公布日：2023.11.14
申請日：2023.07.20
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/24(2023.01)N;C02F1/28(2023.01)N;C02F1/461(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F103/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N;
C02F101/20(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及一種利用鋼渣處理酸性有機廢水的方法，解決了鋼渣利用率低、隨意堆放的問題，同時解決了酸性有機廢水的處理問題。本發(fā)明方法是向電催化鋼渣反應池通入酸性有機廢水，通過鋼渣反應池處理，即可實現(xiàn)酸性有機廢水的處理。本發(fā)明創(chuàng)新了電催化鋼渣反應池的結構，通過在三維中空的陰陽極中填加鋼渣有效地提高了電催化的處理效果，廢水中的有機物可以先通過鋼渣吸附，然后再進行電催化氧化。本發(fā)明通過鋼渣吸附廢水中的有機物與有機酸，再進行電催化氧化，提高了電催化氧化的選擇性，同時也降低了電能損耗。將鋼渣處理與廢水處理結合在一起，可大規(guī)模處理廢水的同時也實現(xiàn)了鋼渣處理，處理后的鋼渣最后全部用作水泥中，無任何殘留污染物。
權利要求書
1.一種利用鋼渣處理酸性有機廢水的方法，其特征在于包括以下步驟：（1）酸性有機廢水進入曝氣池進行曝氣處理；（2）經過曝氣池處理后，酸性有機廢水進入緩沖池；（3）酸性有機廢水由緩沖池進入電催化鋼渣反應池；（4）電催化鋼渣反應池出水達標進入下個工序。
2.根據權利要求1所述的利用鋼渣處理酸性有機廢水的方法，其特征在于：所述曝氣池體積為10m3，控制進水流速為0.5-10m3/h，在曝氣池底部裝有微孔擴散曝氣裝置，控制孔徑為200-300um，曝氣池的氣泡由納微氣泡泵提供，通過納微氣泡泵提供10nm-100μm的超微氣泡，更有利于曝氣池的去除效果。
3.根據權利要求1所述的利用鋼渣處理酸性有機廢水的方法，其特征在于：所述的緩沖池用于調節(jié)水量，調節(jié)池的體積為10m3，控制流速0.5-10m3/h。
4.根據權利要求1所述的利用鋼渣處理酸性有機廢水的方法，其特征在于：所述的電催化鋼渣反應池體積為10m3，控制廢水流速為0.5-10m3/h，電催化鋼渣反應池中電流密度為0.1-20A/m2，陰陽極有效處理面積為1m2，進水pH值為1-6，出水pH值為7-8。
5.根據權利要求1所述的利用鋼渣處理酸性有機廢水的方法，其特征在于：電催化鋼渣反應池陽極為中空的多層三維鈦涂釕金屬網，金屬網的孔徑在10-100um，在三維鈦涂釕網內填裝堿性鋼渣，鋼渣粒徑大于500um，電催化鋼渣反應池的陰極為中空的多層三維鈦金屬網，金屬網的孔徑在10-100um，在三維鈦網內填裝堿性鋼渣，鋼渣粒徑大于500um。
6.根據權利要求1所述的利用鋼渣處理酸性有機廢水的方法，其特征在于：所述的電催化鋼渣反應池中，酸性有機廢水在電催化鋼渣反應池中采用折流方式，最大化的增加了酸性有機廢水在鋼渣反應池的停留時間，通過折流方式廢水中的有機物可以最大限度的吸附在鋼渣上，然后在電催化的作用下再進行電催化氧化。
7.根據權利要求1所述的利用鋼渣處理酸性有機廢水的方法，其特征在于：所述的電催化鋼渣反應池的陰陽極為交錯布置的多層三維網狀結構，中間的空隙用于填充廢棄的堿性鋼渣，通過鋼渣的堿性來調節(jié)酸性廢水的pH值，鋼渣的多孔結構可以有效吸附廢水中的有機物。
8.根據權利要求1所述的利用鋼渣處理酸性有機廢水的方法，其特征在于：所述的電催化鋼渣反應池中，根據水質變化更換不同類型的鋼渣，進而滿足出水要求。
9.根據權利要求1-8任一所述的利用鋼渣處理酸性有機廢水的方法，其特征在于：電催化鋼渣反應池中三維中空陰陽極中填充的鋼渣吸附飽和后可以用作水泥填充物，通過高溫焙燒后，內部吸附的部分未被高級氧化的有機物全部達標排放，真正實現(xiàn)綠色高效的利用。
10.根據權利要求1-8任一所述的利用鋼渣處理酸性有機廢水的方法，其特征在于：所述曝氣池、緩沖池、電催化鋼渣反應池的進出口流量均由控制系統(tǒng)控制，控制系統(tǒng)能夠實時接收到各個單元的流量變化，通過控制系統(tǒng)控制每個單元的進出水流量；曝氣池、緩沖池、電催化鋼渣反應池的進出口均裝有在線COD檢測儀、pH儀，在線檢測儀與控制系統(tǒng)連接，控制系統(tǒng)能夠實時控制各個單元的出口參數(shù)變化；控制系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測各單元出水水質變化，實時動態(tài)調整各單元運行，保證出水指標正常；所述的控制系統(tǒng)能夠根據進水水質的COD與pH值，調節(jié)曝氣池、緩沖池、電催化鋼渣反應池的進出水流量；控制系統(tǒng)還能根據進水水質的COD與pH值調節(jié)電催化的電流密度。
發(fā)明內容
本發(fā)明旨在提供一種針對酸性有機廢水的處理方法，即一種利用鋼渣處理酸性有機廢水的處理方法。用于處理酸性有機廢水，處理酸性有機廢水無需額外投加堿中和，既可一步實現(xiàn)廢水的處理的同時，又可充分利用鋼渣，實現(xiàn)變廢為寶的目的。
本發(fā)明一種利用鋼渣處理酸性有機廢水的處理方法如下：一種利用鋼渣處理酸性有機廢水的方法，包括以下步驟：（1）酸性有機廢水進入曝氣池進行曝氣處理；（2）經過曝氣池處理后，酸性有機廢水進入緩沖池；（3）酸性有機廢水由緩沖池進入電催化鋼渣反應池；（4）電催化鋼渣反應池出水達標進入下個工序。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，所述曝氣池體積為10m3，控制進水流速為0.5-10m3/h，在曝氣池底部裝有微孔擴散曝氣裝置，控制孔徑為200-300um，曝氣池的氣泡由納微氣泡泵提供，通過納微氣泡泵提供10nm-100μm的超微氣泡，更有利于曝氣池的去除效果。曝氣池主要為了去除廢水中的懸浮固體以及油類，具體包括藻類、植物殘體、細小膠粒和纖維，通過向曝氣池內釋放高度分散的小氣泡，使其粘附廢水中細小的輕質固體或者油類，從而使固體小顆粒密度減輕進而浮至水面，然后通過刮板進行收集處理實現(xiàn)物理分離。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，所述的主要為了提供調節(jié)水量的作用，調節(jié)池的體積為10m3，控制流速0.5-10m3/h。系統(tǒng)監(jiān)測到鋼渣反應池出水COD高于設置值后，控制系統(tǒng)控制鋼渣反應池進水流量，提高電催化鋼渣反應池中復合極板的電流密度，減少曝氣池進出水流量，曝氣池中部分廢水進入到緩沖池中。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，所述的電催化鋼渣反應池體積為10m3，控制廢水流速為0.5-10m3/h，電催化鋼渣反應池中電流密度為0.1-20A/m2，陰陽極有效處理面積為1m2，進水pH值為1-6，出水pH值為7-8。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，鋼渣反應池陽極為中空的多層三維鈦涂釕金屬網(如圖3所示)，金屬網的孔徑在10-100um，在三維鈦涂釕網內填裝堿性鋼渣，鋼渣粒徑大于500um，鋼渣反應池的陰極為中空的多層三維鈦金屬網，金屬網的孔徑在10-100um，在三維鈦網內填裝堿性鋼渣，鋼渣粒徑大于500um。根據進水水質的不同，鋼渣反應池的陰極還可以換成石墨等其他陰極材料。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，所述的電催化鋼渣反應池(如圖2所示)中，酸性有機廢水在電催化鋼渣反應池中采用折流方式，最大化的增加了酸性有機廢水在鋼渣反應池的停留時間，通過折流方式廢水中的有機物可以最大限度的吸附在鋼渣上，然后在電催化的作用下再進行電催化氧化。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，所述的鋼渣反應池通過檢測系統(tǒng)檢測出曝氣池出口COD與pH值，根據曝氣池出口水質與鋼渣反應池出口水質要求設定值，實時調整鋼渣反應池的流量與陰陽極板的電流密度。酸性有機廢水進入鋼渣反應池后，采用折流方式流經鋼渣反應池的極板，鋼渣反應池的陰陽極板為填充的多層堿性鋼渣，鋼渣中的堿性物能夠有效中和酸性廢水。由于鋼渣是多孔材料，可以吸附廢水中的有機物，然后再被電催化氧化分解。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，所述的電催化鋼渣反應池的陰陽極為交錯布置的多層三維網狀結構，中間的空隙用于填充廢棄的堿性鋼渣，通過鋼渣的堿性來調節(jié)酸性廢水的pH值，鋼渣的多孔結構可以有效吸附廢水中的有機物。
本發(fā)明中，所述的電催化鋼渣反應池中，根據水質變化更換不同類型的鋼渣，進而滿足出水要求。
本發(fā)明中，鋼渣反應池中三維中空陰陽極中填充的鋼渣吸附飽和后可以用作水泥填充物，通過高溫焙燒后，內部吸附的部分未被高級氧化的有機物全部達標排放，真正實現(xiàn)綠色高效的利用。
作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，所述曝氣池、緩沖池、電催化鋼渣反應池的進出口流量均由控制系統(tǒng)控制，控制系統(tǒng)能夠實時接收到各個單元的流量變化，通過控制系統(tǒng)控制每個單元的進出水流量；曝氣池、緩沖池、電催化鋼渣反應池的進出口均裝有在線COD檢測儀、pH儀，在線檢測儀與控制系統(tǒng)連接，控制系統(tǒng)能夠實時控制各個單元的出口參數(shù)變化；控制系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測各單元出水水質變化，實時動態(tài)調整各單元運行，保證出水指標正常；所述的控制系統(tǒng)能夠根據進水水質的COD與pH值，調節(jié)曝氣池、緩沖池、電催化鋼渣反應池的進出水流量；控制系統(tǒng)還能根據進水水質的COD與pH值調節(jié)電催化的電流密度。
所述的控制系統(tǒng)主要在曝氣池、緩沖池、電催化鋼渣反應池進出口均裝有在線COD檢測儀、pH儀，在線檢測儀與控制系統(tǒng)連接，控制系統(tǒng)能夠實時控制各個單元的出口參數(shù)變化。控制系統(tǒng)能夠根據各個處理單元出口設定指標進行流量、電流密度、反應時間的調整，進而保證出水指標合格。
本發(fā)明的酸性有機廢水經過曝氣池、緩沖池、電催化鋼渣反應池后能夠有效處理廢水中的有機物。
本發(fā)明所述的鋼渣反應池處理酸性有機廢水與其他酸性有機廢水處理方法對比，鋼渣本身為廢棄物亟需處理，現(xiàn)將鋼渣用作酸性有機廢水處理，具有價格低廉、操作簡單，變廢為寶等特點。對比其他高級氧化方法，例如臭氧氧化需要額外投加堿，用于調節(jié)廢水pH值，大多數(shù)高級氧化需要在堿性環(huán)境下才能催化產生更多的羥基自由基，羥基自由基(HO▪)的氧化電位達2.8V，僅次于最強的氟(3.06V)，是臭氧的1.35倍。由于氟有污染，因此以羥基自由基為氧化劑的高級氧化技術，在理論上和實踐上都是最合適的，它不僅氧化力強，反應速度快(鏈式反應)，而且無污染，是最佳的綠色氧化劑或綠色的氧化技術從而保證高級氧化效果。為了保持堿性環(huán)境，多數(shù)高級氧化需要投加堿。
本發(fā)明所述的電催化鋼渣反應池，創(chuàng)新了電催化鋼渣反應池的結構，通過在三維中空的陰陽極中填加鋼渣有效地提高了電催化的處理效果，廢水中的有機物可以先通過鋼渣吸附(如圖4所示)，然后再進行電催化氧化。吸附后有機物的鋼渣在電催化氧化下，有機物能夠快速氧化，促使鋼渣吸附有機物(如圖4所示)平衡向右移動。對比常規(guī)的電催化，陽極是將水中所有接觸到陽極板的物質進行氧化，造成一定的電能損耗。而本發(fā)明通過鋼渣吸附廢水中的有機物與有機酸，再進行電催化氧化，提高了電催化氧化的選擇性，同時也降低了電能損耗。
本發(fā)明方法對酸性有機廢水有以下獨特的優(yōu)勢：1.改變了鋼渣僅用于吸附廢水中有機物與重金屬的作用，吸附后鋼渣還作為污染物無法處理，本發(fā)明鋼渣吸附效果下降后，鋼渣摻入水泥焙燒，有機物徹底被處理，鋼渣全部用作水泥生產，無任何污染。
2.創(chuàng)新了電催化氧化的結構，利用廢棄的鋼渣的多孔結構，可以有效吸附酸性有機廢水中的有機物，為三維陽極板提供多個催化活性位點。酸性有機廢水由原來的在電催化極板上接觸反應，改為先吸附在鋼渣上，然后再催化，大幅提高電催化效果。
3.改變了簡單的將鋼渣投加到反應池的模式，將原來僅用鋼渣的吸附作用與堿性，改為鋼渣處理與廢水處理有機的結合在一起，解決鋼渣處理問題的同時也實現(xiàn)了酸性有機廢水的處理。
4.經過電化學氧化，大分子有機物可被降解為小分子有機物，適用于后續(xù)的深度去除有機物和脫鹽處理裝置的進水要求，明顯提高后續(xù)工藝的處理效率。
5.在常溫常壓、不需要調節(jié)pH的條件下進行；利用鋼渣處理酸性有機廢水，不需要額外投加堿，同時也為了保證出水的酸堿度合適，進而不影響后續(xù)處理工藝。
6.不要額外添加氯化鈉、硫酸鈉等可溶性鹽；對電化學反應中產生的尾氣進行了有效吸收，不產生二次污染；7.工藝流程短、處理效果穩(wěn)定、操作方便；所有單元可以在控制系統(tǒng)的控制下，進行自動運行，控制系統(tǒng)可以根據進水水質變化，實時動態(tài)調整各單元的進出口流量、電催化的電流密度。
（發(fā)明人：王均鳳;劉艷杰;張曼曼;張金可）
