一种分子分离技术系统及其深度处理烟草薄片废水的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水处理领域，具体涉及一种分子分离技术系统及其深度处理烟草薄片废水的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着造纸法烟草薄片技术的引入，烟草的产量得到大幅度的增长，与此同时，烟草废水的产生量也大大增加，达到50?70m3/t烟草薄片。烟草薄片废水中含有纤维素、半纤维、木素、有机溶出物及许多难被降解的有机物，因此具有量大、颜色深、成分波动大的特点。
[0003]《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB3544-2008)的颁布实施，对烟草行业废水的排放提出了更严格的要求。因此，烟草薄片废水必须经过严格的达标处理后才能排放到水体中。
[0004]目前，国内外对于造纸法烟草薄片废水处理通常采用制浆造纸废水的处理方法，如物理化学法、生物化学法和高级氧化法等。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，全面尝试新的治水理念势在必行，寻找新的高效环保节能的烟草薄片废水处理方法十分重要。
【发明内容】
[0005]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运行费用低、占地面积小、处理效果好的分子分离技术系统。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种应用上述系统深度处理烟草薄片废水的方法。该方法用于处理烟草行业排放的造纸法烟草薄片废水，处理成本较低，烟草薄片废水经处理后，各种污染物的含量显著降低，能达到国家和地方规定的新的排放标准，同时也能满足环保的新要求。
[0007]为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案:
[0008]—种分子分离技术的系统，包括依次连接的水栗、预处理机构、电解池和电源机构;所述电解池包括电解腔、超声装置、阳极管和阴极管，所述超声装置安装于电解腔底部；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栗连接，所述离子浓度控制器与电解池连接。
[0009 ]专利申请“一种分子分离技术深度处理含氯造纸废水系统及方法”(201510540679.8)提出了分子技术的处理方法，但该申请公开的系统主要是基于处理含氯造纸废水所设计，用于处理烟草薄片废水还是存在处理效果不理想的问题，本发明在原有系统上有所改进，设计有超声装置，使得深度处理过程具有协同增效的作用，经过创新改进后，效果显著增强。
[0010]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;所述阳极管采用铁制成，阴极管采用不锈钢板制成。
[0011 ]所述水栗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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]一种应用上述分子分离技术系统深度处理烟草薄片废水的方法，包括以下步骤:
[0015](I)烟草薄片废水通过水栗抽取后，进入预处理机构，调节烟草薄片废水的温度为25?30°C、酸碱度pH为6.0?7.0、水流速为0.5?1.0m/s、金属离子的浓度为I.0?1.8mg/L;
[0016](2)步骤(I)预处理后的烟草薄片废水进入电解池中，此废水在超声波空化作用下通过阴极管和阳极管进行氧化还原反应，产生一系列多核羟基络合分子和Fe(OH)n分子，该类分子絮聚络合形成了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20?25min，电压为200?220V。
[0017]步骤(I)所述的烟草薄片废水为造纸法烟草薄片公司生化处理后的烟草薄片废水，CODcr的含量为300?350mg/L，色度为400?500倍，pH为5.0?6.0。
[0018]步骤(2)所述的电解池，该电解池中的电解腔的容积为3.6L;电极接触面积30cm2;电极极距为12mm。
[0019]本发明的实质是利用分子分离的技术来处理烟草薄片废水，其原理为:利用一个电解池在预处理机构的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，阳极Fe产生的阳离子Fen+在溶液中水解、聚合生成一系列多核羟基络合分子和Fe(OH)n分子，这类新生态分子活性高、吸附能力强，同时它们之间絮聚络合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，通过这种方式烟草薄片废水得以净化深度处理。
[0020]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0021](I)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。
[0022](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。
[0023](3)本发明处理方法中电解腔中安装有超声装置，超声波在电化学系统中通过超声能量对电极界面产生扰动，从而使电极表面不断得到清洁，使电极附近的金属离子持续得到更新，能保持电极的活性，阻止电极钝化的发生，因为能延长其使用寿命。
[0024](4)本发明处理方法中的超声装置所产生的超声波能引起水分解产生.H和.0H，这些自由基能断裂废水中的有机污染物分子链，也能进行自由基的氧化还原反应，对分子网络技术深度处理烟草薄片废水具有协同增效的作用。
[0025](5)本发明处理方法中铁各种价态羟基络合物构成的三维网络结构对有毒且难以生化处理的多环芳香族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。
[0026]采用本发明的分子分离技术系统处理烟草薄片废水(CODcr为300?350mg/L，色度为400?500倍)，⑶Dcr去除率在98%以上，色度去除率达到99%以上。
【附图说明】
[0027]图1为本发明一种分子分尚技术系统的不意图。
【具体实施方式】
[0028]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。
[0029]本发明实施例1-6通过一种分子分离技术系统来深度处理烟草薄片废水，该系统如图1所示，包括依次连接的水栗1、预处理机构5、电解池8和电源机构7;所述电解池8包括电解腔、超声装置6、阳极管、阴极管，所述阴极管安装于阳极管的管腔内；所述超声装置6安装于电解腔底部;所述阳极管和阴极管均与电源机构7连接;所述的阴极管与阳极管同轴设置，所述阳极管采用铁制成、阴极管采用不锈钢板制成。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栗I连接，所述离子浓度控制器与电解池8连接。本发明通过利用电解池8在预处理机构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，产生了一系列多核羟基络合分子和Fe(OH)n分子，这类分子絮聚络合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。
[0030]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。
[0031]所述水栗I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。
[0032]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。
[0033]所述电解池8设有出水口 9和杂质分离口 10，所述预处理机构5设有进水口 4。处理废水时，废水通过水栗抽取后，通过阀门2、流量计3，通过进水口 4进入预处理机构5，调节废水的温度控制在25?30°C、酸碱度pH为6.0?7.0、水流速为0.5?1.0m/s、金属离子的浓度控制在1.0?1.8mg/L;预处理后的废水进入电解池8中，此废水在超声波空化作用下通过阴极管和阳极管进行氧化还原反应，产生一系列多核羟基络合分子和Fe(OH)n分子，这类分子之间絮聚络合形成了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口 10流出，而处理过的水从出水口 9流出，废水在电解池8中的停留时间为20?25min，电压为200?220V。
[0034]对比例I
[0035]通过现有普通电解技术处理烟草薄片废水的方法，具体步骤如下:
[0036]烟草薄片废水先用稀碱调节至pH为6.0?7.0，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2.5?3.5小时，温度控制在25°C，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。
[0037]本对比例的废水为某造纸法烟草薄片公司生化处理后的烟草薄片废水(CODcr为300?350mg/L，色度为400?500倍)，结果显示⑶Dcr的去除率为64.3%，色度的去除率为59.7%。
[0038]对比例2
[0039]现有没有设计超声装置的分离技术系统(申请号201510540679.8的专利申请中公开的系统)处理烟草薄片废水的方法，具体步骤如下:
[0040](I)烟草薄片废水通过水栗抽取后，进入预处理机构，调节烟草薄片废水的温度控制在25°C、酸碱度pH为6.0、水流速为0.5m/s、金属离子的浓度控制在1.0mg/L之内。
[0041](2)步骤(I)预处理后的烟草薄片废水进入电解池中，此烟草薄片废水通过阴极管和阳极管进行氧化还原反应，产生一系列多核羟基络合分子和Fe(OH)n分子，这类分子之间絮聚络合形成了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，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200V。
[0042]本对比例的废水为某造纸法烟草薄片公司生化