一種高硫酸鹽和有機物溶度的酸性工業廢水處理方法

2023-06-13 01:44:06

一種高硫酸鹽和有機物溶度的酸性工業廢水處理方法
【專利摘要】本發明公開了一種高硫酸鹽和有機物溶度的酸性工業廢水處理方法，包括以下步驟：用NaOH將酸性廢水的pH調節至2～5；在加熱條件下對調節pH值後的工業廢水進行曝氣吹脫處理，吹脫廢氣收集後燃燒處理；在吹脫後的廢水中加入活性炭和雙氧水，利用活性炭作非均相芬頓催化劑，催化雙氧水降解廢水中剩餘的有機物；去除有機物後的廢水被濾出，並通過冷卻結晶的方法回收廢水中的硫酸鹽，而活性炭繼續可用於下一批次的廢水處理。本發明方法可以實現對高硫酸鹽有機酸性工業廢水的有效處理，與現有技術相比，本發明的優點是工藝簡單，能夠適用於不同溶度的硫酸鹽有機廢水處理；使用以活性炭為催化劑的熱非均相芬頓氧化技術無二次汙染，而且活性炭能夠重複多次使用；去除有機物後再回收的硫酸鹽中有機物含量低，有利於其後續的綜合利用。
【專利說明】一種高硫酸鹽和有機物溶度的酸性工業廢水處理方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於工業廢水處理【技術領域】，具體涉及一種含高硫酸鹽和有機物溶度的酸性工業廢水處理方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著我國工業的快速發展，一些化工、製藥、造紙、食品、發酵等行業排放了大量的高溶度硫酸鹽有機廢水到自然生態水體中。水體中過量的硫酸鹽不僅可以使水體發臭、水質變壞，而且能夠強烈限制水生生物和植物的生長，引起周邊土壤的鹽潰化，總之其導致的水體、土壤汙染正變的日趨嚴重並引起了人們的廣泛關注。
[0003]高硫酸鹽有機廢水治理的難點是缺少一些能夠高效、清潔地去除廢水中中硫酸鹽和有機物的技術和方法。一般的脫鹽方法如蒸髮結晶、膜分離、離子交換等技術普遍存在著處理費用高以及容易造成二次汙染等問題，而目前國內外多採用的生物厭氧消化技術的處理效果又明顯受到廢水中各菌種間的競爭抑制和產生的硫化氫的毒性作用影響，其實際的應用效果並不理想。為了克服上述厭氧消化的不利影響，名為「一種硫酸鹽廢水的處理裝置及方法」的專利(CN102351381A)公開了一種組合兩級厭氧與循環汽提吹脫工藝處理高溶度硫酸鹽廢水的裝置和方法，該發明的不足之處是水力負荷小，對水質的適應性差，而且很難應用於較高硫酸鹽溶液的有機廢水處理，因為對硫酸鹽溶度高於100g/L的有機酸性廢水，其巨大的滲透壓將導致微生物無法進行正常的代謝和生長，因此組合了物化和生物方法的處理工藝是被更多的研究和應用。 [0004]名為「一種高C0D、高溶度硫酸根酸性有機化工廢水處理方法」的專利(CN102190411B)發明了一種組合Ca(OH)2沉澱、厭氧消耗、兩段好氧曝氣的方法處理酸性硫酸鹽有機化工廢水。該方法適用於更廣泛溶度的硫酸鹽廢水處理，並能克服硫酸鹽還原抑制的影響，但缺點是工藝複雜，水力停留時間長，操作難度較大，並對廢水中的硫酸鹽的綜合利用考慮不足。
[0005]名為「一種高硫酸鹽有機廢水的處理方法」的發明專利(CN102260014B)採用降溫結晶、固液分離的方法對廢水中的硫酸鹽進行回收利用，然後將除鹽後的出水依次通過芬頓氧化和耐硫酸鹽SBR法去除廢水中的有機物。該方法的優點是操作性好，適應性強，但在廢水中有機物未被充分降解的情況下，通過降溫結晶回收的硫酸鹽中可能會帶有大量的有毒有機物，對其後續的綜合利用存在較大的安全隱患。除此之外，利用芬頓法降解廢水中的有機物會有大量的鐵泥產生，處置難度大。
[0006]上世紀80年代發展起來的高級氧化技術目前已成為水處理領域的研究熱點。它通過利用光、聲、電、磁等物理和化學過程產生高活性的自由基來分解、礦化廢水中的有機物，具有適用範圍廣、降解能力強、二次汙染小等特點。以活性炭為非均相芬頓催化劑的高級氧化技術是利用活性炭表面豐富的石墨烯結構以及其自身攜帶一定量的鐵成分催化雙氧水分解產生羥基自由基降解有機物，與光催化氧化、臭氧氧化、超聲氧化、溼式氧化和超臨界水氧化等高級氧化技術相比，它具有反應條件易實現、操作簡單、處理費用較低等優點，而已傳統的芬頓法相比，它不僅能避免大量鐵泥的產生，並且活性炭能夠作為催化劑重複連續地使用。

【發明內容】

[0007]為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種高硫酸鹽和有機物溶度的酸性工業廢水處理方法。通過該方法可以清潔、高效地去除廢水中有機毒物的含量，並實現廢水中硫酸鹽的無害化和資源化利用。
[0008]本發明所採用的技術方案步驟是:
[0009]一種高硫酸鹽和有機物溶度的酸性工業廢水處理方法，包括以下步驟:
[0010](I)用NaOH將酸性廢水的pH調節至2~5 ;
[0011](2)在加熱條件下對調節pH值後的工業廢水進行曝氣吹脫處理，吹脫廢氣收集後燃燒處理；
[0012](3)在吹脫後的廢水中加入活性炭和雙氧水，利用活性炭作非均相芬頓催化劑，催化雙氧水降解廢水中剩餘的有機物；
[0013](4)去除有機物後的廢水被濾出，並通過冷卻結晶的方法回收廢水中的硫酸鹽，而活性炭繼續可用於下一批次的廢水處理。 [0014]步驟(1)中調節廢水pH值時的攪拌速率為120~150r/min。
[0015]步驟⑵中吹脫溫度控制在50~90°C，曝氣強度為10~15L/min，吹脫時間控制在30~50min。米用的吹脫設備的曝氣頭直徑為10~20mm,曝氣孔徑為0.5~1mm。
[0016]步驟(3)中利用活性炭作非均相芬頓催化劑催化雙氧水降解廢水中剩餘的有機物的反應條件為:所述活性炭的投加劑量為5~15g/L，質量百分比為30%的雙氧水的投加量為25~50ml/L，攪拌速率為150~200r/min，反應溫度控制在50~70°C之間，反應時間為50~90min，處理方式為續批式。所述的活性炭為顆粒活性炭。
[0017]步驟⑷中冷卻結晶池的溫度為8~15°C，冷卻時間為2~5h。
[0018]本發明所述的高硫酸鹽和有機物溶度的酸性工業廢水處理方法所包括的主要工藝有調鹼吹脫、氧化降解和冷卻結晶，其詳細過程為:
[0019](I)加入固鹼後通過攪拌將廢水的pH調節至適合吹脫和氧化的範圍內；調鹼攪拌速率一般控制在120~150r/min，調鹼後的pH範圍控制在2~5之間；
[0020](2)根據不同廢水中有機物的性質差異，選擇某個合適溫度對廢水進行加熱吹脫一段時間，並將吹脫廢氣收集後燃燒處理；吹脫溫度控制在50~90°C，曝氣強度為10~15L/min,吹脫時間控制在30~50min，採用的吹脫設備為鼓泡池，曝氣頭直徑為10~20mm,曝氣孔徑為0.5~1_ ；
[0021](3)廢水吹脫一定時間後，繼續維持一定水溫，加入經優化的活性炭和雙氧水劑量，利用活性炭催化分解雙氧水產生的羥基自由基進一步去除廢水中剩餘的有機物；選用顆粒活性炭作為催化劑，活性炭投加劑量為5~15g/L，質量百分比為30%的雙氧水的投加量為20~50ml/L，攪拌速率為150~200r/min，反應溫度控制在50~70°C之間，反應時間為50~90min，反應方式為續批式；
[0022](4)去除有機物後的熱廢水被濾出，通過冷卻結晶的方法實現硫酸鹽的分離回收，而活性炭被保留用作下一批次的廢水處理。冷卻結晶室溫度為8~15°C，冷卻時間為2~5h。
[0023]上述方案主要針對是強酸性，並同時含有高溶度硫酸鹽和有機物的工業廢水處理。
[0024]與現有技術相比，本發明的具有以下優點:
[0025](I)與傳統的生物厭氧消化技術相比，本發明的整個處理工藝採用的都是物化方法，工序簡單，處理時間短，能夠適用於不同溶度的硫酸鹽有機廢水處理，而且不存在慮菌種間的競爭抑制和產生的硫化氫的毒性作用問題。
[0026](2)使用固鹼調節廢水的pH，可以避免硫酸鹽的提前析出，並且可以利用固鹼的稀釋以及酸鹼中和預熱反應系統。
[0027](3)與傳統的芬頓技術相比，以活性炭為催化劑的熱非均相芬頓氧化技術不僅可以有效的去除吹脫後廢水中剩餘的有機物，而且能夠重複連續使用，有效的降低了藥劑費用，整個過程沒有鐵泥的產生，處理過程更加清潔。
[0028](4)去除有機物後通過冷卻結晶回收的硫酸鹽中有機物含量非常低，有利於其後續的綜合利用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合圖1和實施例對本發明的【具體實施方式】做進一步說明。
[0031]實施例1
[0032]某江蘇化工廠主要從事水楊醛，香豆素，聚氨酯及組合料的生產，其排放的廢水中除了含有超高溶度的硫酸鎂外，還含有大量的甲醛、甲醇、苯酚、水楊醛等有機物質。廢水成分複雜，毒性強，是一種強酸性的硫酸鹽有機廢水，採用單一的物化或者生物方法很難實現此廢水的有效處理。採用本發明的方法步驟如下:
[0033](I)廢水首先是被收集在調鹼吹脫池中，根據廢水的體積和pH值將計算好的固鹼(NaOH)數量投加到廢水中，控制攪拌速率為120r/min，經攪拌中和後廢水pH值升為2.3。
[0034](2)調鹼後，通過加熱將廢水溫度維持在55°C，然後以12L/min的曝氣強度對廢水吹脫處理30min，吹脫過程產生的廢氣將被收集到工廠的某個燃燒爐內進行燃燒處理；採用的吹脫設備曝氣頭直徑為IOmm,曝氣孔徑為0.5mm。
[0035](3)吹脫後的廢水被導入氧化降解池中，加入大小為50目左右的椰殼活性炭的劑量為8g/L，質量百分比為30%的雙氧水的投加量為25ml/L，攪拌速率控制在180r/min，反應溫度控制在60°C，反應時間為80min。
[0036](4)氧化後的廢水被抽濾至冷卻結晶池，將冷卻結晶室溫度控制在10°C，冷卻時間為3h，冷卻結晶後的上清液被排出，析出的硫酸鎂被收集回收，具體處理結果過見表1。
[0037]表1、各處理階段廢水水質表
[0038]
【權利要求】
1.一種高硫酸鹽和有機物溶度的酸性工業廢水處理方法，其特徵在於包括以下步驟: (1)用NaOH將酸性廢水的pH調節至2~5; (2)在加熱條件下對調節pH值後的工業廢水進行曝氣吹脫處理，吹脫廢氣收集後燃燒處理； (3)在吹脫後的廢水中加入活性炭和雙氧水，利用活性炭作非均相芬頓催化劑，催化雙氧水降解廢水中剩餘的有機物； (4)去除有機物後的廢水被濾出，並通過冷卻結晶的方法回收廢水中的硫酸鹽，而活性炭繼續可用於下一批次的廢水處理。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(1)中調節廢水PH值時的攪拌速率為120 ~150r/min。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(2)中吹脫溫度控制在50~90°C，曝氣強度為10~15L/min,吹脫時間控制在30~50min。
4.如權利要求1或3所述的方法，其特徵在於採用的吹脫設備的曝氣頭直徑為10~20mm,曝氣孔徑為0.5~1_。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(3)中利用活性炭作非均相芬頓催化劑催化雙氧水降解廢水中剩餘的有機物的反應條件為:所述活性炭的投加劑量為5~15g/L，質量百分比為30%的雙氧水的投加量為25~50ml/L，攪拌速率為150~200r/min，反應溫度控制在50~70°C之間，反應時間為50~90min。
6.如權利要求1或5所述的方法，其特徵在於所述的活性炭為顆粒活性炭。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟(4)中冷卻結晶的溫度為8~15°C，冷卻時間為2~5h。
【文檔編號】C02F9/10GK103951132SQ201410188164
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月6日 優先權日:2014年5月6日
【發明者】韓永忠, 張思勇, 王蕾, 陳豔玲 申請人:南京大學