一种采用新型电吸附技术处理焦化/兰炭废水的方法技术

一种采用新型电吸附技术处理焦化/兰炭废水的方法，以低变质烟煤(长焰煤、弱粘煤或不粘煤)为主要原料制备的煤基多孔电极材料作为阴极和阳极，活性炭或者活性焦为粒子电极，在三维体系下，利用煤基电极和活性炭在一定电场压力的作用下的吸附、电催化氧化对焦化/兰炭废水中的污染物进行处理。本发明专利技术将以我国资源储量丰富的低变质烟煤为原料制备的煤基电吸附材料应用于焦化/兰炭废水的常规处理中，处理成本低，经济效益显著，对我国焦化、兰炭行业的技术进步与节能减排具有重要的现实意义，应用前景广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种采用新型电吸附技术处理焦化/兰炭废水的方法
本专利技术属于化工、冶金工业废水综合治理
，具体涉及一种采用新型电吸附技术处理焦化/兰炭废水的方法。
技术介绍
焦化/兰炭废水主要来源于煤干馏过程中煤气净化与化工产品精制工段，所含污染物包括酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等，是一种典型的含有难降解的有机化合物的工业废水。NH3-N浓度高、焦油含量大、可生化性差，使得此废水的处理具有很大的难度和复杂性。目前传统的焦化废水处理主要是采用加清水稀释后进行生化法处理，成本昂贵，处理效果较差。现有的焦化/兰炭废水处理方法主要可分为以下五类。第一类是生物强化技术，利用向废水中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种，以去除某一种或某一类有害物质，提高废水处理系统的处理能力。朱希坤等采用该技术处理焦化废水，结果表明比常规生化系统处理水的COD、氰化物、总氮的平均去除率分别提高了16.1％，12.3％、12.2％。第二类是生物流化床技术，以砂、焦炭、活性炭这类颗粒材料为载体，水流自下向上流动，使载体处于流化状态，在载体表面生长、附着生物膜。吴洪英等采用生物流化床处理焦化废水，结果表明当进水的氨氮浓度小于500mg/L、CODCr浓度小于2000mg/L时，氨氮去除率可达97％以上，CODCr去除率85％以上。第三类是固定化微生物技术，通过化学或物理手段将游离的微生物固定在载体上使其高度密集，并使其保持活性反复利用。黎兵等利用活细胞固定化技术与化学沉淀技术组合处理焦化废水，氨氮、COD总去除率分别为96.6％、98.1％。第四类是生物脱氮技术，利用厌氧+缺氧/好氧(A-A/O)和序批式间歇反应器(SBR)工艺对焦化废水进行处理。闵启林等研究表明，采用SHARON-ANAMMOX组合工艺的要求下处理焦化废水，得到氨氮的去除率为99.75％,COD的去除率也大于90％。第五类是化学技术，主要是利用催化氧化的方法对焦化废水进行处理。刘红等采用催化氧化-混凝技术处理焦化废水，研究表明废水的COD从1173mg/L降至38.2mg/L，去除率达96.7％。另外，针对焦化/兰炭废水的处理，也有一些专利技术公开。上海宝汇环境科技有限公司公开了“一种焦化废水处理剂、制备方法及处理方法”(CN201710103289.3)，主要特征是通过不同规格组合的活性炭来提升吸附效率，活性炭A吸附长链芳烃、多环芳烃等大分子有机污染物，而活性炭B主要吸附单苯环芳香族化合物及一些分子量较小的有机物，这样在活性炭成分中形成了活性炭A/活性炭B吸附互补作用。江苏维尔利环保科技股份有限公司公开了“基于射流生化反应器的焦化废水处理方法”(CN201610755788.6)，主要特征是采用了高效生化器处理工艺和膜深度处理工艺结合，通过外置式超滤截留活性污泥，与前置反硝化处理、生化反应器以及后置反硝化处理工艺A/O/A共同构成MBR工艺。王连勇等人公开了“焦化废水处理方法”(CN201611092732.3)，首先利用烟道气对焦化废水进行预处理，把烟气脱硫、CO2回收利用和焦化废水处理三者有机结合，同时获得化肥；其次，将预处理后的排水与高炉煤气洗涤水进行联合处理，以生物接触氧化法对其进行脱酚和氰化物处理；最后采用曝气生物过滤和反渗透法对生化处理后的排水进行深度处理。整个过程投入药剂少，运行成本低，出水全部进行回用，属于一种回用与“零”排放的新技术。这些方法与本案技术所采用的原理、工艺均有较大区别。另外，本专利技术人之前公开了“一种采用电吸附技术深度处理氰化提金废水的方法”(CN201410014314.7)，以自制的煤基电极为阴阳极，采用电吸附技术处理氰化提金废水中的氰化物及其他有价金属离子，利用电场作用下煤基阳极的吸附与电吸附以及溶液体系中络合离子的富集沉淀作用去除废水中的氰化物及铜、锌、铁氰络合离子，使得废水达标排放或者返回浸出体系循环利用。与本案不同之处在于，第一，废水组成差异较大。氰化废水体系为强碱性，废水中主要是以游离氰，金属氰络合离子为主的阴离子，而本案中焦化/兰炭废水所含污染物主要为酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物；第二，去除机理不同。上述专利中在电场作用下，游离氰，金属氰络合离子等阴离子向阳极定向迁移，通过吸附、电吸附作用，富集于煤基阳极表面，同时在阳极发生OH-的分解反应，导致阳极附近H+浓度增大，迁移过来的游离氰、SCN-及金属氰络合离子相互作用产生硫氰化亚铜和少量氰化亚铜、氰化锌或者红棕色亚铁氰化铜沉淀物。而本案中则是阳极在高电势下产生的羟基等自由基与污染物分子作用，这种自由基是具有高度活性的强氧化剂，通过对有机物产生脱氢、亲电子和电子转移作用，形成活化的有机自由基，产生连锁自由基反应，使有机物迅速完全降解，分解为CO2、H2O、N2，同时多孔煤电极可对部分有机物进行电解；第三，工作电压不同，上述专利采用的是2V，外加电压没有达到游离氰、SCN-及金属氰络合离子在阳极上的分解电压，因此主要以阳极的吸附、电吸附以及富集沉淀为主；而本案则以4V电压为主，在此电压条件下有机物可以进行有效的催化氧化分解，同时由于电极的吸附作用对于催化氧化分解产生了促进作用。综上所述，现有的焦化/兰炭废水处理工艺均比较复杂，处理效率较差，流程长，投资与处理费用高。本专利技术以煤基电吸附材料为主电极，活性炭/活性焦为粒子电极采用三维体系处理焦化/兰炭废水，从工艺、原理各方面均具有较大创新，处理成本低，可以使焦化/兰炭废水的污染物达标排放，具有巨大的环境效果和经济效益应用前景广泛。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术目的是提供一种采用新型电增强技术处理焦化/兰炭废水的方法，具有处理工艺流程短、成本低、处理效果好的特点。为实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案：一种采用新型电吸附技术处理焦化/兰炭废水的方法，以煤基电极作为阴极和阳极，再加入活性炭或者活性焦为粒子电极，利用煤基电极和活性炭在一定电场压力的作用下的吸附、电催化氧化对焦化/兰炭废水中的污染物进行处理。所述煤基电极是以低变质烟煤为主要原料制备的煤基多孔电极材料，制备过程为：以低变质粉煤为原料，通过磨矿、筛分、成型、热解、活化工艺制备煤基电吸附材料，其中低变质粉煤为长焰煤、弱粘煤或不粘煤，低变质粉煤粒度60-80目，成型压力6-8MPa，热解温度600-800℃，活化温度800-900℃。优选地，外加电压2～5V，常温下吸附时间1-8h。优选地，可采用多个或者多组煤基电极串并联的方式进行连续处理。优选地，所述煤基电极有三片，并排设置，中间的一片连接直流电源的正极，其余两片作为阴极片，连接直流电源的负极，固定极板间距为6mm。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)以低变质粉煤作为主体原料制备的煤基活性炭电极材料孔径分布较均匀，微孔通常至少占比表面积的95％，吸附性能好，可满足不同功率密度的要求，充放电可逆性好；(3)与传统处理技术相比，采用三维电吸附工艺处理焦化/兰炭废水，运行过程中不用添加任何药剂，操作较简单，处理效果远优于二维电极体系及其他方法。具体实施方式下面结合实例对本专利技术做进一步详细说明。实施例1：取煤基电吸附材料做成三片电极，一块放中间取煤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用新型电吸附技术处理焦化/兰炭废水的方法，其特征在于，以煤基电极作为阴极和阳极，再加入活性炭或者活性焦为粒子电极，利用煤基电极和活性炭在一定电场压力的作用下的吸附、电催化氧化对焦化/兰炭废水中的污染物进行处理。

【技术特征摘要】
1.一种采用新型电吸附技术处理焦化/兰炭废水的方法，其特征在于，以煤基电极作为阴极和阳极，再加入活性炭或者活性焦为粒子电极，利用煤基电极和活性炭在一定电场压力的作用下的吸附、电催化氧化对焦化/兰炭废水中的污染物进行处理。2.根据权利要求1所述采用新型电吸附技术处理焦化/兰炭废水的方法，其特征在于，所述煤基电极是以低变质烟煤为主要原料制备的煤基多孔电极材料。3.根据权利要求2所述采用新型电吸附技术处理焦化/兰炭废水的方法，其特征在于，所述制备过程为：以低变质粉煤为原料，通过磨矿、筛分、成型、热解、活化工艺制备煤基电吸附材料，其中低变质粉煤为长焰煤、弱粘煤...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋永辉，陈瑶，雷思明，赵玲玲，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61