CN105060457A - 一种利用气相自由混合基处理印染废水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种电催化曝气处理废水的方法，属于废水处理领域。针对目前利用芬顿试剂法处理废水时产生自由基需要在pH值为3~4酸性溶液中进行，需要消耗大量的酸溶液，导致酸溶液浪费，处理费用过高的弊端，提供了一种利用气相自由混合基处理印染废水的方法，该方法是将氯化氢气体、过氧化氢气体、水蒸气、氧气的混合气体经过电晕放电后生产大量以羟基自由基为主的气相自由混合基，之后和氧气混合后通入废水中进行曝气，对废水进行处理，该方法不需要在强酸性溶液下也可以产生大量羟基自由基处理废水，可以节省大量的酸溶液，并且处理废水效果显著。<b />

Description

一种利用气相自由混合基处理印染废水的方法

技术领域

本发明涉及了一种利用气相自由混合基处理印染废水的方法，属于废水处理领域。

背景技术

在城市污水处理中，以沉淀为主的一级处理对有机物的去除率较低，悬浮固体去除率一般为40％～60％，BOD₅去除率仅为20％～30％，COD去除率为50％左右。仅采用一级处理，难以有效控制水污染。强化一级处理可通过较少的投入较大地提高有机物和其它污染物的去除率，因此，强化一级处理技术已逐渐引起国内外水处理工程界的重视，成为新的研究热点。城市污水强化一级处理的适用情况主要有：(1)对于低浓度的城市污水经过强化一级处理直接达标排放。我国许多中小城镇的污水处理采用此种方式，可以较少的投资削减较大量的污染负荷。(2)近期内先建一级半处理厂，经过强化一级处理取得较好的投资环境效益，待有条件时再建完整的二级处理工艺。(3)对于以二级生物处理为主的城市污水处理厂，通过强化一级处理，去除难于用生化处理去除的有机物、重金属和无机盐，同时减轻二级处理的负荷，降低能耗。

近年来，浓度高且结构稳定的有机废水不断出现，如何有效地去除这些难降解的有机废水已经成为水处理的热点问题。羟基自由基（·OH）因其有极高的氧化电位（2.80EV），其氧化能力极强，与大多数有机污染物都可以发生快速的链式反应，无选择性地把有害物质氧化成CO₂、H₂O或矿物盐，无二次污染。目前国内外有不少研究者进行利用·OH处理有机废水的研究。

曝气是让水和空气充分接触以交换气态物质和去除水中挥发性物质的水处理方法，或使气体从水中逸出，如去除水的臭味或二氧化碳和硫化氢等有害气体，或使氧气溶入水中，以提高溶解氧浓度，达到除铁、除锰或促进需氧微生物降解有机物的目的。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对目前利用芬顿试剂法处理废水时产生自由基需要在pH值为3~4酸性溶液中进行，需要消耗大量的酸溶液，导致酸溶液浪费，处理费用过高的弊端，提供了一种利用气相自由混合基处理印染废水的方法，该方法是将氯化氢气体、过氧化氢气体、水蒸气、氧气的混合气体经过电晕放电后生产大量以羟基自由基为主的气相自由混合基，之后和氧气混合后通入废水中进行曝气，对废水进行处理，该方法不需要在强酸性溶液下也可以产生大量羟基自由基处理废水，可以节省大量的酸溶液，并且处理废水效果显著。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种利用气相自由混合基处理印染废水的方法，其具体步骤为：

（1）将两块长3m，宽3m的铁丝网先用120~140g/L的工业盐酸进行表面清洗，清洗时间为5~10min，清洗后立马用水将铁丝网表面冲洗干净，洗净后让其自然风干；

（2）在上述洗净完的铁丝网表面，均匀涂上一层ZrO₂/Ni₂O₃金属催化剂，厚度为1~3cm；

（3）用3~4m长的电线以串拉的方式将两块铁丝网固定成相互平行的状态，然后将电线开始通电，设置电压为2~3kV，使一块铁丝网带有负极，另一块带有正极，通电的同时向带有正负极的铁丝网间通入氯化氢气体、过氧化氢气体、水蒸气、氧气以体积比为2:2:3:3组成的混合气体，使混合气体在正负电极之间的高压作用下进行放电生成大量的气相自由混合基，其中以羟基自由基为主，通电时间为100~120min；

（4）将上述气相自由混合基和氧气以体积比为1：1进行混合，将混合后的气体用曝气鼓风机通入废水，进行曝气，曝气时间2~4h。

金属催化剂制备方法为：

（1）将40~60g质量分数25%的硝酸镍放入500mL的烧杯中，向杯中加入200~300mL蒸馏水进行搅拌，搅拌溶解后向溶液中加人20~22g的硝酸锆，将其溶解后加入10~20g硝酸钠沉淀剂并进行搅拌，搅拌后调节溶液pH值为5~6，然后加入3~4g的NaCIO将其氧化，进行强烈搅拌12h，将混合溶液在60~70℃温度下热处理20~24h，之后进行过滤得到混合沉淀物；

（2）将上述沉淀物加入用去离子水洗涤多次，直到没有硝酸根离子和羟基的存在，之后进行离心分离，取沉淀物；

（3）将上述沉淀物放入90~100℃的烘箱中进行烘干，烘干后再放于500℃的马弗炉中进行焙烧2~3h，焙烧完得到ZrO₂/Ni₂O₃催化剂。

本发明的应用方法：在10m×10m的印染废水池中，先测定废水中的有机物污染参数（COD）为88%，利用本发明的方法进行处理后，再测定处理过废水中的有机物污染参数（COD）为8%，除去率到达90%。

本发明的有益效果是：

（1）该方法不需要强酸性溶液也可以产生大量羟基自由基来进行废水处理，节省大量的酸溶液；

（2）该废水处理方法成本低、效果显著，废水中的COD去除率达到90%。

具体实施方式

将两块长3m，宽3m的铁丝网先用120~140g/L的工业盐酸进行表面清洗，清洗时间为5~10min，清洗后立马用水将铁丝网表面冲洗干净，洗净后让其自然风干；在洗净完的铁丝网表面，均匀涂上一层ZrO₂/Ni₂O₃金属催化剂，厚度为1~3cm；用3~4m长的电线以串拉的方式将两块铁丝网固定成相互平行的状态，然后将电线开始通电，设置电压为2~3kV，使一块铁丝网带有负极，另一块带有正极，通电的同时向带有正负极的铁丝网间通入氯化氢气体、过氧化氢气体、水蒸气、氧气以体积比为2:2:3:3组成的混合气体，使混合气体在正负电极之间的高压作用下进行放电生成大量的气相自由混合基，其中以羟基自由基为主，通电时间为100~120min；将气相自由混合基和氧气以体积比为1：1进行混合，将混合后的气体用曝气鼓风机通入废水，进行曝气，曝气时间2~4h。

金属催化剂制备方法为：

（1）将40~60g质量分数25%的硝酸镍放入500mL的烧杯中，向杯中加入200~300mL蒸馏水进行搅拌，搅拌溶解后向溶液中加人20~22g的硝酸锆，将其溶解后加入10~20g硝酸钠沉淀剂并进行搅拌，搅拌后调节溶液pH值为5~6，然后加入3~4g的NaCIO将其氧化，进行强烈搅拌12h，将混合溶液在60~70℃温度下热处理20~24h，之后进行过滤得到混合沉淀物；

（2）将上述沉淀物加入用去离子水洗涤多次，直到没有硝酸根离子和羟基的存在，之后进行离心分离，取沉淀物；

（4）将上述沉淀物放入90~100℃的烘箱中进行烘干，烘干后再放于500℃的马弗炉中进行焙烧2~3h，焙烧完得到ZrO₂/Ni₂O₃催化剂。

本发明的应用方法：在10m×10m的印染废水池中，先测定废水中的有机物污染参数（COD）为88%，利用本发明的方法进行处理后，再测定处理过废水中的有机物污染参数（COD）为8%，除去率到达90%。

实例1

将两块长3m，宽3m的铁丝网先用120g/L的工业盐酸进行表面清洗，清洗时间为5min，清洗后立马用水将铁丝网表面冲洗干净，洗净后让其自然风干；在洗净完的铁丝网表面，均匀涂上一层ZrO₂/Ni₂O₃金属催化剂，厚度为1cm；用3m长的电线以串拉的方式将两块铁丝网固定成相互平行的状态，然后将电线开始通电，设置电压为2kV，使一块铁丝网带有负极，另一块带有正极，通电的同时向带有正负极的铁丝网间通入氯化氢气体、过氧化氢气体、水蒸气、氧气以体积比为2:2:3:3组成的混合气体，使混合气体在正负电极之间的高压作用下进行放电生成大量的气相自由混合基，其中以羟基自由基为主，通电时间为100~120min；将气相自由混合基和氧气以体积比为1：1进行混合，将混合后的气体用曝气鼓风机通入废水，进行曝气，曝气时间2h。

金属催化剂制备方法为：

将40g质量分数25%的硝酸镍放入500mL的烧杯中，向杯中加入200mL蒸馏水进行搅拌，搅拌溶解后向溶液中加人20g的硝酸锆，将其溶解后加入10g硝酸钠沉淀剂并进行搅拌，搅拌后调节溶液pH值为5，然后加入3g的NaCIO将其氧化，进行强烈搅拌12h，将混合溶液在60℃温度下热处理20h，之后进行过滤得到混合沉淀物；将沉淀物加入用去离子水洗涤多次，直到没有硝酸根离子和羟基的存在，之后进行离心分离，取沉淀物；将沉淀物放入90℃的烘箱中进行烘干，烘干后再放于500℃的马弗炉中进行焙烧2h，焙烧完得到ZrO₂/Ni₂O₃催化剂。

该方法处理污水成本低、操控简单，处理前废水中COD为88%，处理过废水中的COD为7%处理过的废水中的COD去除率达到92%。

实例2

在6m×6m的废水池内，将6个长3m，宽2m的铁丝网让入池中，每个铁丝网间相距1m，并使其高出水面0.5m，在两两铁丝网间用电线串拉将其固定住；在固定住的铁丝网上均匀涂抹一层厚厚的ZrO2/Ni₂O₃/TiO₂金属催化剂；电线开始通电，设置电压为2.5kV，通电同时向水中铁丝网间通入盐酸、水蒸气、双氧水、氧气的混合气体，体积百分比为2:2:3:3，通电对气体进行催化电离，通电时间为110min；在水下每两个铁丝网中间安装9个曝气头，用曝气鼓风机向其水中充空气，进行曝气，曝气时间3h。

所述的金属催化剂制备方法为：

将50g质量分数25%的硝酸镍放入500mL的烧杯中，向杯中加入250mL蒸馏水进行搅拌，搅拌溶解后向溶液中加人21g的硝酸锆，将其溶解后加入15g硝酸钠沉淀剂并进行搅拌，搅拌后调节溶液pH值为5，然后加入3.5g的NaCIO将其氧化，进行强烈搅拌12h，将混合溶液在65℃温度下热处理22h，之后进行过滤得到混合沉淀物；将沉淀物加入用去离子水洗涤多次，直到没有硝酸根离子和羟基的存在，之后进行离心分离，取沉淀物；将沉淀物放入95℃的烘箱中进行烘干，烘干后再放于500℃的马弗炉中进行焙烧2.5h，焙烧完得到ZrO₂/Ni₂O₃催化剂。

该方法处理污水成本低、操控简单，处理前废水中COD为90%，处理过废水中的COD为7%处理过的废水中的COD去除率达到92%。

实例3

将两块长3m，宽3m的铁丝网先用140g/L的工业盐酸进行表面清洗，清洗时间为10min，清洗后立马用水将铁丝网表面冲洗干净，洗净后让其自然风干；在洗净完的铁丝网表面，均匀涂上一层ZrO₂/Ni₂O₃金属催化剂，厚度为3cm；用4m长的电线以串拉的方式将两块铁丝网固定成相互平行的状态，然后将电线开始通电，设置电压为3kV，使一块铁丝网带有负极，另一块带有正极，通电的同时向带有正负极的铁丝网间通入氯化氢气体、过氧化氢气体、水蒸气、氧气以体积比为2:2:3:3组成的混合气体，使混合气体在正负电极之间的高压作用下进行放电生成大量的气相自由混合基，其中以羟基自由基为主，通电时间为120min；将气相自由混合基和氧气以体积比为1：1进行混合，将混合后的气体用曝气鼓风机通入废水，进行曝气，曝气时间4h。

金属催化剂制备方法为：

将60g质量分数25%的硝酸镍放入500mL的烧杯中，向杯中加入300mL蒸馏水进行搅拌，搅拌溶解后向溶液中加人22g的硝酸锆，将其溶解后加入20g硝酸钠沉淀剂并进行搅拌，搅拌后调节溶液pH值为6，然后加入4g的NaCIO将其氧化，进行强烈搅拌12h，将混合溶液在70℃温度下热处理24h，之后进行过滤得到混合沉淀物；将沉淀物加入用去离子水洗涤多次，直到没有硝酸根离子和羟基的存在，之后进行离心分离，取沉淀物；将沉淀物放入90~100℃的烘箱中进行烘干，烘干后再放于500℃的马弗炉中进行焙烧2~3h，焙烧完得到ZrO₂/Ni₂O₃催化剂。

该方法处理污水成本低、操控简单，处理前废水中COD为90%，处理过废水中的COD为6%处理过的废水中的COD去除率达到93%。

Claims (2)

1.一种利用气相自由混合基处理印染废水的方法，其具体步骤为：

（1）将两块长3m，宽3m的铁丝网先用120~140g/L的工业盐酸进行表面清洗，清洗时间为5~10min，清洗后立马用水将铁丝网表面冲洗干净，洗净后让其自然风干；

（2）在上述洗净完的铁丝网表面，均匀涂上一层ZrO₂/Ni₂O₃金属催化剂，厚度为1~3cm；

用3~4m长的电线以串拉的方式将两块铁丝网固定成相互平行的状态，然后将电线开始通电，设置电压为2~3kV，使一块铁丝网带有负极，另一块带有正极，通电的同时向带有正负极的铁丝网间通入氯化氢气体、过氧化氢气体、水蒸气、氧气以体积比为2:2:3:3组成的混合气体，使混合气体在正负电极之间的高压作用下进行放电生成大量的气相自由混合基，其中以羟基自由基为主，通电时间为100~120min；

（3）将上述气相自由混合基和氧气以体积比为1：1进行混合，将混合后的气体用曝气鼓风机通入废水，进行曝气，曝气时间2~4h。

2.据权利要求1所述的一种利用气相自由混合基处理印染废水的方法，其特征在于所述的金属催化剂制备方法为：

（1）将40~60g质量分数25%的硝酸镍放入500mL的烧杯中，向杯中加入200~300mL蒸馏水进行搅拌，搅拌溶解后向溶液中加人20~22g的硝酸锆，将其溶解后加入10~20g硝酸钠沉淀剂并进行搅拌，搅拌后调节溶液pH值为5~6，然后加入3~4g的NaClO将其氧化，进行强烈搅拌12h，将混合溶液在60~70℃温度下热处理20~24h，之后进行过滤得到混合沉淀物；

（2）将上述沉淀物加入用去离子水洗涤多次，直到没有硝酸根离子和羟基的存在，之后进行离心分离，取沉淀物；

（3）将上述沉淀物放入90~100℃的烘箱中进行烘干，烘干后再放于500℃的马弗炉中进行焙烧2~3h，焙烧完得到ZrO₂/Ni₂O₃的催化剂。