一种基于BDD电极电化学处理兰炭废水的方法及其应用专利检索-水废水或污水的生物处理专利检索查询-专利查询网

一种基于BDD 电极电化学处理兰炭废 水的方法及其应用

专利类型	发明公开	法律事件	公开; 实质审查;
专利有效性	实质审查	当前状态	实质审查
申请号	CN202411937057.4	申请日	2024-12-26
公开(公告)号	CN119612848A	公开(公告)日	2025-03-14
申请人	湖南新锋科技有限公司;	申请人类型	企业
发明人	周炜棋; 马峰; 蔡群欢; 曾平; 郑明松; 陈艳波; 王喜; 张玉蛟; 刘磊;	第一发明人	周炜棋
权利人	湖南新锋科技有限公司	权利人类型	企业
当前权利人	湖南新锋科技有限公司	当前权利人类型	企业
省份	当前专利权人所在省份：湖南省	城市	当前专利权人所在城市：湖南省长沙市
具体地址	当前专利权人所在详细地址：湖南省长沙市宁乡高新技术产业园区新天北路001号湖南省大学科技产业园综合楼2楼A059号	邮编	当前专利权人邮编：410000
主IPC国际分类	C02F9/00	所有IPC国际分类	C02F9/00 ; C02F1/40 ; C02F1/04 ; C02F1/20 ; C02F1/66 ; C02F1/26 ; C02F1/461 ; C02F1/72 ; C02F3/00 ; C02F101/16 ; C02F101/30 ; C02F101/34
专利引用数量	0	专利被引用数量	0
专利权利要求数量	10	专利文献类型	A
专利代理机构	广州嘉权专利商标事务所有限公司	专利代理人	马俊;
摘要	本发明公开了一种基于BDD 电极电化学处理兰炭废水的方法及其应用，所述方法包括以下步骤：S1：将兰炭废水引入除油段进行除油，得到粗分离后的兰炭废水；S2：将粗分离后的兰炭废水引入蒸氨脱酚段，依次进行脱氨处理和脱酚处理，得到预处理后的兰炭废水；S3：将预处理后的兰炭废水引入电化学氧化段的BDD电极阳极室，进行电解处理，得到电催化后的兰炭废水、酸液和碱液；S4：利用碱液对电催化后的兰炭废水碱化并引入生化段，进行生化处理后得到符合排放标准的废水；步骤S3中所述酸液和碱液被收集并用于步骤S2和步骤S4中所述酸化和碱化处理中。本发明提供的方法通过电化学氧化降低生化系统的有机负荷，提升了废水中的BOD。
权利要求	1.一种基于BDD 电极电化学处理兰炭废水的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： S1：将兰炭废水引入除油段进行除油，得到粗分离后的兰炭废水； S2：将粗分离后的兰炭废水引入蒸氨脱酚段，依次进行脱氨处理和脱酚处理，得到预处理后的兰炭废水；所述脱氨处理前使用碱液碱化粗分离后的兰炭废水；所述脱酚处理前使用酸液酸化脱氨处理后的兰炭废水； S3：将预处理后的兰炭废水引入电化学氧化段的BDD电极阳极室，进行电解处理，得到电催化后的兰炭废水、酸液和碱液； S4：利用碱液对电催化后的兰炭废水碱化并引入生化段，进行生化处理后得到符合排放标准的废水；步骤S3中所述酸液和碱液被收集并用于步骤S2和步骤S4中所述酸化和碱化处理中。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述除油的方式包括重力沉降隔油、离心分离除油、混凝除油、酸析除油、膜分离除油和吸附除油中的任意一种。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述脱氨处理的方式包括蒸馏脱氨、吹脱脱氨、化学沉淀脱氨和气态膜脱氨中的任意一种。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述脱酚处理的方式包括物理吸附脱酚、膜分离脱酚、化学沉淀脱酚和溶剂萃取脱酚中的任意一种。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述碱化处理后兰炭废水的pH值为9～10。 6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述酸化处理后兰炭废水的pH值为2～4。 7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3所得酸液的pH值小于2；和/或，步骤S3所得碱液的pH值大于12。 8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中所述生化处理的方式包括活性污泥工艺、曝气生物滤池工艺和膜生物反应器工艺中的任意一种。 9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中所述碱化处理后兰炭废水的pH值为7～8。 10.如权利要求1～9任一项中所述的方法在难生物降解的有机废水处理中的应用。
说明书全文	一种基于BDD 电极电化学处理兰炭废水的方法及其应用技术领域 [0001] 本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种基于BDD电极电化学处理兰炭废水的方法及其应用。背景技术 [0002] 煤化工兰炭废水成分复杂，含有大量难降解、高毒性的污染物，是一种典型的污染物含量高、毒性处理难度高的工业废水。兰炭行业绿色产业化升级将由分散型的分布转向工业园集中式的分布，兰炭废水集中处理使处理规模扩大，若采用原有处理方式处理不能稳定达标，需外加反渗透膜浓缩处理，且浓缩液更难处理，导致处理成本急剧上升。 [0003] 在大水量污水处理工艺中，生化法具有投资运行成本低、处理效果好、可持续性强等优点。然而在处理含有高浓度有机物、具有一定毒性且水质特征不稳定的废水时，难以稳定处理达标，需要采用高级氧化工艺对生化法进行强化，使其出水稳定达标。 [0004] 电化学氧化是一种较为温和的氧化方法，且大多无需额外添加药剂。掺硼金刚石(BDD)电极具有极高析氧电位和极宽的电化学窗口，可将绝大多数有机废水中的有机物矿化为二氧化碳及水，在处理难生化降解有机废水中具有优异的效果。而兰炭废水由于废水产生量大，有机污染物浓度较高，有机物处理总量高，需要较长的电解时间，使得BDD电极处理兰炭废水时的总电耗较高。发明内容 [0005] 本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于BDD电极电化学处理兰炭废水的方法，该方法通过BDD电极进行电化学处理，一方面降低了生化系统的有机负荷，另一方面回收利用电解产生的酸液和碱液来调节pH，从而减少了废水中的盐分含量，提升其可生化性。 [0006] 本发明还提出上述方法的应用。 [0007] 根据本发明的第一方面，提出了一种基于BDD电极电化学处理兰炭废水的方法，所述方法包括以下步骤： [0008] S1：将兰炭废水引入除油段进行除油，得到粗分离后的兰炭废水； [0009] S2：将粗分离后的兰炭废水引入蒸氨脱酚段，依次进行脱氨处理和脱酚处理，得到预处理后的兰炭废水；所述脱氨处理前使用碱液碱化粗分离后的兰炭废水；所述脱酚处理前使用酸液酸化脱氨处理后的兰炭废水； [0010] S3：将预处理后的兰炭废水引入电化学氧化段的BDD电极阳极室，进行电解处理，得到电催化后的兰炭废水、酸液和碱液； [0011] S4：利用碱液对电催化后的兰炭废水碱化并引入生化段，进行生化处理后得到符合排放标准的废水； [0012] 步骤S3中所述酸液和碱液被收集并用于步骤S2和步骤S4中所述酸化和碱化处理中。 [0013] 在本发明的一些实施方式中，步骤S1中所述除油的方式包括重力沉降隔油、离心分离除油、混凝除油、酸析除油、膜分离除油和吸附除油中的任意一种。 [0014] 所述除油段的主要作用是去除兰炭废水中的油分以及悬浮物，除油处理能够防止设备损坏和管道堵塞；除油处理还能够避免对后续处理工艺产生干扰，比如：在生化段，油类物质会覆盖在微生物表面，阻止氧气和营养物质的传递，从而抑制微生物的活性。 [0015] 在本发明的一些实施方式中，步骤S2中所述脱氨处理的方式包括蒸馏脱氨、吹脱脱氨、化学沉淀脱氨和气态膜脱氨中的任意一种。 [0016] 在本发明的一些实施方式中，步骤S2中所述脱酚处理的方式包括物理吸附脱酚、膜分离脱酚、化学沉淀脱酚和溶剂萃取脱酚中的任意一种。 [0017] 在本发明的一些实施方式中，步骤S2中所述碱化处理后兰炭废水的pH值为9～10。 [0018] 在本发明的一些实施方式中，步骤S2中所述酸化处理后兰炭废水的pH值为2～4。 [0019] 所述脱氨处理能够避免高浓度氨氮对后续处理工艺的干扰，比如生化段的微生物活性会受到氨氮的抑制。 [0020] 所述脱酚处理能够降低兰炭废水的化学需氧量(COD)并改善兰炭废水的可生化性。 [0021] 在本发明的一些实施方式中，步骤S3所得酸液的pH值小于2。 [0022] 在本发明的一些实施方式中，步骤S3所得碱液的pH值大于12。 [0023] 所述步骤S3中的BDD电极阳极室是以BDD为阳极、质子膜分隔的电化学装置中的阳极室，通电后能够将兰炭废水中的有机污染物一部分直接降解为CO2及H2O，另一部分被氧化为易生化降解的小分子有机物。 [0024] 在本发明的一些实施方式中，步骤S4中所述生化处理的方式包括活性污泥工艺、曝气生物滤池工艺和膜生物反应器工艺中的任意一种。 [0025] 在本发明的一些实施方式中，步骤S4中所述碱化处理后兰炭废水的pH值为7～8。 [0026] 所述生化处理能够去除兰炭废水中的有机污染物并大幅降低废水的化学需氧量和生化需氧量；相较于一些物理化学处理方法，生化处理在大规模处理兰炭废水时具有成本优势，无需像一些化学氧化过程那样消耗大量的化学药剂和能源，进一步节约了处理的成本。 [0027] 根据本发明的第二方面，提出了如本发明第一方面所述的方法在难生物降解的有机废水处理中的应用。 [0028] 本发明至少具有以下有益效果： [0029] 本发明提供的兰炭废水处理方法通过BDD电化学氧化降低生化系统的有机负荷，提升了废水中的BOD，使得生化系统运行更稳定；该方法还通过使用BDD质子膜分隔电化学装置中阳极室的酸液及阴极室的碱液并进一步用于调节不同处理阶段的pH值，减少了废水中盐分的含量，提升了废水的可生化性；本发明无需添加强酸强碱，降低了废水处理系统运行管理难度，降低了废水处理系统运行管理的成本。附图说明 [0030] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中： [0031] 图1为本发明实施例1中基于BDD电极电化学处理兰炭废水的方法的流程示意图。具体实施方式 [0032] 以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。 [0033] 实施例1 [0034] 本实施例提供了一种基于BDD电极电化学处理兰炭废水的方法，并用该方法处理了来自神木市某兰炭生产企业的兰炭废水，该兰炭废水的初始水质情况包括：COD为+36730mg/L，NH4 浓度为4221mg/L，总氮含量(TN)为4625mg/L，溶解性总固体(TDS)量为 11100mg/L，pH值为9；该方法的流程示意图如图1所示，具体包括以下步骤： [0035] 1)除油段：将兰炭废水汇聚到污水处理站后，首先进入除油段，经过2天重力沉降及隔油处理后得到粗分离后的兰炭废水，其COD降至31940mg/L，pH为8； [0036] 2)蒸氨脱酚段：将步骤1)所得粗分离后的兰炭废水碱化后(添加碱液调节pH值至+9.5左右)经由脱氨塔脱氨，此时兰炭废水的COD降至27130mg/L，NH4浓度降至264mg/L；然后将脱氨后的废水酸化(添加酸液调节pH值至3左右)，并经由萃取塔(萃取剂为甲基异丁+ 酮)和精馏塔进行萃取脱酚，得到预处理后的兰炭废水，其COD降至4386mg/L，NH4浓度降至 115mg/L。 [0037] 3)电化学氧化段：将步骤2)所得预处理后的兰炭废水引入BDD阳极室氧化段，若溶液电导率低于3ms/cm，则需添加硫酸钠提升电导率，硫酸钠的添加量为3g/L(1～5g/L均可)；经由BDD电化学氧化处理得到电催化后的兰炭废水，其COD降至2545mg/L，B/C比由萃取脱酚出水0.21提升至0.36； [0038] 在电化学氧化段，兰炭废水中的有机污染物在以BDD为阳极、质子膜分隔的电化学装置中的阳极室，一部分被直接降解为CO2及H2O，另一部分被氧化为易生化降解的小分子有+ ‑机物；在这一阶段的电解过程中，阳极室产生H形成酸液，阴极室产生OH形成碱液，酸液的pH值小于2，碱液的pH值大于12，此处收集的酸液和碱液用于步骤2)和步骤4)的酸化和碱化中； [0039] 4)生化段：用碱液将步骤3)所得电催化后的兰炭废水pH值调节至中性(pH为7～8+均可)，经由生化处理后，得到符合排放标准的废水，其COD降至118mg/L，NH4浓度降至1mg/+ L，TN降至43mg/L，满足当地排放至废水管网的标准(排放标准为COD＜150mg/L，NH4 ＜ 30mg/L，TN＜50mg/L，pH 7～8)。 [0040] 对比例1 [0041] 本对比例提供了一种兰炭废水的常规处理方法，具体包括除油、蒸馏塔蒸氨、萃取脱酚预处理和生化降解四个步骤，即对应实施例1中的步骤1)、步骤2)和步骤4)；本对比例在酸化和碱化过程中使用的分别为稀硫酸和液碱，处理的兰炭废水与实施例1相同； [0042] 在本对比例中，兰炭废水经过除油、蒸馏塔蒸氨、萃取脱酚预处理后，COD降至+3362mg/L，NH4浓度降至93mg/L，TN降至323mg/L；随后废水经过生化降解处理后排至污水+ 管网，COD降至289mg/L，NH4浓度降至1mg/L，TN降至90mg/L，最终处理得到的废水，其COD仍高于当地排放至污水管网的要求，因此需要额外缴纳污水护理费用。 [0043] 上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

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