一种分子分离技术深度处理含氯造纸废水系统及方法

摘要

本发明公开了一种分子分离技术深度处理含氯造纸废水系统及方法。所述方法为：废水通过水泵抽取后，进入预处理机构对废水进行预处理；处理后的废水进入电解池中，此废水通过阴极管和阳极管进行氧化还原反应，产生氢氧化铁，氢氧化铁形成三维的分子网络结构，分子网络结构对废水中的杂质进行截留围困，形成絮状物自杂质分离出口流出，而处理过的水从出水口流出，废水在电解池中的停留时间为15～20min，电压为200～240V，实现废水的深度处理。本发明具有处理成本低﹑无污泥产生﹑操作简便﹑无二次污染产生等特点，其深度处理含氯造纸废水效果显著，处理后的废水能达到《制浆造纸工业水污染物排放标准》和最新环保法规定的标准。

说明书

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种分子分离技术深度处理含氯造纸 废水系统及方法。

背景技术

目前，在制浆造纸工业中含氯漂剂漂白废水中经常检测出有二恶英存在， 这是目前世界上已知有毒化合物中毒性最强的物质之一。虽然无元素氯漂白 (ECF)、全无氯漂白(TCF)等漂白工艺已相继问世，但由于成本等一些问题， 还未在国内制浆造纸企业中普及。

制浆造纸废水中的含氯有机物通常含有环状结构，是一种难以降解的有机 物，是国家环保部门优先控制的污染物之一。《制浆造纸工业水污染物排放标准》 (GB3544—2008)的颁布实施，对制浆造纸行业废水中AOX的排放提出了更 严格的要求。因此，含氯造纸废水必须经过严格的达标处理后才能排放到水体 中。

传统的对含氯造纸废水的处理已有物化处理﹑生化处理﹑高级氧化等多种 处理方法，但这些方法普遍存在成本较高，操作和运行管理复杂，对有毒和难 降解的含氯有机物通常不能彻底降解，甚至还有二次污染产生等问题，因此， 寻找新的高效环保节能的含氯造纸废水处理方法十分重要。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种分子 分离技术深度处理含氯造纸废水系统。

本发明的另一目的在于提供一种应用上述系统深度处理含氯造纸废水的方 法。该方法处理成本较低，不仅使造纸废水经处理后，各种污染物的含量显著 达标，而且AOX的含量显著降到很低的水平，能达到环保的新要求。该方法用 于制浆厂﹑造纸厂或者制浆造纸联合企业排放的含氯废水处理，废水经该方法 处理后，能达到国家和地方规定的新的排放标准。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种分子分离技术深度处理含氯造纸废水系统，包括依次连接的水泵、预 处理机构﹑电解池和电源机构；所述电解池包括阳极管和阴极管，阳极管和阴 极管均与电源机构连接，所述阳极管采用铁制成；所述预处理机构包括依次连 接的温度控制器、pH过程自动控制器、网络流量控制器和离子浓度控制器，所 述温度控制器与水泵连接，所述离子浓度控制器与电解池连接。

所述阴极管安装于阳极管的管腔内，阴极管与阳极管同轴设置；所述阴极 管采用银或铂制成。

所述水泵通过管道与温度控制器连接，所述管道设有阀门和流量计，且所 述阀门和流量计自废水流动的方向依次分布。

所述的预处理机构还包括LCD显示屏，所述温度控制器、pH过程自动控 制器、网络流量控制器和离子浓度控制器均与LCD显示屏连接。

所述电源机构包括依次连接的变压器、整流二极管、滤波电容和集成稳压 器，所述变压器与阴极管连接，所述集成稳压器与阳极管连接。

一种应用上述分子分离技术深度处理含氯造纸废水系统处理废水的方法， 包括以下步骤：

(1)废水预处理：废水通过水泵抽取后，进入预处理机构，调节废水的温 度为20～30℃、酸碱度pH为6.0～8.0、水流速为0.4～1.0m/s、金属离子的浓度为 1.0～2.0mg/L；

(2)深度处理：步骤(1)预处理后的废水进入电解池中，此废水通过阴 极管和阳极管进行氧化还原反应，产生氢氧化铁，而氢氧化铁形成三维的分子 网络结构，这分子网络结构对废水中的杂质进行截留围困，形成絮状物，最后 絮状物自杂质分离出口流出，而处理过的水从出水口流出，废水在电解池中的 停留时间为15～20min，电压为200～240V。

步骤(1)所述的废水为造纸废水，AOX(是指可吸附有机卤化物)的含量 为30～60mg/L，CODcr的含量为300～500mg/L，pH为3.5～5.5。

本发明的实质是利用分子分离的技术来处理造纸废水，其原理为：通过利 用一个电解池在软件程序系统调控下将电能转化为化学能，阴阳两极分别发生 氧化还原反应，产生了氢氧化铁离子，氢氧化铁离子创建了一个三维的分子网 络结构，类似分子筛的功能，这种三维的分子网络结构能使纯净的水分子通过， 然而所有其它离子、分子、病毒、细菌等杂质都被截留困住，分离成絮状物， 最后以固体形式排出，通过这种方式废水得以净化处理，杂质被分离。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

(1)本发明处理系统紧凑，设备占用体积小，适用于很多场所的操作。该 系统利用的是电能，电解池系统与直流电源相连，由电源提供能量，因此清洁 环保，只需要很少的能量去分离杂质，成本大大降低。

(2)本发明处理系统及方法利用的是分子技术，生产出来的是纯净水和固 体物，而不是简单的水处理和泥浆，没有传统的污泥产生，无二次污染，处理 后的废水能达到《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB3544—2008)和最新环 保法规定的标准。

(3)本发明处理方法中氢氧化铁离子构成的三维网络结构对有毒且难以生 化处理的含氯有机化合物(如多环芳香族卤素化合物等)有很好的去除效果， 可以将有机物完全矿化或者降解为小分子，为废水的深度处理提供了新思路和 有效方法。

(4)本发明处理系统及方法也可以对造纸废水中的氮，磷，生物需氧量， 细菌，病毒，激素和药物等物质进行清除，能处理的污染物种类多，故本发明 适用范围广。

采用本发明的分子分离技术处理造纸废水(CODcr为300～500mg/L，AOX 为30～60mg/L)，CODcr去除率在90％以上，AOX去除率达到96％以上。

附图说明

图1为本发明一种分子分离技术深度处理含氯造纸废水系统示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方 式不限于此。

本发明实施例1-6通过一种分子分离技术深度处理含氯造纸废水系统对含 氯造纸废水进行处理，该系统如图1所示，包括依次连接的水泵1、预处理机构 5、电源机构7和电解池6；所述电解池6包括阳极管和阴极管，所述阴极管安 装于阳极管的管腔内；所述阳极管和阴极管均与电源机构7连接；所述阳极管 采用铁制成；所述的阴极管与阳极管同轴设置，所述阴极管采用银或铂制成。 所述预处理机构5包括依次连接的温度控制器、pH过程自动控制器、网络流量 控制器和离子浓度控制器，所述温度控制器与水泵连接，所述离子浓度控制器 与电解池连接。本发明通过利用电解池6在软件程序系统(即预处理机构5)调 控下将电能转化为化学能，阴阳两极分别发生氧化还原反应，产生了氢氧化铁 离子，氢氧化铁离子创建了一个三维的分子网络结构，类似分子筛的功能，这 种三维的分子网络结构能使纯净的水分子通过，然而所有其它离子、分子、病 毒、细菌等杂质都被截留困住，分离成絮状物，最后以固体形式排出，通过这 种方式废水得以净化处理，杂质被分离。

所述电源机构包括依次连接的变压器、整流二极管、滤波电容和集成稳压 器，所述变压器与阴极管连接，所述集成稳压器与阳极管连接。

所述水泵1通过管道与温度控制器连接，所述管道设有阀门2和流量计3， 且所述阀门2和流量计3自废水流动的方向依次分布。

所述的预处理机构还包括LCD显示屏，所述温度控制器、pH过程自动控 制器、网络流量控制器和离子浓度控制器均与LCD显示屏连接。

所述电解池6设有出水口8和杂质分离口9，所述预处理机构5设有进水口 4。处理废水时，废水通过水泵抽取后，通过阀门、流量计，通过进水口4进入 预处理机构5，调节废水的温度控制在20～30℃、酸碱度pH为6.0～8.0、水流速 为0.4～1.0m/s、金属离子的浓度控制在1.0～2.0mg/L；预处理后的废水进入电解 池6中，此废水通过阴极管和阳极管进行氧化还原反应，产生氢氧化铁，而氢 氧化铁形成三维的分子网络结构，这分子网络结构对废水中的杂质进行截留围 困，形成絮状物，最后絮状物自杂质分离出口9流出，而处理过的水从出水口4 流出，废水在电解池6中的停留时间为15～20min，电压为200～240V。

对比例1

通过现有普通电解技术处理含氯造纸废水的方法，具体步骤如下：

造纸废水(CODcr为300～500mg/L，AOX为30～60mg/L)先用稀硫酸调 节至pH为4.0～5.0，然后进入电解池反应器进行电解处理，电解池的正极由铁 构成，负极由石墨构成，废水在电解池反应器中停留3～4小时，温度控制在20℃， 在电解反应器中，废水中的悬浮性物质及部分COD和色度被去除。结果显示 CODcr的去除率为63％，AOX的去除率为52％。

实施例1

本实施例的一种分子分离技术深度处理含氯造纸废水方法，具体步骤如下：

(1)废水预处理：废水通过水泵抽取后，进入预处理机构，调节废水的温 度控制在20℃、酸碱度pH为6.0、水流速为0.4m/s、金属离子的浓度控制在1.0 mg/L之内。

(2)深度处理：步骤(1)预处理后的废水进入电解池中，此废水通过阴 极管和阳极管进行氧化还原反应，产生氢氧化铁，而氢氧化铁形成三维的分子 网络结构，这分子网络结构对废水中的杂质进行截留围困，形成絮状物，最后 絮状物自杂质分离出口流出，而处理过的水从出水口流出；废水在电解池中的 停留时间为15min，电压为200V。

本实施例的废水为含氯造纸废水(CODcr为300～500mg/L，AOX为30～60 mg/L)，结果显示CODcr的去除率为90.2％，AOX的去除率为96.3％。

实施例2

本实施例的一种分子分离技术深度处理含氯造纸废水方法，具体步骤如下：

(1)废水预处理：废水通过水泵抽取后，进入预处理机构，调节废水的温 度控制在20℃、酸碱度pH为7.0、水流速为0.5m/s、金属离子的浓度控制在1.2 mg/L之内。

(2)深度处理：步骤(1)预处理后的废水进入电解池中，此废水通过阴 极管和阳极管进行氧化还原反应，产生氢氧化铁，而氢氧化铁形成三维的分子 网络结构，这分子网络结构对废水中的杂质进行截留围困，形成絮状物，最后 絮状物自杂质分离出口流出，而处理过的水从出水口流出；废水在电解池中的 停留时间为16min，电压为220V。

本实施例的废水为含氯造纸废水(CODcr为300～500mg/L，AOX为30～60 mg/L)，结果显示CODcr的去除率为91.3％，AOX的去除率为96.8％。

实施例3

本实施例的一种分子分离技术深度处理含氯造纸废水方法，具体步骤如下：

(1)废水预处理：废水通过水泵抽取后，进入预处理机构，调节废水的温 度控制在25℃、酸碱度pH为7.0、水流速为0.6m/s、金属离子的浓度控制在1.4 mg/L之内。

(2)深度处理：步骤(1)预处理后的废水进入电解池中，此废水通过阴 极管和阳极管进行氧化还原反应，产生氢氧化铁，而氢氧化铁形成三维的分子 网络结构，这分子网络结构对废水中的杂质进行截留围困，形成絮状物，最后 絮状物自杂质分离出口流出，而处理过的水从出水口流出；废水在电解池中的 停留时间为17min，电压为200V。

本实施例的废水为含氯造纸废水(CODcr为300～500mg/L，AOX为30～60 mg/L)，结果显示CODcr的去除率为92.1％，AOX的去除率为97.3％。

实施例4

本实施例的一种分子分离技术深度处理含氯造纸废水方法，具体步骤如下：

(1)废水预处理：废水通过水泵抽取后，进入预处理机构，调节废水的温 度控制在25℃、酸碱度pH为8.0、水流速为0.8m/s、金属离子的浓度控制在1.6 mg/L之内。

(2)深度处理：步骤(1)预处理后的废水进入电解池中，此废水通过阴 极管和阳极管进行氧化还原反应，产生氢氧化铁，而氢氧化铁形成三维的分子 网络结构，这分子网络结构对废水中的杂质进行截留围困，形成絮状物，最后 絮状物自杂质分离出口流出，而处理过的水从出水口流出；废水在电解池中的 停留时间为18min，电压为220V。

本实施例的废水为含氯造纸废水(CODcr为300～500mg/L，AOX为30～60 mg/L)，结果显示CODcr的去除率为91.6％，AOX的去除率为96.7％。

实施例5

本实施例的一种分子分离技术深度处理含氯造纸废水方法，具体步骤如下：

(1)废水预处理：废水通过水泵抽取后，进入预处理机构，调节废水的温 度控制在30℃、酸碱度pH为8.0、水流速为1.0m/s、金属离子的浓度控制在1.8 mg/L之内。

(2)深度处理：步骤(1)预处理后的废水进入电解池中，此废水通过阴 极管和阳极管进行氧化还原反应，产生氢氧化铁，而氢氧化铁形成三维的分子 网络结构，这分子网络结构对废水中的杂质进行截留围困，形成絮状物，最后 絮状物自杂质分离出口流出，而处理过的水从出水口流出；废水在电解池中的 停留时间为19min，电压为220V。

本实施例的废水为含氯造纸废水(CODcr为300～500mg/L，AOX为30～60 mg/L)，结果显示CODcr的去除率为92.7％，AOX的去除率为97.8％。

实施例6

本实施例的一种分子分离技术深度处理含氯造纸废水方法，具体步骤如下：

(1)废水预处理：废水通过水泵抽取后，进入预处理机构，调节废水的温 度控制在25℃、酸碱度pH为8.0、水流速为0.6m/s、金属离子的浓度控制在1.2 mg/L之内。

(2)深度处理：步骤(1)预处理后的废水进入电解池中，此废水通过阴 极管和阳极管进行氧化还原反应，产生氢氧化铁，而氢氧化铁形成三维的分子 网络结构，这分子网络结构对废水中的杂质进行截留围困，形成絮状物，最后 絮状物自杂质分离出口流出，而处理过的水从出水口流出；废水在电解池中的 停留时间为20min，电压为220V。

本实施例的废水为含氯造纸废水(CODcr为300～500mg/L，AOX为30～60 mg/L)，结果显示CODcr的去除率为93.2％，AOX的去除率为98.3％。

本发明系统对含氯造纸废水处理效果优于对比例1即现有技术的电解池反 应器，主要是因为现有技术的电解池反应器比较简单，一般是简单的阳极管与 阴极管，无法形成三维的氢氧化铁分子网络结构；本发明系统中的电解池是一 种同轴电解池，构造比较特殊，有软件调控，而且还含有预处理机构，本发明 的预处理机构对电解液的温度﹑流量﹑pH以及金属离子浓度等都有调控。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实 施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、 替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。