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CN106565040A - 一种碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置 - Google Patents

一种碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置 Download PDF

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CN106565040A
CN106565040A CN201610947790.3A CN201610947790A CN106565040A CN 106565040 A CN106565040 A CN 106565040A CN 201610947790 A CN201610947790 A CN 201610947790A CN 106565040 A CN106565040 A CN 106565040A
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deionization device
oil phase
water
waste liquid
electrode
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CN201610947790.3A
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雷蕾
张涧
刘旭东
肖翔
马力
杜辉
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China Petroleum and Chemical Corp
Wuhan University of Science and Technology WHUST
Original Assignee
China Petroleum and Chemical Corp
Wuhan University of Science and Technology WHUST
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Abstract

本发明涉及一种碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置，包括：酸沉降单元、油相回收单元及电容去离子单元；酸沉降单元包括：碱渣储存池、硫酸储存池、自动控制阀、管道混合器及酸化沉降罐；管道混合器与硫酸储存池及碱渣储存池连接；自动控制阀设置在硫酸储存池与管道混合器之间；管道混合器与酸化沉降罐连接；油相回收单元包括：油相存储罐、油相输送泵及油相精制设备；油相存储罐与酸化沉降罐的第一出口连接，油相存储罐与油相输送泵连接；油相输送泵的出水口与油相精制设备连接；电容去离子单元包括：中和水调节罐、中和水输送泵及第一连续去离子装置。该装置结构简单稳定，处理流程方便，成本低廉，对碱渣废水处理效果好。

Description

一种碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置
技术领域
本发明涉及废水处理与利用技术领域，特别涉及一种碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置。
背景技术
炼油过程中常采用碱洗的方法对燃料油进行精制。由于碱液可与油品中含S、N、O等的化合物发生反应，从而有效脱除影响油品稳定性的物质及部分含硫化合物，如环烷酸、酚类、硫化氢、硫醇等，因此碱洗精制过程成为改良油品性状、提高油品质量的重要环节，也由此产生了大量碱渣废水。碱渣废水指化工装置的常压/减压、催化生产的初常顶油、催化汽油、催化柴油等油品用碱液进行碱洗后的废液。碱渣废水中含有大量的污染物，其COD(化学需要量)通常可达到几千mg/L甚至几十万mg/L，而且碱渣废水中还含有较高的盐分，很难用活性污泥法对其进行生化处理。碱渣废水中含有3％～10％游离碱，其中硫化钠、硫醇钠的浓度在几千至几万mg/L，此外还含有大量的酚和环烷酸。碱渣一直是污水处理场水质受冲击、影响水质处理效果的重要原因，为避免碱渣对污水处理场水质造成冲击，实现污水处理装置平稳运行，处理水质满足环保要求，必须寻求较好的工艺对碱渣废水进行处理。
目前碱渣废水处理方法有直接处理法和物理化学处理法，直接处理法有出售、稀释、深井注入和焚烧等处理方法，其中以焚烧法为主；物理化学处理法分化学氧化法，络合萃取法，液膜法，活性污泥法等等，但由于这类方法的成本太高，处理效果不彻底，稳定性差，而使其在实际推广应用中受到限制。
发明内容
本申请提供的一种碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置，解决了或部分解决了现有技术中废液处理装置成本太高，处理效果不彻底，稳定性差的技术问题，实现了结构简单稳定，处理流程方便，成本低廉，对碱渣废水处理效果好的技术效果。
本申请提供了一种碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置，包括：
酸沉降单元，所述酸沉降单元包括：用于存储碱渣废水的碱渣储存池、用于存储硫酸的硫酸储存池、自动控制阀、管道混合器及酸化沉降罐；所述管道混合器的一入口与所述硫酸储存池连接，另一入口与所述碱渣储存池连接；所述自动控制阀设置在所述硫酸储存池与所述管道混合器之间的管道上；所述管道混合器的出水口与所述酸化沉降罐的入水口连接；
油相回收单元，所述油相回收单元包括：油相存储罐、油相输送泵及油相精制设备；所述油相存储罐的进水口与所述酸化沉降罐的第一出口连接，所述油相存储罐的出水口与所述油相输送泵的进水口连接；所述油相输送泵的出水口与所述油相精制设备连接；
电容去离子单元，所述电容去离子单元包括：中和水调节罐、中和水输送泵及第一连续去离子装置；所述中和水调节罐的进水口与所述酸化沉降罐的第二出口连接，所述中和水调节罐的出水口与所述中和水输送泵的进水口连接；所述中和水输送泵的出水口与所述第一连续去离子装置连接。
作为优选，所述中和水调节罐的进水口通过倒U型自流管与所述酸化沉降罐的第二出口连接。
作为优选，所述中和水调节罐与所述倒U型自流管之间设置有酸化废液pH监测计。
作为优选，所述第一连续去离子装置包括：
壳体，所述壳体的两侧内壁分别开设有安装槽；
绝缘隔板，设置在所述安装槽内，紧贴所述壳体的内壁；
电极阴极，一侧紧贴固定在所述壳体一侧的所述绝缘隔板上；所述电极阴极的另一侧设置阴离子交换膜；
电极阳极，一侧紧贴固定在所述壳体另一侧的所述绝缘隔板上；所述电极阳极的另一侧设置阳离子交换膜；
隔膜，设置在所述阴离子交换膜与所述阳离子交换膜之间；
电源，正极与所述电极阳极连接，负极与所述电极阴极连接。
作为优选，所述壳体设置有进液口及排液口；
所述进液口与对应所述绝缘隔板的过水通道连接；
所述排液口与对应所述绝缘隔板的过水通道连接；
所述第一连续去离子装置中设置有第一电导率监测仪，用于监测所述第一连续去离子装置中污水的电导率；
所述第一电导率监测仪的取样接头伸入所述绝缘隔板的过水通道内。
作为优选，所述电极阳极及所述电极阴极为纳米钛渗碳电极；所述纳米钛渗碳电极的直径为2～60nm；
所述绝缘隔板及所述壳体的材质为聚氯乙烯塑料或丙烯晴-丁二烯-苯乙烯塑料；所述绝缘隔板的厚度为4～10mm；
所述隔膜的材质为纸质隔膜、尼龙纤维和多孔聚合物板中的一种。
作为优选，所述中和水调节罐与所述中和水输送泵之间设置有中和水pH监测计。
作为优选，所述中和水调节罐内设置有搅拌器。
作为优选，所述中和水输送泵与所述第一连续去离子装置之间的管道上设置有第一截止阀。
作为优选，所述碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置还包括：
第二连续去离子装置，与所述中和水输送泵的出水口连接；所述第二连续去离子装置的结构与所述第一连续去离子装置的结构相同；
第二电导率监测仪，设置在所述第二连续去离子装置中，用于监测所述第二连续去离子装置中污水的电导率；
第二截止阀，设置在所述中和水输送泵与所述第二连续去离子装置之间的管道上。
本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于采用了由酸沉降单元，油相回收单元和电容去离子单元组成的碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置，结构简单稳固，成本低廉；通过酸沉降单元中的管道混合器，实现了多种介质的混合，通过酸沉降单元对碱渣污染物浓度、pH值实现调节，处理流程方便；再通过电容去离子单元中的第一连续去离子装置处理污水，能吸附去除污水中有机物并进行脱盐去离子净化处理，保证良好的处理效果。这样，有效解决了现有技术中废液处理装置成本太高，处理效果不彻底，稳定性差的技术问题，实现了结构简单稳定，处理流程方便，成本低廉，对碱渣废水处理效果好的技术效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置的结构示图；
图2为图1中的第一连续去离子装置的结构示图。
(图示中各标号代表的部件依次为：1自动控制阀、2酸化沉降罐、3油相存储罐、4搅拌器、5油相输送泵、6油相精制设备、7第一截止阀、8第一连续去离子装置、9第二脱水旋流器、10第二电导率监测仪、11第二连续去离子装置、12第二截止阀、13中和水pH监测计、14中和水输送泵、15中和水调节罐、16倒U型自流管、17酸化废液pH监测计、18管道混合器、19碱渣储存池、20硫酸储存池、21壳体、22电极阴极、23绝缘隔板、24阴离子交换膜、25排液口、26隔膜、27阳离子交换膜、28电源、29电极阳极、30进液口)
具体实施方式
本申请提供的一种碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置，解决了或部分解决了现有技术中废液处理装置成本太高，处理效果不彻底，稳定性差的技术问题，由酸沉降单元，油相回收单元和电容去离子单元组成的碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置，实现了结构简单稳定，处理流程方便，成本低廉，对碱渣废水处理效果好的技术效果。
参见附图1，本申请提供了一种碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置，包括：酸沉降单元，油相回收单元和电容去离子单元组成。酸沉降单元包括：碱渣储存池19、硫酸储存池20、自动控制阀1、管道混合器18、酸化沉降罐2、酸化废液pH监测计17、倒U型自流管16；硫酸储存池20通过自动控制阀1与管道混合器18一入口连接，管道混合器18另一入口与碱渣储存池19连接，管道混合器18的出水口与酸化沉降罐2的入水口连接，酸化沉降罐2的一出水口与倒U型自流管16连接，并在其间设有酸化废液pH监测计17，酸化沉降罐2的另一出水口与油相存储罐3连接。
油相回收单元包括油相存储罐3、油相输送泵5、油相精制设备6；油相存储罐3的出水口与油相输送泵5的进水口连接，经过油相输送泵5，将回收的石油注入油相精制设备6精制回收。
电容去离子单元包括：中和水调节罐15、搅拌器4、中和水输送泵14、第一截止阀7、第一连续去离子装置8、第一电导率监测仪9、第二截止阀12、第二连续去离子装置11、第二电导率监测仪10；中和水调节罐15内设有搅拌器4，中和水调节罐15的出水口与中和水输送泵14的进水口连接，两者之间设有中和水pH监测计13，中和水输送泵14分别通过第一截止阀7和第二截止阀12与第一连续去离子装置8和第二连续去离子装置11连接。
参见附图2，第一连续去离子装置8和第二连续去离子装置11的结构相同，具体为：壳体21上下两侧内壁设有安装槽，安装槽装有绝缘隔板23，绝缘隔板23紧靠壳体21对应的内壁；上侧面的绝缘隔板23紧贴有电极阴极22，靠近电极阴极22的另一侧面设有阴离子交换膜24；下侧面的的绝缘隔板23紧贴有电极阳极29，靠近电极阳极29的另一侧面设有阳离子交换膜27；阳离子交换膜27与阴离子交换膜24中间设有隔膜26。电极阳极29与电源的正极连接，电极阴极22与电源的负极连接；电源28的直流电压为1.5～1.9V。
壳体21的进液口30和排液口25与对应绝缘隔板23的过水通道连接；第一电导率监测仪9与第二电导率监测仪10的取样接头穿过壳体21固定在第一连续去离子装置8和第二连续去离子装置11内部的过水通道中。
电极阳极29和电极阴极22均为纳米钛渗碳电极，纳米钛渗碳电极是将厚度为0.2～1mm的钛板经表面抛光，电化学阳极氧化，电化学沉积碳纳米管，得到纳米钛渗碳电极，碳纳米管直径为2～60nm。
绝缘隔板23的厚度为4～10mm；绝缘隔板23和壳体21的材质为聚氯乙烯塑料。隔膜26的材质为纸质隔膜。
在具体实施例中，采用某企业的催化汽油碱渣和催化柴油碱渣，其化学需要量为1.83×105mg/L，硫化物为2.23×104mg/L，挥发酚为3.56×104mg/L。经过本装置处理后，有机硫化物和H2S几乎完全去除，挥发酚去除率为99.1％以上，化学需要量去除率为99.2％以上，出水电导率为380～431μS/cm可以实现碱渣废液中高浓度硫化物和化学需要量的高效处理，回收废液中的原料，实现处理过程中污水的达标排放。
本装置通过管道混合器18实现了多种介质的混合，对碱渣污染物浓度、pH值实现调节；再通过第一连续去离子装置8，第二连续去离子装置11处理污水，能吸附去除污水中有机物并进行脱盐去离子净化处理，且对第一连续去离子装置8，第二连续去离子装置11脱盐有机物进行回收，避免了二次污染。由于电极阳极29和电极阴极22可以再生重复使用，降低了制造成本，且电极阳极29和电极阴极22再生过程无需酸碱，减少了二次污染；阳离子交换膜27与阴离子交换膜24能大大提高电极的吸附性能。
本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于采用了由酸沉降单元，油相回收单元和电容去离子单元组成的碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置，结构简单稳固，成本低廉；通过酸沉降单元中的管道混合器18，实现了多种介质的混合，通过酸沉降单元对碱渣污染物浓度、pH值实现调节，处理流程方便；再通过电容去离子单元中的第一连续去离子装置8处理污水，能吸附去除污水中有机物并进行脱盐去离子净化处理，保证良好的处理效果；且第一连续去离子装置8能将脱盐有机物进行回收，避免了二次污染；第一连续去离子装置8中的电极阳极29和电极阴极22可以再生重复使用，降低了制造成本，且电极阳极29和电极阴极22再生过程无需酸碱，减少了二次污染；阳离子交换膜27与阴离子交换膜24，大大提高了电极的吸附性能。这样，有效解决了现有技术中废液处理装置成本太高，处理效果不彻底，稳定性差的技术问题，实现了结构简单稳定，处理流程方便，成本低廉，对碱渣废水处理效果好的技术效果。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置，其特征在于，所述碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置包括：
酸沉降单元，所述酸沉降单元包括：用于存储碱渣废水的碱渣储存池(19)、用于存储硫酸的硫酸储存池(20)、自动控制阀(1)、管道混合器(18)及酸化沉降罐(2)；所述管道混合器(18)的一入口与所述硫酸储存池(20)连接，另一入口与所述碱渣储存池(19)连接；所述自动控制阀(1)设置在所述硫酸储存池(20)与所述管道混合器(18)之间的管道上；所述管道混合器(18)的出水口与所述酸化沉降罐(2)的入水口连接；
油相回收单元，所述油相回收单元包括：油相存储罐(3)、油相输送泵(5)及油相精制设备(6)；所述油相存储罐(3)的进水口与所述酸化沉降罐(2)的第一出口连接，所述油相存储罐(3)的出水口与所述油相输送泵(5)的进水口连接；所述油相输送泵(5)的出水口与所述油相精制设备(6)连接；
电容去离子单元，所述电容去离子单元包括：中和水调节罐(15)、中和水输送泵(14)及第一连续去离子装置(8)；所述中和水调节罐(15)的进水口与所述酸化沉降罐(2)的第二出口连接，所述中和水调节罐(15)的出水口与所述中和水输送泵(14)的进水口连接；所述中和水输送泵(14)的出水口与所述第一连续去离子装置(8)连接。
2.如权利要求1所述的碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置，其特征在于，
所述中和水调节罐(15)的进水口通过倒U型自流管(16)与所述酸化沉降罐(2)的第二出口连接。
3.如权利要求2所述的碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置，其特征在于，
所述中和水调节罐(15)与所述倒U型自流管(16)之间设置有酸化废液pH监测计(17)。
4.如权利要求1所述的碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置，其特征在于，所述第一连续去离子装置(8)包括：
壳体(21)，所述壳体(21)的两侧内壁分别开设有安装槽；
绝缘隔板(23)，设置在所述安装槽内，紧贴所述壳体(21)的内壁；
电极阴极(22)，一侧紧贴固定在所述壳体(21)一侧的所述绝缘隔板(23)上；所述电极阴极(22)的另一侧设置阴离子交换膜(24)；
电极阳极(29)，一侧紧贴固定在所述壳体(21)另一侧的所述绝缘隔板(23)上；所述电极阳极(29)的另一侧设置阳离子交换膜(27)；
隔膜(26)，设置在所述阴离子交换膜(24)与所述阳离子交换膜(27)之间；
电源，正极与所述电极阳极(29)连接，负极与所述电极阴极(22)连接。
5.如权利要求4所述的碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置，其特征在于，
所述壳体(21)设置有进液口(30)及排液口(25)；
所述进液口(30)与对应所述绝缘隔板(23)的过水通道连接；
所述排液口(25)与对应所述绝缘隔板(23)的过水通道连接；
所述第一连续去离子装置(8)中设置有第一电导率监测仪(9)，用于监测所述第一连续去离子装置(8)中污水的电导率；
所述第一电导率监测仪(9)的取样接头伸入所述绝缘隔板(23)的过水通道内。
6.如权利要求4所述的碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置，其特征在于，
所述电极阳极(29)及所述电极阴极(22)为纳米钛渗碳电极；所述纳米钛渗碳电极的直径为2～60nm；
所述绝缘隔板(23)及所述壳体(21)的材质为聚氯乙烯塑料或丙烯晴-丁二烯-苯乙烯塑料；所述绝缘隔板(23)的厚度为4～10mm；
所述隔膜(26)的材质为纸质隔膜、尼龙纤维和多孔聚合物板中的一种。
7.如权利要求1所述的碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置，其特征在于，
所述中和水调节罐(15)与所述中和水输送泵(14)之间设置有中和水pH监测计(13)。
8.如权利要求1所述的碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置，其特征在于，
所述中和水调节罐(15)内设置有搅拌器(4)。
9.如权利要求1所述的碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置，其特征在于，
所述中和水输送泵(14)与所述第一连续去离子装置(8)之间的管道上设置有第一截止阀(7)。
10.如权利要求1所述的碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置，其特征在于，所述碱渣废液处理纳米钛渗碳电极电容去离子装置还包括：
第二连续去离子装置(11)，与所述中和水输送泵(14)的出水口连接；所述第二连续去离子装置(11)的结构与所述第一连续去离子装置(8)的结构相同；
第二电导率监测仪(10)，设置在所述第二连续去离子装置(11)中，用于监测所述第二连续去离子装置(11)中污水的电导率；
第二截止阀(12)，设置在所述中和水输送泵(14)与所述第二连续去离子装置(11)之间的管道上。
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