[發明專利]Fenton法結合雙極膜技術處理高鹽工業廢水電解槽

在審

• 申請號: 201510851548.1
• 申請日: 2015-11-27
• 公開（公告）號: CN105329988A
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: 陳日耀;施恒壽;李政;李忠貴;軻陳靜;林桂貴
• 申請（專利權）人: 福建創源環保有限公司;福建師范大學;福建榕昌化工有限公司
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/469;C02F1/72
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

技術領域

本發明涉及一種工業廢水的處理技術領域，具體涉及一種利用Fenton法結合雙極膜技術處理高鹽工業廢水電解槽。

背景技術

隨著我國工業的發展，工業廢水的排放量日益增加，其中很大一部分是高鹽工業廢水。該類廢水往往含有較高濃度的可溶性無機鹽，如Cl^-，SO₄^2-，Na⁺，Ca²⁺以及難降解或有毒的有機物，且其產生量呈急劇增長的趨勢，如不加處理直接排放，會對生態環境造成諸多危害。高鹽工業廢水主要有2個來源：1)海水直接用于工業生產和生活后排放的廢水,如在工業上，海水已被用作鍋爐冷卻水。而在城市生活中，海水可以替代淡水作為沖廁水，此類廢水的含鹽量一般為2.5×10⁴~3.5×10⁴mg/L(質量濃度，下同)；2)某些工業行業生產過程中排放的廢水，如皂素廢水、石油開采廢水以及印染、造紙、制藥、化工、奶制品加工和農藥行業排放的廢水、含鹽量一般在15%~25%左右。

高鹽工業廢水具有較高鹽度，對微生物有毒害和抑制作用，還會造成活性污泥易于上浮流失，使生化處理系統難以正常運行，所以此類廢水很難直接用生物法來處理。目前，工業上，高鹽工業廢水處理的主要方法有：1）利用高效耐鹽菌進行處理;2)加水稀釋排放;3)焚燒爐焚燒處理。高效耐鹽菌環境適應性有一定限度，培養困難，操作條件復雜，一般企業難以做到，而且無法去除鹽分。大部分企業采用加水稀釋排放，這既浪費了大量水資源（將清水變成廢水），增加廢水的排放量，又不能從總量上控制排入環境中的鹽量，顯然是不符合環保的要求。采用焚燒爐進行焚燒處理，焚燒溫度高達1100℃左右，焚燒爐尾氣須進行處理，鹽分容易集結在爐壁，需進行沖洗，沖洗下來的廢水鹽分極高，仍然不能直接排放，還需處理。整個處理過程復雜，投資大，能耗極大，對設備耐腐蝕性能要求高。因此，高鹽工業廢水的處理已成為國內環保行業急需解決的難題。

膜處理技術已在電鍍、印染、食品、造紙、制革等污水的處理中得到廣泛的應用。雙極膜（BPM）是一種新型離子交換復合膜，通常由陰離子交換層、陽離子交換層復合而成。也可以在陰膜層、陽膜層之間加入第三層物質促進水的解離，形成陰離子交換層、陽離子交換層、中間反應層構成的三層結構。在直流電場的作用下，雙極膜可以將水解離，在陽膜層、陰膜層兩側分別產生H⁺和OH^-。自20世紀80年代開發成功以來發展迅速,國外已有多個雙極膜制備方面的專利。因雙極膜具有操作簡單、效率高、污染排放少等諸多優點，已在資源回收、污染控制與化學工程等諸多領域得到廣泛應用。

電Fenton技術是將電化學法和Fenton技術相結合的協同處理技術。其基本原理是O₂在陰極還原為H₂O₂（或陽極直接滴加H₂O₂）并與Fe²⁺（可犧牲鐵陽極生成）發生反應生成OH自由基，OH自由基具有極強的氧化能力（氧化電位僅次于氟，高達2．80V）。此外，羥基自由基具有很高的電負性或親電性（電子親和能力達569．3kJ），很強的加成反應特性，可無選擇將水中大多數有機物氧化為CO₂和H₂O或者小分子有機物，特別適用于生物難降解或一般化學氧化難以奏效的有機廢水的氧化處理。

本專利采用Fenton法結合雙極膜技術處理高鹽工業廢水，在降低廢水的COD和鹽分的同時，將廢水中的鹽分轉化為相應的酸、堿加以回收利用，實現廢水鹽分的資源化利用。

發明內容

本發明的目的在于設計一種采用雙雙極膜同時與Fenton法相結合，可高效處理高鹽工業廢水的電解槽。該電解槽可將廢水中鹽分轉化為相應的酸、堿加以回收利用，實現廢水鹽分的資源化利用，與此同時，降低廢水的COD。

為實現本專利的目的而采用的技術方案是：電解槽為長方體槽狀結構，電解槽的左端頭設置有鐵陽極和惰性陽極，電解槽的右端頭設置有惰性陰極，鐵陽極、惰性陰極分別與直流穩壓電源的正極和負極相連接，惰性陽極、惰性陰極分別與另一個直流穩壓電源的正極和負極相連接；陽極與陰極之間設置有1～6個由雙極膜、陰離子交換膜、陽離子交換膜和雙極膜組成的高鹽工業廢水處理單元。鐵陽極和惰性陽極所處的空間為陽極室，陰極所處的空間為陰極室，雙極膜與陰離子交換膜之間為酸室；陰離子交換膜和陽離子交換膜之間為鹽室；陽離子交換膜和雙極膜之間為堿室。