本发明专利技术公开了一种净化高盐废水的装置及其方法；铁碳原电池反应器设置有铁室为阴极室、碳室为阳极室；铁室的电极为铁碳原电池的负极；碳室的电极为铁碳原电池的正极；铁和碳通过阴离子膜进行了分隔；铁室隔离空气，而碳室进行曝气；铁碳原电池反应器针对高盐酸性废水，采用半连续净化工艺，废水净化时间范围为4h～6h，铁室与碳室中高盐废水中有机物的去除率达到可超过98％，而碳室内的废水有机物的去除率可超过99％，同时废水处理后pH处于中性或弱碱性环境，处理后的废水不会返色，其废水处理成本范围为12.4元/m3废水～14.7元/m3废水。该技术装置与净化方法具有良好的有机物净化效果，同时也具有良好的废水净化成本优势。同时也具有良好的废水净化成本优势。同时也具有良好的废水净化成本优势。
【技术实现步骤摘要】
一种高盐废水的净化装置及其方法
[0001]本专利技术涉及一种净化高盐废水的装置和方法，属于水污染控制技术的环保领域。
技术介绍
[0002]随着工业化水平的提高，工业生产中产生了大量的高盐废水。高盐废水的来源主要有煤化工行业、石化炼油行业、电气脱硫行业和制药等行业。此类废水的典型特点是盐含量高(≥1wt％)。此外，高盐废水中还存在大量难以处理的有机污染物，它的直接排放不仅浪费了其中潜在的盐资源，还对环境造成了破坏。
[0003]高盐废水中较高的盐含量为其进行盐的资源化回收提供了良好的物质基础，但其中存在的高浓度有机物则会降低结晶分离后盐类的纯度和质量。因此，高盐废水中有机物的高效去除对盐类的资源化回收利用和高盐废水的零排放具有重要意义。
[0004]目前高盐废水的净化主要有高级氧化法、生物法和物化法三大类。高级氧化法较为严格的操作条件和高昂的成本，使其在工业上并未得到广泛的应用。生物法是目前国内外研究的热点，其优势是设备的处理量大，操作方式简单和技术成熟，但高盐废水中较高的盐含量极易导致微生物死亡，使得有机物的去除率低下。这一原因使得生物法在高盐废水净化的实际应用较为困难。物化法的普遍优点是装置简单且处理量大，目前工业实际应用中使用较多的是电解法和铁碳微电解法。电解法在净化过程中需要外加直流电源，因电解过程中存在较多的副反应致使其电效率较低，导致废水净化的能源成本较高。传统铁碳微电解法中的铁粉和炭粉处于混合状态，其pH通常在3
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4附近，导致铁材料消耗量大且容易发生废水返色现象。本申请专利即是针对高盐废水中有机物高效去除的装置及技术方法。该装置及技术方法具有流程简单、净化效率高、废水不会返色等优点。该装置及技术方法对于我国高盐废水污染治理具有广阔的市场前景。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是实现高盐废水中有机物的高效去除，为后续废水中盐的资源化回收提供条件，可为我国高盐废水的净化提供技术支持。
[0006]传统铁碳微电解装置是单一的反应池或反应塔，其中的铁粉(或铁屑)和活性碳呈混合状态。传统铁碳微电解不涉及电极和导线，也没有离子隔膜，更不能向外提供直流电源。传统铁碳微电解装置在曝气条件下，铁碳微电解以及酸反应产生的二价铁容易被氧气氧化成三价铁，而三价铁又会被铁单质还原为二价铁。因此，理论上，传统铁碳微电解要比本申请提出的铁碳原电池反应器在废水处理过程中消耗更多的铁单质。特别是连续运行的传统铁碳微电解装置，其运行时间越长，相应的废水处理成本将会越高。原因就在于装置中的二价铁离子浓度增加后被氧化成三价铁离子的量增加，相应地三价铁被铁单质还原所需的铁消耗就更多。
[0007]本专利技术针对传统铁碳微电解装置的不足，设计了一种铁碳原电池反应器。本申请提出的铁碳原电池反应器是一种典型的化学原电池。它涉及阴极室(即铁室，其中铁粉和铁
电极失去电子，铁材料发生氧化反应。铁室的电极为铁碳原电池的负极)、阳极室(即碳室，氧分子或氢离子在石墨电极表面或活性炭表面得到电子而被还原。碳室的电极为铁碳原电池的正极)、离子隔膜以及电极和导线等关键构件。铁和碳通过阴离子膜进行了分隔。铁室隔离空气，而碳室进行曝气。铁室和碳室各自相对独立地进行高盐废水净化。净化过程中铁室没有氧气的存在，所以，相比于传统铁碳微电解减少了铁单质的消耗，其废水处理成本理论上更低。
[0008]显然，本申请提出的铁碳原电池反应器与传统铁碳微电解装置存在显著区别。而且本申请提出的铁碳原电池反应器在高盐废水处理过程中采用的是半连续方法，即铁碳原电池反应器在处理废水过程中会不断的加入废水，直至到达设定的处理时间后再把净化后的废水从铁碳原电池反应器中排除，随后该铁碳原电池反应器准备下一次的高盐废水处理。铁碳原电池反应器的半连续高盐废水处理过程中废水pH是逐步增加的。废水pH由初始的酸性(pH＝1.5～2.5)逐步增加到净化结束时的接近中性或中性或弱碱性。这样的半连续工艺的好处有以下两点：一是废水的初始酸性环境有利于活化表面钝化的铁粉和铁电极；二是废水净化结束时的近中性、中性以及弱碱性环境有利于避免废水因为较高铁离子浓度导致的返色现象。
[0009]本专利技术的技术方案如下：
[0010]一种高盐废水的净化装置；包括铁碳原电池反应器；铁碳原电池反应器设置有铁室为阴极室、碳室为阳极室；铁室的电极为铁碳原电池的负极；碳室的电极为铁碳原电池的正极；铁和碳通过阴离子膜进行了分隔；铁室隔离空气，而碳室进行曝气。
[0011]具体高盐废水的净化装置；是铁碳原电池反应器包括铁室、碳室、阴离子交换膜、铁电极、石墨电极、导线、铁粉、炭粉、循环泵、进料泵、阀门、曝气泵和流量计；铁碳原电池反应器中的铁室由循环出水口、循环进水口、铁室进料口、铁室出料口、铁室密封盖板、铁电极、铁粉、循环泵、进料泵和流量计构成；铁碳原电池反应器中的碳室由碳室进料口、碳室出料口、曝气进气口、石墨电极、炭粉、进料泵、曝气泵和流量计构成；铁碳原电池反应器的铁室和碳室之间通过阴离子交换膜和离子膜固定支撑隔板进行分隔；阴离子交换膜放置于离子膜固定支撑隔板中，离子膜固定支撑隔板垂直放置于铁碳原电池反应器中间位置；铁碳原电池反应器中铁室的铁电极和碳室的石墨电极之间通过导线进行连接；铁碳原电池反应器的铁室外有循环泵将铁室中的废水进行循环流动；铁室外有进料泵把废水泵入铁室内，通过管路上的阀门调节进水流量；铁碳原电池反应器的碳室外有曝气泵通过进气口与碳室进行连接；碳室外有进料泵把废水泵入碳室内，且其管路上有流量计，以通过调节管路上的阀门开度来调节进水流量。
[0012]本专利技术的高盐废水的净化装置对高盐废水进行净化的方法；包括如下步骤：
[0013]第一步，向铁碳原电池反应器的铁室和碳室中各自分别加入铁粉和活性炭；
[0014]第二步，打开进料管路上的阀门，并开启进料泵，调节阀门以控制废水进料流量，向铁碳原电池反应器的铁室和碳室中加入废水；
[0015]第三步，打开铁碳原电池反应器中的铁室循环泵使铁室内的废水开始进行循环流动，并带动铁室内的铁粉与铁电极充分接触与碰撞，同时打开铁碳原电池反应器中的碳室曝气泵，使碳室内水流带动炭粉与石墨电极进行充分接触与碰撞；
[0016]第四步，分别调节铁室和碳室进料管线上的阀门，以控制合适的废水进料流量；进
入铁碳原电池反应器的铁室的废水中的有机污染物在铁室中被铁电极、铁粉、二价铁以及三价铁通过物理吸附、化学氧化还原与电氧化还原作用进行净化；进入铁碳原电池反应器的碳室的废水中的有机污染物在碳室中被活性炭吸附、石墨电极以及活性炭表面上的电氧化还原作用而去除；
[0017]第五步，废水处理结束后从铁室和碳室的排料口排出净化后的废水。
[0018]所述的第一步中的铁室内铁粉的含量范围为第二步中的铁室废水进水质量的5％wt～15％wt；碳室中炭粉的含量范围为第二步中碳室废水进水质量的5％wt～15％wt。
[0019]所述的第二步进水的时间范围为10～60min，进水体积为铁室和碳本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高盐废水的净化装置；其特征是，包括铁碳原电池反应器；铁碳原电池反应器设置有铁室为阴极室、碳室为阳极室；铁室的电极为铁碳原电池的负极；碳室的电极为铁碳原电池的正极；铁和碳通过阴离子膜进行了分隔；铁室隔离空气，而碳室进行曝气。2.如权利要求1的一种高盐废水的净化装置；其特征是，铁碳原电池反应器包括铁室、碳室、阴离子交换膜、铁电极、石墨电极、导线、铁粉、炭粉、循环泵、进料泵、阀门、曝气泵和流量计；铁碳原电池反应器中的铁室由循环出水口、循环进水口、铁室进料口、铁室出料口、铁室密封盖板、铁电极、铁粉、循环泵、进料泵和流量计构成；铁碳原电池反应器中的碳室由碳室进料口、碳室出料口、曝气进气口、石墨电极、炭粉、进料泵、曝气泵和流量计构成；铁碳原电池反应器的铁室和碳室之间通过阴离子交换膜和离子膜支撑固定隔板进行分隔；阴离子交换膜放置于离子膜支撑固定隔板中，离子膜支撑固定隔板垂直放置于铁碳原电池反应器中间位置；铁碳原电池反应器中铁室的铁电极和碳室的石墨电极之间通过导线进行连接；铁碳原电池反应器的铁室外有循环泵将铁室中的废水进行循环流动；铁室外有进料泵把废水泵入铁室内，通过管路上的阀门调节进水流量；铁碳原电池反应器的碳室外有曝气泵通过进气口与碳室进行连接；碳室外有进料泵把废水泵入碳室内，且其管路上有流量计，以通过调节管路上的阀门开度来调节进水流量。3.利用权利要求1或2的高盐废水的净化装置对高盐废水进行净化的方法；其特征是，包括如下步骤：第一步，向铁碳原电池反应器的铁室和碳室中各自分别加入铁粉和活性炭；第二步，打开进料管路上的阀门，并开启进料泵，调节阀门以控制废水进料流量，向铁碳原电池反应器的铁室和碳室中加入废水；第三步，打...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，杨露婷，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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