CN109354134B - 一种电絮凝去除阳极氧化染色废水色度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉一种电絮凝去除阳极氧化染色废水色度的方法，该方法包括如下步骤：1)将染色废水泵入pH调整池调节pH值调节至2‑4；2)将调节后的废水泵入电絮凝装置进行电絮凝和电氧化反应；3)将经电氧化后的废水泵入沉淀池，加碱调pH值为7‑9，再加絮凝剂进行处理。本发明以自行设计的反应器为基础，通过设置三步骤处理机制可以有效提高染色污水的处理效率，其中电絮装置中产生的羟基自由基，对金属络合物进行氧化分解，然后通过阳极产生的多核羟基络合物将金属离子絮凝沉淀，而通过曝气可增加絮体的扩散程度，延缓阳极钝化，提高染色废水色度去除效果，保证出水色度在5倍以内。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉一种电絮凝去除阳极氧化染色废水色度的方法。
背景技术
阳极氧化技术作为电镀行业表面处理中常见且主要的技术，在电镀行业中应用广泛。通常情况下，在阳极氧化工序之前需要对金属构件利用酸碱进行除油，或者为了提高金属的表面硬度和耐磨性需要经染色处理，而在一系列的染色处理过程中会产生大量的染色废水。在阳极氧化之后，则需要对镀件金属构件进行表面封孔处理。目前，大多数的电镀企业多采用醋酸镍作为封孔剂，在此过程中，企业会产生大量的除油废水、酸碱废水及含镍废水等，这些废水中含有国家严格控制的一类污染物镍，因此必须要经过妥善处理后才能排放。目前常规的处理方法有物化法和生化法，生化法采用较多的是活性污染泥法、厌氧生化处理方法和曝气生物滤池法。但是目前的这些方法对阳极染色废水处理不彻底，很难完全脱色，处理过程中容易产生二次污染。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种电絮凝去除阳极氧化染色废水色度的方法，本发明以自行设计的反应器为基础通过设置三步骤处理机制可以有效提高染色污水的处理效率，其中电絮装置中阴极产生一定量的羟基自由基，对金属络合物进行氧化分解，然后通过阳极产生的多核羟基络合物将金属离子絮凝沉淀，从而达到一步去除金属络合物的作用，而通过曝气，增加絮体在反应器中的扩散程度，同时延缓阳极的钝化效应，然后通过一系列的参数调节，达到最佳运行条件，提高染色废水色度去除效果，保证出水色度小于5倍。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种电絮凝去除阳极氧化染色废水色度的方法，包括如下步骤：
1）将阳极氧化染色废水泵入pH值调整池，用酸度调节剂将该废水的pH值调节至2-4；
2）然后，将经酸度调节剂调节后的废水泵入电絮凝装置，进行电絮凝和电氧化反应；
3）将经所述电絮凝装置电氧化后的废水泵入到沉淀池中，加入碱调pH值为7-9，再加混凝剂进行混凝沉淀处理，最后经过滤设备后排出色度达标的废水。
本发明的废水色度处理方法以自行设计的反应器为基础通过设置四步骤处理机制可以有效提高染色污水的处理效率。其中步骤1）将染色废水泵入步骤2）的pH值调整池，通过酸度调节剂将该废水的pH值调节至2-4，将调节后的废水泵入电絮凝装置中进行电絮凝和电氧化反应，可溶性阳极材料产生大量金属离子与水中的氢氧根生成一系列多核羟基络合物和氢氧化物，将水体中污染物絮凝沉淀将其从溶液中分离出来；而步骤3）通过将述电絮凝处理后的废水进行混泥沉降处理后可以将原来收集池中的阳极氧化染色废水色度降至5倍以内。
优选的，所述酸度调节剂硫酸或盐酸。
本发明的废水色度处理的方法中，进行pH值调整时采用的酸度调节剂硫酸或盐酸，使用硫酸或盐酸在调节pH值时，容易与废水的阳离子形成酸碱对，进而能维持一个酸度稳定的体系，另外还可以与废水中的重金属离子形成沉淀起到初步降级的作用。
优选的，所述电絮凝装置包括直流电源、电解槽、阳极刷、通孔板、阳极板、阴极板、曝气管、进水管、出水管和壳体，所述阴极板均设置于所述电解槽内部，所述阳极刷设置于所述通孔板，所述通孔板置于所述阳极板之间，所述阳极板与对应的阴极板之间设有阴阳极间隔板，所述曝气管设置于所述阳极刷的下方，所述进水管设置于所述电解槽的下部，所述出水管设置于电解槽的上部。
本发明的废水色度处理的方法中，所述电絮凝装置通过设置铝制或铁制阳极刷在外加电场的作用下极板溶解并产生一系列的物化反应，达到去除污染物的目的，把阳极设置成阳极刷可以有效避免处理过程中极板被废水或反应后产生的污垢覆盖，影响处理效果，同时减少电解装置存在极板钝化的问题，另外设置的曝气管由于管内高压气体朝向电极板喷射，能有效的防止电极板被污垢覆盖，由于曝气对污水进行充分的扰流，能使得电极板的处理工作较为彻底，进而使电解过程顺利进行。
本发明的废水色度处理的方法中，废水在电絮凝装置电解时产生羟基自由基可以使阳极表面染色废水中难降解的有机物被氧化成小分子有机物，发色基团和助色基团不饱和结构遭到破坏，颜色脱掉，有利于废水色度的降低。
优选的，在所述电絮凝装置内进行电解时的电压维持为20-25V，电流密度为65-100A/m2，反应时间为30-60min。
本发明的废水色度处理的方法中，在电絮凝装置内进行电解时的电压维持在20-25V范围内，可以在最佳的电压范围内电解电极，若电压过高则电解过快会导致生成的自由基的速度过快，超过自由基和废水中离子的结合速率，使生成的自由基重新和电解之后的离子结合浪费电能，将电流密度维持在65-100A/m2范围内，若电流密度过大虽然可以减少操作单元，但能量损失和电流效率会相应的下降，如电流密度过小，则达不到充分电解的效果，而将反应时间控制在30-60min内，电解反应效果最佳，超过这个时间之后电解效率很难有所提升，浪费电源，若时间过短则达不到所需要的降解效率。
优选的，在所述步骤3）中反应结束后，加入碱性调节剂调节pH值，使pH值维持在7-9。
本发明的废水色度处理的方法中，由于本技术中加入的混凝剂需要在碱性条件下进行，但若碱性过强，使废液整体呈强碱性会导致电解效力的降低，从而影响整个流程对废水处理的效率。
优选的，所述混凝剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙和聚丙烯酰胺中的至少一种。
本发明的废水色度处理的方法中，采用有机高分子絮凝剂配制成水溶液加入废水中，便会产生压缩双电层，使废水中的悬浮微粒失去稳定性，胶粒物相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体、矾花。絮凝体长大到一定体积后即在重力作用下脱离水相沉淀，从而去除废水中的大量悬浮物，从而达到废水处理的效果。
优选的，所述步骤3）中，所述混凝处理时间为30-60min。
本发明的废水色度处理的方法中，将混凝处理时间限制在30-60min范围内，若混凝时间过短形成部分絮凝体还未沉降完全，达不到最佳混凝效果，在混凝时间为30-60min时由于形成的絮凝体已经沉淀完全，若延长混凝时间并起不到继续混凝的效果，但又耗时浪费资源。
本发明的有益效果在于：本发明以自行设计的反应器为基础通过设置四步骤处理机制可以有效提高染色污水的处理效率，其中电絮装置中阴极产生一定量的羟基自由基，对金属络合物进行氧化分解，然后通过阳极产生的多核羟基络合物将金属离子絮凝沉淀，从而达到一步去除金属络合物的作用，通过曝气可以增加絮体在反应器中的扩散程度，同时延缓阳极的钝化效应，然后通过一系列的参数调节，达到最佳运行条件，提高染色废水色度去除效果，保证出水色度小于5倍。
附图说明
图1是本发明的流程示意图；
图2是本发明所用电絮凝装置的结构示意图。
附图标记为：1-电解槽、2-阳极刷、3-通孔板、4-阳极板、5-阴极板、6-曝气管、7-进水管、8-出水管、9-阴阳极间隔板。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图1~2对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种电絮凝去除阳极氧化染色废水色度的方法，包括如下步骤：
1）将阳极氧化染色废水泵入pH值调整池，用硫酸将废水的pH值调节至2；
2）然后，将经硫酸调节后的废水泵入电絮凝装置，进行电絮凝和电氧化反应，反应结束之后加入碱调节剂，将电解后废水的pH值调剂至7；
3）将经所述电絮凝装置电氧化后的废水泵入到沉淀池中，加入絮凝剂聚丙烯酸进行混凝沉淀处理，最后经过滤设备后排出标准废水。
所述电絮凝装置包括直流电源、电解槽、阳极刷、通孔板、阳极板、阴极板、曝气管、进水管、出水管和壳体，所述阴极板均设置于所述电解槽内部，所述阳极刷设置于所述通孔板，所述通孔板置于所述阳极板之间，所述阳极板与对应的阴极板之间设有阴阳极间隔板，所述曝气管设置于所述阳极刷的下方，所述进水管设置于所述电解槽的下部，所述出水管设置于电解槽的上部。
所述电絮凝装置内进行电解时的电压维持为20V，电流密度为65A/m2，反应时间为30min。
实施例2
一种电絮凝去除阳极氧化染色废水色度的方法，包括如下步骤：
1）将阳极氧化染色废水泵入pH值调整池，用盐酸将废水的pH值调节至2.5；
2）然后，将经硫酸调节后的废水泵入电絮凝装置，进行电絮凝和电氧化反应，反应结束之后加入碱调节剂，将电解后废水的pH值调剂至7.5；
3）将经所述电絮凝装置电氧化后的废水泵入到沉淀池中，加入絮凝剂聚丙烯酸钙进行混凝沉淀处理，最后经过滤设备后排出标准废水。
所述电絮凝装置包括直流电源、电解槽、阳极刷、通孔板、阳极板、阴极板、曝气管、进水管、出水管和壳体，所述阴极板均设置于所述电解槽内部，所述阳极刷设置于所述通孔板，所述通孔板置于所述阳极板之间，所述阳极板与对应的阴极板之间设有阴阳极间隔板，所述曝气管设置于所述阳极刷的下方，所述进水管设置于所述电解槽的下部，所述出水管设置于电解槽的上部。
所述电絮凝装置内进行电解时的电压维持为21V，电流密度为72A/m2，反应时间为37min。
实施例3
一种电絮凝去除阳极氧化染色废水色度的方法，包括如下步骤：
1）将阳极氧化染色废水泵入pH值调整池，用硫酸和盐酸按照重量份为1:1混合的混合物将废水的pH值调节至3；
2）然后，将经硫酸调节后的废水泵入电絮凝装置，进行电絮凝和电氧化反应，反应结束之后加入碱调节剂，将电解后废水的pH值调剂至8；
3）将经所述电絮凝装置电氧化后的废水泵入到沉淀池中，加入絮凝剂聚丙烯酸钠进行混凝沉淀处理，最后经过滤设备后排出标准废水。
所述电絮凝装置包括直流电源、电解槽、阳极刷、通孔板、阳极板、阴极板、曝气管、进水管、出水管和壳体，所述阴极板均设置于所述电解槽内部，所述阳极刷设置于所述通孔板，所述通孔板置于所述阳极板之间，所述阳极板与对应的阴极板之间设有阴阳极间隔板，所述曝气管设置于所述阳极刷的下方，所述进水管设置于所述电解槽的下部，所述出水管设置于电解槽的上部。
所述电絮凝装置内进行电解时的电压维持为23V，电流密度为80A/m2，反应时间为45min。
实施例4
一种电絮凝去除阳极氧化染色废水色度的方法，包括如下步骤：
1）将阳极氧化的染色废水泵入pH值调整池，用硫酸将废水的pH值调节至3.5；
2）然后，将经硫酸调节后的废水泵入电絮凝装置，进行电絮凝和电氧化反应，反应结束之后加入碱调节剂，将电解后废水的pH值调剂至8.5；
3）将经所述电絮凝装置电氧化后的废水泵入到沉淀池中，加入絮凝剂聚丙烯酰胺进行混凝沉淀处理，最后经过滤设备后排出标准废水。
所述电絮凝装置包括直流电源、电解槽、阳极刷、通孔板、阳极板、阴极板、曝气管、进水管、出水管和壳体，所述阴极板均设置于所述电解槽内部，所述阳极刷设置于所述通孔板，所述通孔板置于所述阳极板之间，所述阳极板与对应的阴极板之间设有阴阳极间隔板，所述曝气管设置于所述阳极刷的下方，所述进水管设置于所述电解槽的下部，所述出水管设置于电解槽的上部。
所述电絮凝装置内进行电解时的电压维持为24V，电流密度为90A/m2，反应时间为53min。
实施例5
一种电絮凝去除阳极氧化染色废水色度的方法，包括如下步骤：
1）将阳极氧化染色废水泵入pH值调整池，用盐酸将废水的pH值调节至4；
2）然后，将经硫酸调节后的废水泵入电絮凝装置，进行电絮凝和电氧化反应，反应结束之后加入碱调节剂，将电解后废水的pH值调剂至9；
3）将经所述电絮凝装置电氧化后的废水泵入到沉淀池中，加入絮凝剂聚丙烯酸钠和聚丙烯酸按照重量份为1:1混合的混合物进行混凝沉淀处理，最后经过滤设备后排出标准废水。
所述电絮凝装置包括直流电源、电解槽、阳极刷、通孔板、阳极板、阴极板、曝气管、进水管、出水管和壳体，所述阴极板均设置于所述电解槽内部，所述阳极刷设置于所述通孔板，所述通孔板置于所述阳极板之间，所述阳极板与对应的阴极板之间设有阴阳极间隔板，所述曝气管设置于所述阳极刷的下方，所述进水管设置于所述电解槽的下部，所述出水管设置于电解槽的上部。
所述电絮凝装置内进行电解时的电压维持为25V，电流密度为100A/m2，反应时间为60min。
对比例1
一种电絮凝去除阳极氧化染色废水色度的方法，包括如下步骤：
1）将阳极氧化染色废水泵入pH值调整池，用硫酸将废水的pH值调节至2；
2）然后，将经硫酸调节后的废水泵入电絮凝装置，进行电絮凝和电氧化反应，反应结束之后加入碱调节剂，将电解后废水的pH值调剂至7；
3）将经所述电絮凝装置电氧化后的废水泵入到沉淀池中，加入絮凝剂聚丙烯酸进行混凝沉淀处理，最后经过滤设备后排出标准废水。
所述电絮凝装置包括直流电源、电解槽、阳极刷、通孔板、阳极板、阴极板、曝气管、进水管、出水管和壳体，所述阴极板均设置于所述电解槽内部，所述阳极刷设置于所述通孔板，所述通孔板置于所述阳极板之间，所述阳极板与对应的阴极板之间设有阴阳极间隔板，所述曝气管设置于所述阳极刷的下方，所述进水管设置于所述电解槽的下部，所述出水管设置于电解槽的上部。
所述电絮凝装置内进行电解时的电压维持为15V，电流密度为30A/m2，反应时间为30min。
对比例2
一种电絮凝去除阳极氧化染色废水色度的方法，包括如下步骤：
1）将阳极氧化染色废水泵入pH值调整池，用硫酸和盐酸按照重量份为1:1混合的混合物将废水的pH值调节至3；
2）然后，将经硫酸调节后的废水泵入电絮凝装置，进行电絮凝和电氧化反应，反应结束之后加入碱调节剂，将电解后废水的pH值调剂至8；
3）将经所述电絮凝装置电氧化后的废水泵入到沉淀池中，加入絮凝剂聚丙烯酸钠进行混凝沉淀处理，最后经过滤设备后排出标准废水。
所述电絮凝装置包括直流电源、电解槽、阳极刷、通孔板、阳极板、阴极板、曝气管、进水管、出水管和壳体，所述阴极板均设置于所述电解槽内部，所述阳极刷设置于所述通孔板，所述通孔板置于所述阳极板之间，所述阳极板与对应的阴极板之间设有阴阳极间隔板，所述曝气管设置于所述阳极刷的下方，所述进水管设置于所述电解槽的下部，所述出水管设置于电解槽的上部。
所述电絮凝装置内进行电解时的电压维持为15V，电流密度为30A/m2，反应时间为45min。
对比例3
一种电絮凝去除阳极氧化染色废水色度的方法，包括如下步骤：
1）将阳极氧化染色废水泵入pH值调整池，用盐酸将废水的pH值调节至4；
2）然后，将经盐酸调节后的废水泵入电絮凝装置，进行电絮凝和电氧化反应，反应结束之后加入碱调节剂，将电解后废水的pH值调剂至9；
3）将经所述电絮凝装置电氧化后的废水泵入到沉淀池中，加入絮凝剂聚丙烯酰胺进行混凝沉淀处理，最后经过滤设备后排出标准废水。
所述电絮凝装置包括直流电源、电解槽、阳极刷、通孔板、阳极板、阴极板、曝气管、进水管、出水管和壳体，所述阴极板均设置于所述电解槽内部，所述阳极刷设置于所述通孔板，所述通孔板置于所述阳极板之间，所述阳极板与对应的阴极板之间设有阴阳极间隔板，所述曝气管设置于所述阳极刷的下方，所述进水管设置于所述电解槽的下部，所述出水管设置于电解槽的上部。。
所述电絮凝装置内进行电解时的电压维持为15V，电流密度为30A/m2，反应时间为60min。
分别将含有具体实施例1-5处理后的标准废水和含有对比例1-3处理后的标准废水进行出水COD总量测试和脱色率测试，以及对具体实施例1-5和对比例1-3阳极染色废水COD总含量测试分析，结果如下图所示。
由上述结果可知，本发明实施例1-5中的经处理后的废水色度和COD极低达到国家规定，而且本发明的方法处理污水的效率高，处理过程中不会产生二次污染。
与对比例1相比，实施列1在电絮凝装置内进行电解时电压15V，电流密度30A/m2，电解30min，对实施列1处理后的标准废水进行色度和COD测试发现，其色度和COD值明显低于对比例1中处理后废水的色度和COD的值；说明本发明在电絮凝装置内进行电解时电流密度达不到，电解30min能显著提高废水的絮凝和沉降。
与对比例2相比，实施列3在沉淀池进行絮凝和沉降时加入絮凝剂聚丙烯酸钠，对实施列3处理后的标准废水进行色度和COD测试发现，其色度和COD值明显低于对比例2中处理后废水的色度和COD的值；说明本发明在沉淀池进行絮凝和沉降时加入絮凝剂聚丙烯酸钠能显著提高废水的絮凝和沉降。
与对比例3相比，实施列5在沉淀池进行絮凝和沉降时加入混凝剂AL2(SO4)3，对实施列5处理后的标准废水进行色度和COD测试发现，其色度和COD值明显低于对比例3中处理后废水的色度和COD的值；说明本发明在沉淀池进行絮凝和沉降时加入混凝剂AL2(SO4)3能显著提高废水的絮凝和沉降。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种电絮凝去除阳极氧化染色废水色度的方法，包括如下步骤：
1）将染色废水泵入pH调整池，用酸度调节剂调节该废水的pH值；
2）然后，将经酸度调节剂调节后的废水泵入电絮凝装置，进行电絮凝和电氧化反应；
3）将经所述电絮凝装置电氧化后的废水泵入到沉淀池中，加入碱调pH值，再加絮凝剂进行混凝沉淀处理，最后经过滤设备后排出色度达标废水；
所述絮凝剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙和聚丙烯酰胺中的至少一种；
所述电絮凝装置包括直流电源、电解槽、阳极刷、通孔板、阳极板、阴极板、曝气管、进水管、出水管和壳体，所述阴极板均设置于所述电解槽内部，所述阳极刷设置于所述通孔板，所述通孔板置于所述阳极板之间，所述阳极板与对应的阴极板之间设有阴阳极间隔板，所述曝气管设置于所述阳极刷的下方，所述进水管设置于所述电解槽的下部，所述出水管设置于电解槽的上部；所述阳极刷为铝制或铁制；
在所述电絮凝装置内进行电解时的电压维持为20-25V，电流密度为65-100A/m2，反应时间为30-60min。
2.根据权利要求1所述的一种电絮凝去除阳极氧化染色废水色度的方法，其特征在于：所述酸度调节剂为硫酸或盐酸。
3.根据权利要求1所述的一种电絮凝去除阳极氧化染色废水色度的方法，其特征在于：在所述步骤1）将废水的pH值调至2-4。
4.根据权利要求1所述的一种电絮凝去除阳极氧化染色废水色度的方法，其特征在于：在所述步骤3）中反应结束后，加入碱性调节剂调节pH值，使pH值维持在7-9。
5.根据权利要求1所述的一种电絮凝去除阳极氧化染色废水色度的方法，其特征在于：所述步骤3）中，混凝处理时间为30-60min。
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