本發(fā)明屬于環(huán)境污染治理領(lǐng)域，更具體地，涉及電化學(xué)反應(yīng)器及去除廢水中共存高鈣高氯離子的方法。
背景技術(shù)：
生產(chǎn)中脫硫脫硝廢水中鈣離子濃度和氯離子濃度都很高，工業(yè)生產(chǎn)中排出的廢水常常具有高氯高鈣高cod的特點(diǎn)，如明膠廢水，此類廢水的處理一直是一個(gè)難題?；钚晕勰喾ㄊ悄壳皬U水處理最常用的方法之一，其具有高效、經(jīng)濟(jì)、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。采用其他方法處理高氯高鈣廢水成本較高，不便于大規(guī)模推廣。但是，廢水中高濃度的cl-和ca2+對(duì)活性污泥法的處理效果影響很大，主要原因是高氯高鈣可使廢水滲透壓增大，微生物細(xì)胞脫水，導(dǎo)致細(xì)胞失活，從而對(duì)微生物的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。溶解性的ca2+對(duì)厭氧活性污泥具有毒性作用，ca2+從水中析出、沉淀可使污泥性能下降、管道堵塞等。另外，ca2+在其他裝置及管道中形成鈣垢，會(huì)導(dǎo)致整套生產(chǎn)設(shè)備性能下降。
氯離子不僅會(huì)在生產(chǎn)過程中對(duì)管道設(shè)備有很大的腐蝕作用，且未經(jīng)處理排放進(jìn)入水體會(huì)對(duì)環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重威脅。
在我國(guó)，各類工業(yè)離不開鍋爐，而高濃度的氯離子所造成的鍋爐腐蝕會(huì)對(duì)鍋爐運(yùn)行帶來非常嚴(yán)重的影響。因此高氯高鈣廢水的處理在工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境中有著極其重要的意義。
常用的除鈣方法有陽離子交換法和化學(xué)法。前者在ca2+濃度較高時(shí)，可很快使離子交換劑達(dá)到飽和，成本較高；后者通常利用碳酸鈉、磷酸三鈉或硅酸鈉等與其形成相應(yīng)的難溶鈣鹽將其除去，但會(huì)引入其它離子，形成二次污染。
工業(yè)上水中氯離子去除的常用方法是用水進(jìn)行稀釋，該方法在高濃度氯離子廢水處理中則存在諸多缺點(diǎn)，行之有效的生化方法也因?yàn)槁入x子含量太高，抑制了微生物的生長(zhǎng)難以進(jìn)行。而采用絮凝、過濾、膜處理、蒸餾等方法處理高氯離子廢水效果又較差，且成本過高，因此，在工業(yè)上并不可行。長(zhǎng)期以來，高含氯離子廢水的處理一直是環(huán)境治理中的難點(diǎn)之一。
電化學(xué)方法因?yàn)榉椒ê?jiǎn)單、處理效果好而得到廣泛應(yīng)用。飲用水體系中常采用電滲析或反滲析技術(shù)，需要使用價(jià)格昂貴的離子交換膜，不適合高濃度氯離子的脫除。
中國(guó)專利cn200810224669公開了一種采用電化學(xué)催化法處理高含鹽、高含氯的廢水的方法，該方法包括將待處理的含鹽、含氯離子廢水進(jìn)入電化學(xué)反應(yīng)器中，在反應(yīng)器中加入還原態(tài)金屬離子催化劑，接通反應(yīng)器陰電極、陽電極上的電源，使廢水中的離子及還原性物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)。但是該方法的催化劑投加量較大、廢渣的產(chǎn)生量多，而且對(duì)廢水的處理效果不穩(wěn)定。
中國(guó)專利cn201610392863公開一種三維電吸附去除硫酸體系氯離子的方法和應(yīng)用，該發(fā)明主要依靠活性炭吸附氯離子，但活性碳用量大，吸附能力有限，容易吸附飽和、吸附時(shí)間長(zhǎng)，電極容易鈍化失活，這些限制了其推廣應(yīng)用。
中國(guó)專利cn201611243285發(fā)明了電化學(xué)反應(yīng)器裝置除氯，該裝置陽極由難溶金屬制作的網(wǎng)狀藍(lán)以及填充于網(wǎng)狀藍(lán)內(nèi)的ru-ti-ac催化材料組成，利用貴金屬催化氧化氯離子成氯氣達(dá)到除去目的，該方法電解效率高，氯離子降解率高，但電解裝置復(fù)雜，電極制備繁瑣并且價(jià)格較高。
上述的鈣離子和氯離子去除工藝或去除劑均存在明顯的缺陷。因此，開發(fā)具有工藝簡(jiǎn)單、投資和運(yùn)行成本低、無二次污染的鈣離子和氯離子的去除方法，對(duì)工業(yè)和生活污水的處理有重要的實(shí)際意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中成本較高、吸附劑易吸附飽和、吸附時(shí)間長(zhǎng)，電極容易鈍化失活、電解裝置復(fù)雜以及對(duì)高氯離子含量廢水不適用的問題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面提供一種電化學(xué)反應(yīng)器，該電化學(xué)反應(yīng)器包括一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)槽，反應(yīng)槽內(nèi)陽極、陰極交替放置，所述陽極為鋁電極，所述陰極為惰性電極。
根據(jù)本發(fā)明，為提高脫氯效率、降低能耗，可采用多個(gè)電解槽聯(lián)用的方式，例如，多個(gè)反應(yīng)槽串聯(lián)或并聯(lián)設(shè)置。
本發(fā)明中，所述惰性電極可以采用本領(lǐng)域各種惰性電極，綜合效果與成本，優(yōu)選的，所述惰性電極為石墨電極。
本發(fā)明中，相鄰兩塊極板的間距可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整，對(duì)于小規(guī)模的廢水處理，優(yōu)選的，相鄰兩塊極板的間距為4-6厘米。
使用時(shí)，陰極和陽極分別與電源的正負(fù)極連接。
本發(fā)明的第二方面提供一種去除廢水中共存高鈣高氯離子的方法，該方法包括：將待處理的廢水引入上述的電化學(xué)反應(yīng)器的反應(yīng)槽內(nèi)，使陽極和陰極浸沒在廢水中，在陰陽極之間施加恒定電流，并持續(xù)攪拌廢水。
本發(fā)明中，反應(yīng)過程中所采用的電源為直流電源，電壓為0.1-30伏，電流為0.1-5安。
優(yōu)選的，反應(yīng)溫度為10-60℃，反應(yīng)ph為6-11。
電解過程中化學(xué)反應(yīng)方程式為：
陽極：al-3e-＝al3+陰極：h2o+e-＝h2+oh-
溶液中：al3++cl-+oh-+ca2+＝ca4al2cl2(oh)12↓
本發(fā)明的方法適用于各種含鈣含氯廢水的處理，特別適用于高鈣高氯廢水的處理。優(yōu)選地，適用于鈣離子的濃度超過2000mg/l的廢水。以及優(yōu)選地，適用于氯離子的濃度超過800mg/l的廢水。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
1、電解產(chǎn)物為廢水處理過程中絮凝劑，因此無需額外添加藥劑，產(chǎn)生二次污染的可能性很小，為廢水重新利用創(chuàng)造了良好條件；
2、反應(yīng)條件溫和(一般在常溫常壓下即可進(jìn)行)，且能量效率較高；
3、同時(shí)具備了氣浮、絮凝及殺菌等作用
4、反應(yīng)所使用的裝置簡(jiǎn)單，費(fèi)用成本較低，操作工藝靈活，可控制性強(qiáng)，有益于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
5、不受鈣氯離子濃度范圍限制，使用范圍寬，去除效率高。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。
附圖說明
圖1示出了本發(fā)明一種電化學(xué)反應(yīng)器的裝置示意圖。
其中，1為鋁電極，2為石墨電極。
具體實(shí)施方式
下面將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。雖然以下描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，然而應(yīng)該理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了使本發(fā)明更加透徹和完整，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
以下實(shí)施例中，采用的電化學(xué)反應(yīng)器如圖1所示，包括1個(gè)反應(yīng)槽，反應(yīng)槽內(nèi)陽極、陰極交替放置，所述陽極為鋁電極，所述陰極為石墨電極。相鄰兩塊極板的間距為5厘米。
實(shí)施例1：
以氯化鈉和氧化鈣配制氯離子的初始濃度為1000mg/l，鈣離子的初始濃度為8000mg/l的模擬廢水，將待處理的模擬廢水引入電化學(xué)反應(yīng)器的反應(yīng)槽內(nèi)，使陽極和陰極浸沒在廢水中，在陰陽極之間施加恒定電流，并持續(xù)攪拌廢水，反應(yīng)過程中所采用的電源為直流電源，電壓為5伏，電流為2安，反應(yīng)溫度為20℃。通電2h后，氯離子濃度降至290mg/l，鈣離子濃度降至6000mg/l。
實(shí)施例2：
以氯化鈉和氧化鈣配制氯離子的初始濃度為2000mg/l，鈣離子的初始濃度為4000mg/l的模擬廢水，將待處理的模擬廢水引入電化學(xué)反應(yīng)器的反應(yīng)槽內(nèi)，使陽極和陰極浸沒在廢水中，在陰陽極之間施加恒定電流，并持續(xù)攪拌廢水，反應(yīng)過程中所采用的電源為直流電源，電壓為5伏，電流為2安，反應(yīng)溫度為20℃。通電4h后，氯離子濃度降至745.71mg/l，鈣離子濃度降至1180mg/l。
以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的各實(shí)施例，上述說明是示例性的，并非窮盡性的，并且也不限于所披露的各實(shí)施例。在不偏離所說明的各實(shí)施例的范圍和精神的情況下，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。