2中水水源的循环水外排废水处理出水水质分析
[0024][0025]
中水水源循环水外排废水处理的运行参数为：lec电催化氧化装置入口cod
cr
≤200mg/l、硬度≤1500mg/l(硬度高低与化学清洗周期呈反相关)、氯离子含量≥500mg/l、电导率≥5000μs/cm。电催化氧化处理的电压5v-10v、电流1000a-3000a，电压、电流与被处理的水质电导率、cod
cr
及其去除率等因素有关。电催化氧化处理的时间与电压、电流有关，一般为15-30min，最佳时间需要针对具体水样通过试验确定。
[0026]
废水经高效絮凝沉淀池除硬除浊后，出水总硬度不高于500mg/l，悬浮物含量不高于20mg/l。表2结果表明，电催化氧化处理20min，出水cod
cr
为19.65mg/l，cod
cr
去除率为83.3％；氨氮为1.8mg/l，去除率达到83.9％；出水颜色为无色。实现了降解高分子有机物cod
cr
≤20mg/l的目标。
[0027]
lec电催化氧化技术基于高级氧化处理技术原理，微通道催化氧化过程中生成自由基、强氧化粒子、氧化性自由基(
·
oh、
·
o2、so4
·-、h2o2、o3、ocl-等)，与废水中的有机污染物无选择地快速发生链式反应，进行氧化降解，提高b/c比，将难生化降解的大分子有机物彻底分解为co2和h2o等简单的无机分子，降解cod
cr
。处理过程中电子转移只在电极及废水组份间进行，氧化反应依靠体系产生的氧化性自由基进行，不需外加氧化还原剂，不产生污泥，无二次污染，是清洁处理方法、环境友好的技术。氧化催化过程中示意图如图2所示，相关反应如下：
[0028]
有机废水：
①
r
·
oh
→
co2 h2o
[0029]
②
nh3
·
oh
→h
no
3- h2o
[0030]
含氯废水：
③
r clo-→
h2o co2 cl-[0031]
④
nh3 clo-→h
n2 h2o
[0032]
含硫酸盐废水：
⑤
so4·- r
→
co2 h2o
[0033]
电催化高级氧化设备电极为核心部件。钛作为阴、阳电极基材，阳电极表面经多道特殊精密工序，涂覆-焙烧16层纳米涂层，各层的处理方法不同，具有比其它电极能更好的电催化活性、更高的酸碱稳定性、耐电解氧化性能、平稳电流效率，高电流密度。微通道内分布式电极组设计更加合理，降低了连接件上的电阻，提高了电解效率，降低了能耗，免维护。表面活性层与钛基层结合的复合涂层结构，提高了阳电极的使用寿命是国标优质品的五倍以上。