Электрохимическое оборудование для очистки сточных вод с высоким содержанием красителей.

I. Обзор продукта

Высокоцветные сточные воды широко распространены в таких отраслях, как текстильная печать и крашение, производство красителей, производство бумаги и целлюлозы, производство чернил, фармацевтические промежуточные продукты, пищевая ферментация и химический синтез. Эти сточные воды содержат многочисленные хромофорные группы (такие как азо-, нитро-, имино-, хиноновые группы и сопряженные двойные связи) и ауксохромные группы, что приводит к цветам от темно-красного, оранжево-желтого, сине-черного до пурпурно-коричневого, с цветностью, обычно в сотни или десятки тысяч раз выше. Этот тип сточных вод не только имеет плохой внешний вид, но и хромофорное органическое вещество часто обладает биотоксичностью или трудно биоразлагается. При сбросе в водоемы он препятствует проникновению солнечного света и нарушает водный экологический баланс.

Традиционные методы обесцвечивания имеют свои ограничения: флокуляция и осаждение дают большое количество химического шлама и имеют плохие эффекты обесцвечивания водорастворимых красителей; адсорбция активированным углем дорогостояща, трудно регенерируется и производит опасные отходы насыщенного угля; озоновое окисление требует больших капиталовложений в оборудование, имеет низкое использование озона и высокое энергопотребление; фентоновое окисление потребляет большое количество реагентов, производит большое количество железного шлама и требует многократной корректировки pH; биологические методы практически не способны разлагать большинство синтетических красителей, и цвет не может быть удален биохимически.

В этой системе используется технология электрохимического окисления. Она непосредственно окисляет хромофоры в ненасыщенных связях и сопряженных структурах хромофоров посредством анодного окисления, одновременно используя электрокатализ для генерации гидроксильных радикалов (·OH) и сильных окислителей, таких как активный хлор, для непрямого окисления. Это полностью разрушает или трансформирует хромофоры в бесцветные малые молекулы. Весь процесс потребляет только электричество, не требует химических реагентов и не производит шлама или насыщенных отходов. Скорость обесцвечивания может достигать 90%–99%, снижая цветность до менее чем 50 раз от исходного значения, одновременно удаляя ХПК, что приводит к бесцветному и прозрачному стоку.

II.Трудности в очистке высокоцветных сточных вод и решения данного оборудования

III. Принцип работы

Высокоцветные сточные воды, после удаления взвешенных твердых частиц с помощью сита или фильтра, поступают в электрохимический реактор, где под действием электродов:

(1) Прямое электроокисление

Хромофоры (азо-, хиноновые структуры, сопряженные двойные связи, ароматические кольца и т. д.) непосредственно теряют электроны на поверхности анода, разрывая ненасыщенные связи в молекулярной структуре, нарушая сопряженную систему и повышая энергию электронного перехода за пределы видимого спектра, что макроскопически проявляется как потеря цвета. Этот путь высокоселективен для молекул красителя и является наиболее важным механизмом обесцвечивания.

(2) Непрямое электроокисление

Анодный электролиз воды генерирует гидроксильные радикалы (·OH), в то время как естественно присутствующие ионы хлорида в сточных водах (обычно встречающиеся в таких отраслях, как крашение и печать) электролизуются с образованием активного хлора (Cl₂, HOCl, OCl⁻). Эти высокоокисляющие активные частицы диффундируют в раствор, подвергая молекулы красителя, которые не контактировали непосредственно с анодом, вторичной окислительной атаке, далее разрушая остаточные хромофоры и минерализуя органические промежуточные продукты.

(3) Совместное удаление ХПК

После разрушения хромофоров образующиеся малые органические молекулы (такие как органические кислоты и спирты) продолжают окисляться и минерализоваться до CO₂ и H₂O, одновременно достигая значительного снижения ХПК. Общее количество органического вещества в обесцвеченном стоке значительно уменьшается, а не просто "отбеливает" хромофоры при сохранении ХПК.

(4) Механизм предотвращения отскока цвета

Электрохимическое окисление вызывает полную перестройку молекул хромофоров, а не просто изменение распределения электронных облаков вокруг хромофоров. После обработки сточные воды не показывают видимого восстановления цвета после 24-72 часов отстаивания, обеспечивая долговременную стабильность эффекта обесцвечивания.

IV. Основные преимущества (для высокоцветных сточных вод)

V. Технические характеристики (настраиваемые)

VI. Применимо к различным сценариям, связанным с высокоцветными сточными водами.

VII. Местоположение процесса

Вариант 1: Раздельная обработка обесцвечивания (непосредственно соответствует нормам выбросов или повторно используется)Высокоцветные сточные воды → Скрининг/осаждение (удаление взвешенных твердых частиц, волокон и т. д.) → Электрохимическое оборудование → Сточные воды (бесцветные и прозрачные, ХПК соответствует стандартам) → Сброс или повторное использование в производстве

Вариант 2: Предварительная обработка с последующей биохимической обработкой (применимо к высококонцентрированным композитным сточным водам)

Высокоцветные сточные воды → Скрининг/осаждение → Электрохимическое оборудование (обесцвечивание, устранение биотоксичности, улучшение соотношения B/C) → Биологическая система → Сброс в соответствии со стандартами

Примечание: После электрохимического разрушения хромофорного органического вещества соотношение B/C значительно улучшается (соотношение B/C некоторых сточных вод красителей может быть увеличено с 0,1 до более 0,3). Последующая биохимическая система может эффективно разлагать остаточное маломолекулярное органическое вещество. Электрохимическая стадия направлена на "обесцвечивание + детоксикацию" при сохранении низкого энергопотребления.

Вариант 3: В качестве блока продвинутой очистки (для обесцвечивания и улучшения стандартов биохимических сточных вод)

Биохимическая обработка → Вторичный отстойник → Оборудование для электрохимического обесцвечивания → Сброс

Примечание: Цвет некоторых сточных вод, обработанных биологическим методом, по-прежнему не соответствует стандартам (биологическая обработка малоэффективна для удаления хромофоров). Добавление блока электрохимического обесцвечивания в конце процесса биологической очистки, который работает при низком энергопотреблении и обрабатывает только остаточный цвет, имеет самую низкую эксплуатационную стоимость и является идеальным дополнением к существующей системе биологической очистки для модернизации.