一種混酸硝化廢水生物毒性的解除方法
2023-12-05 02:37:16
專利名稱：一種混酸硝化廢水生物毒性的解除方法
技術領域：
本發明涉及有機化工廢水處理方法，具體的說是一種混酸硝化廢水生物毒性 的解除方法。
背景技術：
混酸硝化是一種非常重要的化工工藝過程，主要過程是利用硝酸作為硝化 劑、硫酸等作為催化劑與芳香烴反應生成硝基芳烴，常見的硝基芳烴包括硝基苯、 硝基甲苯、三硝基甲苯和硝基氯苯等，他們都是重要的化工原料，廣泛應用於軍 工、醫藥、染料和聚氨酯材料等行業。
混酸硝化過程中產生一股色度高、成分複雜、可生化性差的廢水，稱為混酸 硝化廢水，當中含有大量硝基苯類、苯胺類、苯磺酸類、酚類等有機毒物，處理 難度較大。發達國家一般採用汽提+熱分解+氨蒸餾的預處理工藝，該工藝可大 大提高廢水的可生化性，但處理費用高昂，大規模應用有一定困難。
關於混酸硝化廢水處理工藝的研究已成為國內外環境工程領域的一個研究 熱點。董建在《硝基苯廢水治理技術的研究進展》 一文(發表於《化學工業與工
程》2008年第3期)的結論中指出"目前,尚未出現具有顯著經濟和環境優勢 的突破性技術......被認為具有良好發展前景的SCWO技術,其裝置需要承受高
溫、高壓和強腐蝕，在國內實現工業化尚需時日......如何提高硝基苯廢水的可生
化性是解決這一問題的關鍵。"因此，開發高效廉價的預處理工藝，以解除生物 毒性、提高可生化性，是該類廢水能否得到有效治理的關鍵。
發明內容
1.發明要解決的技術問題
針對現有混酸硝化廢水處理存在的(1)國外引進工藝的投資較大，處理廢 水的成本較高，難以推廣應用；(2)常規工藝效率不高，有毒有害物質難以去 除；(3)系統較為複雜，運行操作要求較高，穩定性有待改善。本發明提出一種 混酸硝化廢水生物毒性的解除方法，可以通過零價鐵反應+高級氧化技術組合工藝去除硝基苯類、苯胺類、苯磺酸類等有機毒物，提高廢水的可生化性，為後續 生化處理創造有利條件。
2、 技術方案
本發明的技術方案如下
一種混酸硝化廢水生物毒性的解除方法，其步驟如下
(1) 零價鐵反應將高濃度混酸硝化廢水通入反應器，與反應器內的零價鐵發 生還原反應；
(2) 高級氧化將氧化劑加入經過零價鐵反應的廢水中，在充分混合的條件下 進行氧化反應；
(3) 混凝沉澱將氧化後的廢水pH值調節至弱鹼性，加入混凝劑，進行充分 的反應和沉澱，出水可進入生化系統。
上述步驟(1)中所述零價鐵是指經過處理的含碳量重量百分比為0.5°/。~5% 的鐵粉或鐵構件，零價鐵反應器採用填料床、固定床或沸騰床等形式。
步驟(2)中所述氧化劑是指對芳香烴類具有氧化開環能力的氧化劑，為雙 氧水、次氯酸鈉或二氧化氯等。
步驟(3)中pH值一般調節至8 10。
3、 有益效果
本發明的將零價鐵技術、高級氧化技術和混凝沉澱技術相結合，構成高效物 化預處理系統，降解混酸硝化廢水中的有機物，降低廢水中的有毒有害物質濃度， 具有以下效果將高濃度廢水(COD > 5000mg/L，色度> 10000倍)中的硝 基苯類、苯胺類和苯磺酸類有機物去除率在95%以上，COD去除率在50%以上， BOD5提高80X以上，B/C比提高至0.4以上，生物毒性大幅下降，經簡單生化 後可達標排放。本發明對於實現混酸硝化廢水處理技術的低投資、低成本運行、 高穩定性和硝化行業的可持續發展具有重要的學術意義和實踐價值。
具體實施例方式
以下通過具體實施例進一步說明本發明
實施例1:
硝基甲苯生產(工藝為甲苯混酸硝化)廢水(COD5000~7000mg/L，硝基
4苯類濃度500mg/L，苯胺類濃度200mg/L， pH值為1.5 2.5，進水流量10t/h)
通入塊狀鐵(含碳量0.5%)填料床，反應停留時間為4h;
出水進入氧化槽，在槽中連續投加二氧化氯溶液，停留時間為4h，為提高
混合效果，槽中採用空氣攪拌。
出水調節pH值至7.5，採用聚丙烯醯胺作為混凝劑，經5h沉澱後出水。 出水COD濃度在2000mg/L~2500mg/L，去除率達到60%，硝基苯類和苯
胺類濃度分別約為20mg/L和10mg/L，去除率均在95%以上，廢水B/C比由處
理前的0.1提高至0.41，經厭氧+好氧處理後出水達到國家一級排放標準。
實施例2:
硝基苯生產(工藝為苯混酸硝化)廢水(COD~7000mg/L，硝基苯類濃度 1000mg/L，苯胺類濃度500mg/L， pH值為1.5~2.5，進水流量50t/h)通入裝 有零價鐵粉(含碳重量百分比為2%)的機械攪拌反應釜，反應停留時間為2.5h;
出水進入氧化槽，在槽中連續投加氧化劑量為1.5%的雙氧水溶液，停留時 間為2h，為提高混合效果，槽中採用空氣攪拌。
出水調節pH值至10，採用聚丙烯醯胺作為混凝劑，經5h沉澱後出水。
出水COD濃度約為2000mg/L，去除率達到70%，硝基苯類和苯胺類濃度 去除率均在95%以上，廢水B/C比由處理前的0.07提高至0.47，經厭氧+好氧 處理後出水達到國家一級排放標準。
實施例3:
硝基苯生產廢水(COD~7000mg/L，硝基苯類濃度1000mg/L，苯胺類濃 度500mg/L， pH值為1.5~2.5，進水流量200t/h)通入裝有零價鐵粉(含碳重 量百分比為5%)的機械攪拌反應釜，反應停留時間為1h;
出水進入裝有填料的氧化塔，在塔中連續投加二氧化氯溶液，停留時間為2h。
出水調節pH值至8.0，採用聚丙烯醯胺作為混凝劑，經3h沉澱後出水。 出水COD濃度約為2000mg/L，去除率達到70%，硝基苯類和苯胺類濃度 去除率均在95%以上，廢水B/C比由處理前的0.07提高至0.40，經厭氧+好氧處理後出水達到國家一級排放標準。 實施例4
基本操作同實施例1，只是出水調節pH值至9.0，採用聚丙烯醯胺作為混 凝劑，經3h沉澱後出水。處理效果基本相同。
權利要求
1、一種混酸硝化廢水生物毒性的解除方法，其步驟包括(A)零價鐵反應將混酸硝化廢水通入反應器，與反應器內的零價鐵發生還原反應；(B)高級氧化將氧化劑加入經過零價鐵反應的廢水中，在充分混合的條件下進行氧化反應；(C)混凝沉澱將氧化後的廢水pH值調節至弱鹼性，加入混凝劑，進行充分的反應和沉澱，出水進入生化系統。
2、 根據權利要求1所述的一種混酸硝化廢水生物毒性的解除方法，步驟(A) 中所述零價鐵是指含碳量在重量百分比為0.5%~5%的鐵粉或鐵構件。
3、 根據權利要求2所述的一種混酸硝化廢水生物毒性的解除方法，其特徵在於 可步驟(A)中零價鐵反應在填料床、固定床或沸騰床中進行。
4、 根據權利要求1 ~3中任一項所述的一種混酸硝化廢水生物毒性的解除方法， 其特徵在於步驟(B)中所述氧化劑是指對芳香烴類具有氧化開環能力的氧化 劑。
5、 根據權利要求4中任一項所述的一種混酸硝化廢水生物毒性的解除方法，其 特徵在於步驟(B)中所述氧化劑是雙氧水、次氯酸鈉或二氧化氯。
6、 根據權利要求1或2或3或5中任一項所述的一種混酸硝化廢水生物毒性的 解除方法，其特徵在於步驟(C)中pH值調節至8-10。
全文摘要
本發明公開了一種混酸硝化廢水生物毒性的解除方法，屬於有機化工廢水處理的技術領域。本發明分為三個步驟(1)零價鐵反應將高濃度混酸硝化廢水通入反應器，與反應器內的零價鐵發生還原反應；(2)高級氧化將氧化劑加入經過零價鐵反應的廢水中，在充分混合的條件下進行氧化反應；(3)混凝沉澱將氧化後的廢水pH值調節至弱鹼性，加入混凝劑，進行充分的反應和沉澱，出水可進入生化系統。本發明可以有效降低廢水的生物毒性，以滿足後續生化的需要。採用本發明後，硝基苯類與苯胺類物質去除率在95％以上，COD去除率在50％以上，BOD5提高80％以上，B/C比提高至0.4以上，生物毒性大幅下降。
文檔編號C02F1/52GK101531430SQ20091003104
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月22日 優先權日2009年4月22日
發明者俞守業, 凌洪吉, 姜筆存, 徐鑫煤, 戴建軍, 朱兆連, 李業文, 李漢雄, 李愛民, 堯 楊, 汪海萍, 俊 範, 蕾 閆, 陸朝陽, 陳金龍 申請人:南京大學;江蘇南大戈德環保科技有限公司