一種含非離子表面活性劑廢水的處理方法
2023-05-30 03:10:16
專利名稱：一種含非離子表面活性劑廢水的處理方法
技術領域：
本發明涉及一種有機化工廢水的處理方法，進一步說是含非離子表面活性劑(NIS)廢水的處理方法。
背景技術：
非離子表面活性劑(NIS)是繼陰離子表面活性劑之後用量很大，也很重要的表面活性劑。非離子表面活性劑具有較高的表面活性，其水溶液表面張力較低，臨界膠束濃度也低於離子型表面活性劑，因此具有良好的乳化能力和洗滌作用。近年來我國非離子表面活性劑的產量大大增加。目前使用較多的主要是聚氧乙烯型和多元醇類表面活性劑，這些物質均屬於生物難降解物質。
隨著NIS用量的不斷增加，大量NIS通過各種途徑進入水體(如化工廢水、印染廢水等)，使水中的COD升高並產生大量穩定的泡沫，從而抑制有毒物質的降解。大量的泡沫還會使廢水中的汙泥難以沉降下來，進而影響廢水淨化設備的處理效率。
目前還沒有NIS的環境質量標準和排放標準，但考慮到其對環境的不利影響，開發出有效的處理技術還是非常必要的。由於NIS的特殊性質，一般的廢水處理方法如混凝、生化的處理效果均不理想；採用泡沫分離等物理方法雖然能達到從水中分離NIS的目的，但並沒有破壞NIS的結構，處理並不徹底，泡沫分離後對濃縮相處理的成本依然很高；而溼式氧化等高級氧化方法能夠徹底破壞NIS的結構，消除NIS的毒害作用，但處理成本相當昂貴，推廣應用存在一定的困難。這樣，開發出一種經濟有效的針對NIS廢水的處理方法就有著非常重要的意義。
鐵屑微電解法是一種電化學氧化方法。鐵屑(主要是鐵碳合金)在電解質溶液中會形成大量的小原電池，其中鐵為陽極，碳為陰極。電極反應如下陽極陰極(酸性條件)(鹼、中性條件)在此電極反應中，中間產物和最終產物均具有很高的化學活性，它們能和水中所含的諸多汙染物作用，並通過化學反應，消除其毒性。
中國專利CN-1078959A中提到了一種鐵碳絮凝床裝置應用於廚房汙水的研究。該發明設計了一種鐵碳絮凝床，內裝含碳鐵屑和疏鬆材料顆粒，能夠解決鐵碳床易板結的問題。該發明主要針對廚房汙水，廚房汙水中的有機成份非常複雜，主要有動植物油、蛋白質、澱粉、離子型表面活性劑等。用此方法去除NIS廢水中的NIS並不適用，因為此方法認為在處理過程中必須通入大量空氣補充氧氣，以加強接觸，處理效果才明顯。而NIS廢水如果通入空氣，將產生大量泡沫，操作難於控制，並且處理效果也並不因補充了氧氣而得到改善。
此外，日本專利JP-10-128096A和JP-2001-96279A以及中國專利CN-1179488A、CN-1240768A、CN-1040016A以及CN-1068799A中也都採用了鐵屑微電解的處理步驟，只是大都局限於電鍍、印染廢水的研究。
綜上，就國內外當前的研究狀況而言，還沒有關於NIS廢水處理方法的文獻報導。同時根據前面的分析，現有的一些鐵屑微電解處理技術直接應用於NIS廢水的處理也還存在一些問題。因此，需要開發出一種經濟適用的技術來實現對NIS廢水的有效處理。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種新的含非離子表面活性劑(NIS)廢水的處理方法，在達到處理要求的同時，具有處理效率高、反應速度快、操作簡便等優點，並易於實現工業化應用。
本發明採用鐵屑微電解法對含非離子表面活性劑(NIS)廢水進行處理，具體包括以下步驟a.將含非離子表面活性劑的廢水在調節池內調節pH至0.5～3.5；b.以上所述的廢水經過調節pH後進入微電解反應器，停留10～60min，微電解反應器內裝填粒度為20～100目的鑄鐵屑；c.以上經過微電解反應器處理後廢水進入沉澱槽，沉澱槽內加有鹼液，以去除鐵屑微電解處理過程中產生的Fe2+和Fe3+，並控制由沉澱槽排出的處理後的廢水pH為7.0～9.0。
含NIS的廢水其pH一般為7左右。在本發明的處理方法中，含NIS的廢水在進行微電解反應時的pH應控制在0.5～3.5。pH較低時，微電解的處理效果較好。但pH過低，消耗的酸量較大。因此需要選擇合適的pH，本發明的廢水pH調節為0.5～3.5，優選為1.0～3.0。
本發明研究表明，微電解反應器內裝填鑄鐵屑粒度越細，處理效果越好，但鐵屑過細，則容易流失，且使鐵屑床層的阻力增大。因此微電解反應器內的鐵屑粒度應保持在20～100目，優選30～90目。鐵屑一般選自鑄鐵屑，成分為鐵碳合金。
本發明的處理方法中，含NIS的廢水在微電解反應器內停留時間應控制在10～60min。用鐵屑微電解法處理含NIS的廢水時，隨著停留時間的延長，NIS的去除率明顯增加，但停留時間超過10min後，處理效率增加比較緩慢，當停留時間超過60min後，處理效果基本達到穩定。因此推薦NIS廢水的停留時間為10～60min，優選20～50min。
含NIS的廢水經過沉澱槽沉澱後出水的pH應控制在7.0～9.0。由於本發明主要針對生物難降解的NIS進行處理，之後還需要輔以生化處理裝置。由於NIS廢水在鐵屑微電解處理後會引入一定量的鐵離子和亞鐵離子，而鐵離子和亞鐵離子會對後續的生化處理產生不利影響，因此需要在沉澱槽內加入鹼液(一般為10％氫氧化鈉溶液)去除鐵離子和亞鐵離子，並控制出水的pH在7.0～9.0，優選7.5～8.5。
將經鐵屑微電解法處理後的廢水排出沉澱槽後，排入後續的生化處理系統進行生化處理。生化處理採用通常的生化處理方法如活性汙泥法、接觸氧化法等。沉渣等積累到一定數量後集中處理，如填埋、焚燒等。
本發明採用鐵屑微電解法作為非離子表面活性劑(NIS)廢水處理的基本方法，這樣可以通過較簡單的步驟有效去除廢水中的NIS。該方法處理效果穩定可靠、操作簡便易行，處理效率高，對設備要求不高，成本較低，易於實現工業化應用。
經本方法處理，廢水中NIS的去除率可以達到80.0％，有利於後續生化處理的順利進行。經過鐵屑微電解法處理及後續的生化處理等，含非離子表面活性劑的廢水可以達到排放標準
附圖1為鐵屑微電解處理非離子表面活性劑(NIS)廢水工藝流程圖下面結合附圖1說明本發明的詳細過程由於含NIS廢水pH的高低會對鐵屑微電解的處理效果產生影響，pH較低時，處理效果較好，因此需要先將NIS廢水的pH調至0.5～3.5，優選為1.0～3.0。可用普通的酸調節廢水的pH值，如使用硫酸或磷酸等。NIS廢水調至合適的pH後即可進入微電解反應器進行鐵屑微電解處理。所使用的微電解反應器為通用的微電解反應器，一般為柱形結構，內部裝填鑄鐵屑。鑄鐵屑的主要成份為鐵碳合金，粒度要求在20～100目，優選為30～90目。廢水在微電解反應器內停留一段時間後即可進入沉澱槽，隨著廢水停留時間的延長，處理效果也有所改善，但停留時間超過10min後，處理效果改善的，緩慢超過60min後，處理效果基本穩定，因此需要將NIS廢水的停留時間控制在10～60min，優選為20～50min。設置沉澱槽的目的主要是去除鐵屑微電解過程中產生的鐵離子和亞鐵離子。由於本發明主要針對廢水中的NIS進行處理，要實現廢水的達標排放，一般還要加上生化處理部分，鐵離子和亞鐵離子的存在會對生化處理產生不良影響，因此必須加以去除。沉澱槽內加入鹼液，控制沉澱槽出水的pH在7.0～9.0，優選為7.5～8.5。經微電解法處理後的廢水進入生化處理系統進行生化處理。生化處理系統可採用活性汙泥法或接觸氧化法。
具體實施例方式
實施例1取適量NIS廢水(原水pH為7.0)，調節pH至3.5(用98％的濃硫酸調節pH)後進入鐵屑微電解反應器，柱內裝填粒徑分布為20～100目的鑄鐵屑(市售)，其主要成份為鐵碳合金。廢水在鐵屑微電解柱內處理10min後進入沉澱槽，向槽內加入一定量的鹼液(10％NaOH溶液)去除Fe2+和Fe3+，並控制出水的pH為7.0。
經鐵屑微電解處理，廢水中NIS的去除率為82％。
實施例2取適量NIS廢水(原水pH為7.0)，調節pH至0.5(用98％的濃硫酸調節pH)後進入鐵屑微電解反應器，柱內裝填粒徑分布為20～100目的鑄鐵屑(市售)，主要成份為鐵碳合金。廢水在鐵屑微電解柱內停留60min後進入沉澱槽，向槽內加入一定量的鹼液(10％NaOH溶液)去除Fe2+和Fe3+，並控制出水的pH為9.0。
經鐵屑微電解處理，廢水中NIS的去除率為99.5％。
對比例1取適量NIS廢水(原水pH為7.0)，調節pH至3.5(用98％的濃硫酸調節pH)後進入鐵屑微電解反應器，柱內裝填粒徑分布為20～100目的鑄鐵屑(市售)，主要成份為鐵碳合金。廢水在鐵屑微電解柱內停留6min後進入沉澱槽，向槽內加入一定量的鹼液(10％NaOH溶液)去除Fe2+和Fe3+，並控制出水pH為9.0。
經鐵屑微電解處理，廢水中NIS的去除率為55％，未達到80％的預期處理效果。
對比例2取適量NIS廢水(原水pH為7.0)，不調pH直接進入鐵屑微電解反應器，柱內裝填粒徑分布為20～100目的鑄鐵屑(市售)，主要成份為鐵碳合金。廢水在鐵屑微電解柱內停留60min後進入沉澱槽，向槽內加入一定量的鹼液(10％NaOH溶液)去除Fe2+和Fe3+，出水pH為9.0。
經鐵屑微電解處理，廢水中NIS的去除率為20.5％。
由此可知，如果不調NIS廢水的pH就直接處理，處理效果很不理想。
權利要求
1.一種含非離子表面活性劑廢水的處理方法，包括以下步驟a.將含非離子表面活性劑的廢水在調節池內調節pH至0.5～3.5；b.以上所述的廢水經過調節pH後進入微電解反應器，停留10～60min，微電解反應器內裝填粒度為20～100目的鑄鐵屑；c.以上經過微電解反應器處理後廢水進入沉澱槽，沉澱槽內加有鹼液，c.控制由沉澱槽排出的處理後的廢水pH為7.0～9.0。
2.根據權利要求1所述的廢水處理方法，其中含非離子表面活性劑的廢水在調節池內調節pH至1.0～3.0。
3.根據權利要求1所述的廢水處理方法，其中微電解反應器內的鐵屑粒度為30～90目。
4.根據權利要求1所述的廢水處理方法，其中廢水在微電解器內的停留時間控制在20～50min。
5.根據權利要求1所述的廢水處理方法，其中由沉澱槽排出的處理後的廢水pH為7.5～8.5。
全文摘要
本發明提供了一種非離子表面活性劑(NIS)廢水的處理方法，涉及有機化工廢水處理技術領域。該方法以鐵屑微電解處理為核心，NIS廢水調節至適當pH後，進入微電解反應器進行鐵屑微電解處理，處理後的廢水進入沉澱槽以去除微電解過程中引入的Fe
文檔編號C02F9/04GK1508077SQ02156509
公開日2004年6月30日 申請日期2002年12月16日 優先權日2002年12月16日
發明者程學文, 胡家祥, 欒金義, 王文軍, 杜蓓, 王宜軍 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院