一種多級催化氧化加微電解和多效蒸發處理廢水的方法
2023-07-30 14:55:26 2
一種多級催化氧化加微電解和多效蒸發處理廢水的方法
【專利摘要】本發明涉及鹽含量高、含有有機物的廢水的處理，具體涉及一種多級催化氧化加微電解和多效蒸發處理廢水的方法。本發明通過合理利用蒸發器產生的蒸汽及其熱量，達到了更好的鹽分去除效果，這可以令後續生化處理更加高效。
【專利說明】一種多級催化氧化加微電解和多效蒸發處理廢水的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及鹽含量高、含有有機物的廢水的處理，具體涉及一種多級催化氧化加 微電解和多效蒸發處理廢水的方法。
【背景技術】
[0002] 在高鹽高濃度高COD廢水的傳統處理工藝中，特別是針對橡膠促進劑M、DM、NS、CZ 等高難度廢水處理中，常用以下兩種方法：一是單純用芬頓法處理廢水，這種工藝的處理成 本高並且產生較多的鐵汙泥，限制了芬頓法的推廣應用；二是芬頓強化鐵肩內電解工藝法， 這種工藝的缺點是：鐵肩在容器內運行3個月左右後會出現結塊板結，需重新更換，耗費大 量人力物力，增大勞動強度，不適於推廣。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在於提供一種多級催化氧化加微電解和多效蒸發處理廢水的方法， 其反應速度快、工藝流程簡單、使用壽命長、投資費用少、操作維護方便、運行成本低和處理 效果穩定，且所處理廢水可以循環使用。
[0004] 所述的多級催化氧化加微電解和多效蒸發處理廢水的方法，其特徵在於包括如下 步驟：
[0005] (1)首先對流入調節池的原水進行柵欄和布袋式過濾，再採用爆氣法（爆氣法是 指利用溶氣裝置產生的溶氣水中的微細氣泡，與水中的微細懸浮顆粒粘合在一起，隨著氣 泡升到水面，形成浮渣，使水中微細懸浮顆粒得到去除）進行預處理工藝。
[0006] (2)用鹽酸將步驟（1)處理好的原水調節PH值為3-4,爆氣酸析（酸析的工藝：用 鹽酸調節原水PH = 3-4進行酸化，將水中的M、DM等有機物分離出來）30分鐘進入纖維球 過濾器（江蘇星辰環保生產，型號BQ-800)過濾，將酸析出的生成物過濾掉。
[0007] (3)將步驟（2)過濾後的廢水採用低進高出的方式，進入裝有微電解填料（微電解 填料是一種多元催化氧化填料，它由多元金屬合金融合催化劑並採用高溫微孔活化技術產 生而成，屬於新型投加式無板結微電解填料。優點：1、由多金屬融合多種催化劑通過高溫熔 鍊形成一體化合金，保證"原電池"效應持續高效，不會象物理混合那樣出現陰陽極分離，影 響原電池效應。2、構架式微孔結構形式，提供了極大的比表面積和均勻的水氣流通到，對廢 水處理提供了更大的電流密度和更好的催化反應效果。3、活性強，比重輕，不鈍化、不板結， 反應速度快長期運行穩定有效。4、針對不同廢水調整不同比例的催化成分，提高了反應效 率，提高了對廢水處理的應用範圍。5、填料對廢水的處理集氧化、還原、電沉積、絮凝、吸附、 架橋、卷掃及共沉澱等多功能於一體。6、處理成本低，在大幅度去除有機汙染物的同時，可 極大地提高廢水的可生化性。7、配套設施可根據規模和用戶要求實現構築物式和設備化， 滿足多重要求）的反應塔，利用微電解填料產生"原電池"效應，對廢水進行處理。
[0008] (4)將步驟（3)微電解處理完的廢水，加入雙氧水進行一級催化氧化反應；時間控 制在45-90分鐘。
[0009] (5)用氫氧化鈉將步驟（4)處理好的廢水調節PH為7-8,加入淨水劑聚合氯化鋁 爆氣反應45-90分鐘，隨後進入絮凝池。
[0010] (6)在絮凝池中加入醯胺加速絮凝沉澱，當達到水泥分層時，再進入物化汙泥沉降 池沉降30-60分鐘，使上層清水與下層汙泥分離；醯胺的種類及量（河北金豐化工生產的陽 離子聚丙烯醯胺，配藥時加2kg/m3水）。
[0011] (7)將步驟（6)上層的清水進行二級催化氧化處理30分鐘，（加入2%。的雙氧水， 每立方的水中加入Ikg雙氧水），經過氧化處理後的汙水加入絮凝劑，使其產生沉降，通過 板框壓濾機制出。分離後的母液進入到多效蒸發器中進行濃縮去鹽。所述多效蒸發器可以 使用單效、雙效、三效甚至更多效蒸發器，其中優選單效、雙效、三效蒸發器。作為首效蒸發 器，其溫度控制在40°C -160°C之間，優選60°C -120°C之間，最優選80°C -IKTC之間。若使 用雙效蒸發，第二效蒸發溫度控制在70°C -120°C，優選90°C -100°C。若使用三效蒸發，其 溫度範圍根據實際濃縮效果進行選擇，例如使用60°C -100°C，或者70-80°C。上述各個溫度 都可以根據最終出水情況和除鹽情況作出調整，可以使用這些限定溫度範圍之外的溫度。
[0012] 做為更優選的實施例，無論是否採用單效以上的多效蒸發，在首效蒸發器下部設 有冷凝水收集器與所述蒸發器連接，該收集器可以減壓，收集器上部設有蒸汽出口，可將蒸 汽引出，該蒸汽為減壓蒸汽。該蒸汽可以作為後續多效蒸發器蒸汽源。優選的，可以根據情 況需要在冷凝水收集器引出的蒸汽進行加熱，可選的，該加熱熱源可來自生蒸汽（即開機 後引入首效蒸發器的新蒸汽）也可以是其他熱源。
[0013] 做為另一個實施例，在首效蒸發器上部可以引出二次蒸汽，將二次蒸汽與上述冷 凝水收集器引出的蒸汽（加熱或未加熱過的）共同做為二效蒸發器的蒸汽源或者進入到首 效蒸發器做為補充蒸汽源。為了進一步提高蒸汽的濃縮能力，優選將減壓蒸汽加熱至與二 次蒸汽相似或相同的溫度後與二次蒸汽混合再進行壓縮。
[0014] 做為另一個優選的實施例，將上述二次蒸汽與冷凝水收集器引出的蒸汽先引入到 壓縮機進行絕熱壓縮後，再進入二效蒸發器做為蒸汽源或者進入到首效蒸發器做為補充蒸 汽源。上述幾個實施例可以任意互相組合不影響實施。
[0015] 對於上述實施例的技術效果，由於首效蒸發器的冷凝水溫度一般還高於第二效蒸 發器的入料溫度，將其收集減壓可以產生溫度較高的蒸汽，這樣可以充分的利用熱能。對於 首效蒸發器蒸發後產生的二次蒸汽的利用也是類似的原理，將這兩種蒸汽都進行充分利用 不僅更充分的利用了能量還降低了成本。作為更優選的實例，還可以對這兩種蒸汽進行加 壓加熱，以提高其蒸發濃縮效果。
[0016] 另外，意外地發現，在進入第一個蒸發器（首效蒸發器）前還可加入有機物使得蒸 發更完全，消耗能量更少，優選的有機物為甲苯、異丁醇、正丁醇、二氧六環、甲苯、吡啶或它 們的組合，加入量為溶液的重量的20-90% Wt，優選60-80 % Wt。這些物質還可以回收利用： 在每個蒸發器收集流出溶液後，待其分層後分離有機相，再行回收利用，例如循環至進入蒸 發器前加入。
[0017] 上述幾個方式將產生的冷凝水收集冷卻做為後續步驟的原料。
[0018] (8)將步驟（7)處理完的水流入水解酸化池（也稱為厭氧生物處理池，根據所利用 細菌對氧的需求不同，可以把生化處理分為好氧處理和厭氧處理兩類。好氧生化處理需要 源源不斷的供給氧氣，處理速度快，汙泥負荷相對低，出水水質好；厭氧生物處理不需要供 給氧氣，汙泥負荷相對較高，能處理生物較難降解的物質，但所需時間較長，出廠一般需要 後續處理，才能達標排放。水解酸化池的功能：廢水在水解酸化池進行水解酸化處理，將難 降解的複雜有機汙雜物分解為易降解的簡單有機物，降低色度，同時進一步降低廢水中SS 的含量，水解酸化池設置STCT布水包，底部採用穿孔布水管，布水均勻，使泥水充分混合， 提高水解酸化效率。）、好氧池（也稱菌池，功能為，好氧微生物在氧氣充足的條件下，利用 新陳代謝的作用將廢水中的有機物分解成二氧化碳和水，從而降解有機汙染物，並進行自 身繁殖，維持系統中高濃度的生物群體）。
[0019] (9)將步驟（8)處理好的汙水進入二次汙泥沉降池進行泥水分層，沉澱好的汙水 經溢水口，流入生產補水池，循環使用，（或者排入汙水管網），沉澱池汙泥重新打回菌池和 好氧池，剩餘汙泥排放到汙泥幹化場。
[0020] 步驟（2)所述的鹽酸加入量為原水總質量0. 3%。。（l_2kg/m3)。
[0021] 步驟（4)所述的雙氧水的加入量為原水總質量4%。（3_5kg/m3)，催化氧化反應 1-1. 5小時進行下一道工序。
[0022] 步驟（5)聚合氯化鋁的加入量為為原水總質量1%。（l_3kg/m3)。
[0023] 微電解技術是在不通電的情況下，利用微電解設備中填充的微電解填料產生"原 電池"效應對廢水進行處理。當通水後，在設備內會形成無數的電位差達I. 2V的"原電池"。 "原電池"以廢水做電解質，通過放電形成電流對廢水進行電解氧化和還原處理，以達到降 解有機汙染物的目的。在處理過程中產生的新生態[0H]、[H]、[0]、Fe 2+、Fe3+等能與廢水 中的許多組分發生氧化還原反應，比如能破壞有色廢水中的有色物質的發色基團或助色基 團，甚至斷鏈，達到降解脫色的作用；生成的Fe 2+進一步氧化成Fe 3+，它們的水合物具有較 強的吸附絮凝活性，特別是在加鹼調PH值後生成氫氧化亞鐵和氫氧化鐵膠體絮凝劑，它們 的絮凝能力遠遠高於一般藥劑水解得到的氫氧化鐵膠體，能大量絮凝水體中分散的微小顆 粒、金屬粒子及有機大分子。
[0024] 微電解填料規格：lcm*3Cm，形式多樣，有顆粒球型、多孔柱形及其他，大小可定製。 比重：1. 0噸/立方米，比表面積：1. 2平方米/克，空隙率：65%，物理強度：1000KG/CM2
[0025] 本發明的有益效果如下：
[0026] (1)反應速度快，一般工業廢水只需要2小時至3小時。
[0027] (2)工藝流程簡單、使用壽命長、投資費用少、操作維護方便、運行成本低、處理效 果穩定。處理過程中只消耗少量的微電解填料。填料只需定期添加無需更換，添加時直接 投入即可。
[0028] (3)廢水經微電解處理後會在水中形成原生態的亞鐵後鐵離子，具有比普通混凝 劑更好的混凝作用，無需再加鐵鹽等混凝劑，COD去除率高，並且不會對水造成二次汙染。
[0029] (4)具有良好的混凝效果，色度、同量可在很大程度上提高廢水的可生化性。
[0030] (5)對已建成未達標的高濃度有機廢水處理工程，用該技術作為已建工程廢水的 預處理，即可確保廢水處理後穩定達標排放，也可將生產廢水中濃度較高的廢水單獨引出 進行微電解處理。
[0031] (6)徹底解決橡膠促進劑廢水含鹽高及所提取鹽分含雜質多的問題。按橡膠促進 劑酸鹼法生產1噸M產生15噸廢水，按4000噸/年生產標準計，每年產生廢水約60000立 方，採用這種工藝處理後，有75%左右的水可以回收循環再利用、回收生成的鹽及副產物， 除去蒸汽損耗，每年可為公司創造10萬-15萬的經濟利潤。
【具體實施方式】
[0032] 以下結合實施例對本發明作進一步描述。
[0033] 實施例是對權利要求書中提到的指標進行舉例說明，形式如下：請將實施例中各 指標進行修改，必須在權利要求規定的範圍中。
[0034] 實施例1 :
[0035] 所述的多級催化氧化加微電解法處理廢水的方法，包括如下步驟：
[0036] (1)首先對流入調節池的原水進行三級布袋過濾，再採用爆氣法爆氣30分鐘進行 預處理工藝。
[0037] (2)用鹽酸將步驟（1)處理好的原水調節PH值為3,爆氣酸析30分鐘進入纖維球 過濾器過濾，將酸析出的生成物過濾掉；鹽酸加入量為原水總質量0. 3%。。
[0038] (3)將步驟（2)過濾後的廢水採用低進高出的方式，進入裝有微電解填料的反應 塔，利用微電解填料產生"原電池"效應，對廢水進行處理。
[0039] (4)將步驟（3)微電解處理完的廢水，加入雙氧水進行一級催化氧化反應，雙氧水 的加入量為原水總質量4%。，催化氧化反應時間45分鐘。
[0040] (5)用氫氧化鈉將步驟（4)處理好的廢水調節PH為7,加入淨水劑聚合氯化鋁爆 氣反應45分鐘，隨後進入絮凝池，聚合氯化鋁的加入量為為原水總質量1%。。
[0041] (6)在絮凝池中加入醯胺加速絮凝沉澱，當達到水泥分層時，再進入物化汙泥沉降 池沉降30分鐘，使上層清水與下層汙泥分離。
[0042] (7)將步驟（6)上層的清水進行二級催化氧化處理，加入溶液量58%的甲苯，再依 次進入單效蒸發器（該蒸發器使用冷凝水收集器的蒸汽和二次蒸汽經壓縮機加壓，再返回 至蒸發器再次蒸發，其中再開機時對冷凝水收集器產生的蒸汽進行加熱，開機穩定運行後 可以不進行加熱；首效蒸發器溫度為60°C _120°C )、水解酸化池、好氧池和菌池進行生化處 理。
[0043] (8)將步驟（7)處理好的汙水再進入二次汙泥沉降池進行泥水分層，沉澱澄清的 汙水經溢水口，流入汙水管網，（或者循環利用），沉降池的活性汙泥重新打回菌池，剩餘汙 泥排放到汙泥幹化場。
[0044] 實施例2
[0045] 所述的多級催化氧化加微電解法處理廢水的方法，包括如下步驟：
[0046] (1)首先對流入調節池的原水進行三級布袋過濾，再採用爆氣法爆氣60分鐘進行 預處理工藝。
[0047] (2)用鹽酸將步驟（1)處理好的原水調節PH值為4,爆氣酸析35分鐘進入纖維球 過濾器過濾，將酸析出的生成物過濾掉；鹽酸加入量為原水總質量0. 3%。。
[0048] (3)將步驟（2)過濾後的廢水採用低進高出的方式，進入裝有微電解填料的反應 塔，利用微電解填料產生"原電池"效應，對廢水進行處理。
[0049] (4)將步驟（3)微電解處理完的廢水，加入雙氧水進行一級催化氧化反應，雙氧水 的加入量為原水總質量4%。，催化氧化反應時間60分鐘。
[0050] (5)用氫氧化鈉將步驟（4)處理好的廢水調節PH為8,加入淨水劑聚合氯化鋁爆 氣反應60分鐘，隨後進入絮凝池，聚合氯化鋁的加入量為為原水總質量1%。。
[0051] (6)在絮凝池中加入醯胺加速絮凝沉澱，當達到水泥分層時，再進入物化汙泥沉降 池沉降45分鐘，使上層清水與下層汙泥分離。
[0052] (7)將步驟（6)上層的清水進行二級催化氧化處理，加入溶液量82% wt的二氧 六環，再依次進入雙效蒸發器（該蒸發器使用冷凝水收集器的蒸汽和二次蒸汽經壓縮機加 壓，再進入第二效蒸發器作為蒸汽源，其中再開機時對冷凝水收集器產生的蒸汽進行加熱， 開機穩定運行後可以不進行加熱；首效蒸發器溫度為80°C -IKTC )、水解酸化池、好氧池和 菌池進行生化處理。
[0053] (8)將步驟（7)處理好的汙水再進入二次汙泥沉降池進行泥水分層，沉澱澄清的 汙水經溢水口，流入汙水管網，（或者循環使用）沉降池的活性汙泥重新打回菌池，剩餘汙 泥排放到汙泥幹化場。
[0054] 實施例3 :
[0055] 所述的多級催化氧化加微電解法處理廢水的方法，包括如下步驟：
[0056] (1)首先對流入調節池的原水進行三級布袋過濾，再採用爆氣法爆氣90分鐘進行 預處理工藝。
[0057] (2)用鹽酸將步驟（1)處理好的原水調節PH值為3,爆氣酸析40分鐘進入纖維球 過濾器過濾，將酸析出的生成物過濾掉；鹽酸加入量為原水總質量0. 3%。。
[0058] (3)將步驟（2)過濾後的廢水採用低進高出的方式，進入裝有微電解填料的反應 塔，利用微電解填料產生"原電池"效應，對廢水進行處理。
[0059] (4)將步驟（3)微電解處理完的廢水，加入雙氧水進行一級催化氧化反應，雙氧水 的加入量為原水總質量4%。，催化氧化反應時間90分鐘。
[0060] (5)用氫氧化鈉將步驟（4)處理好的廢水調節PH為8,加入淨水劑聚合氯化鋁爆 氣反應90分鐘，隨後進入絮凝池，聚合氯化鋁的加入量為為原水總質量1%。。
[0061] (6)在絮凝池中加入醯胺加速絮凝沉澱，當達到水泥分層時，再進入物化汙泥沉降 池沉降60分鐘，使上層清水與下層汙泥分離。
[0062] (7)將步驟（6)上層的清水再進行二級催化氧化處理，然後依次進入三效蒸發器 (該蒸發器為實施例2中蒸發器再串聯第三個蒸發器；首效蒸發器溫度為80°C -IKTC )、水 解酸化池、好氧池和菌池進行生化處理。
[0063] (8)將步驟（7)處理好的汙水再進入二次汙泥沉降池進行泥水分層，沉澱澄清的 汙水經溢水口，流入汙水管網（或者循環使用），沉澱池的活性汙泥重新打回菌池，剩餘汙 泥排放到汙泥幹化場。
[0064] 實施例4:
[0065] 與實施例1步驟基本相同，但單效蒸發器回收利用的蒸汽（二次蒸汽、減壓蒸汽） 未使用加壓壓縮。
[0066] 實施例5 :
[0067] 與實施例2步驟基本相同，但單效蒸發器回收利用的蒸汽（二次蒸汽、減壓蒸汽） 未使用加壓壓縮。
[0068] 工業應用例：
[0069] 處理某橡膠助劑企業製備橡膠促進劑M及其他產物的高濃度廢水經二級芬頓法 處理後仍不達標出水。新法採用實施例1-5的方式進行。兩種處理方法汙水效果比較如下 表1 :
[0070] 表1效果比較表
【權利要求】
1. 一種處理多級催化氧化加微電解和多效蒸發處理高鹽含量廢水的方法，含有多級催 化氧化、微電解、生化處理的步驟，並且在生化處理前使用多效蒸發器對溶液進行脫鹽，其 特徵在於在，所述多效蒸發器選自單效、雙效、三效蒸發器任一種或其任意組合，並且在首 效蒸發器下部收集冷凝水，將其減壓產生蒸汽，該蒸汽為減壓蒸汽，並且在首效蒸發器上部 收集二次蒸汽，將這兩種蒸汽收集成回收蒸汽，並作為加熱蒸汽再循環至首效蒸發器或第 二效蒸發器。
2. 根據權利要求1所述處理高鹽含量廢水的方法，其特徵在於，對回收蒸汽收集後再 進行加壓處理。
3. 根據權利要求1所述處理高鹽含量廢水的方法，首效蒸發器溫度控制在40°C _160°C 之間，優選60°C -120°C之間，最優選80°C -110°C之間。
4. 根據權利要求2所述處理高鹽含量廢水的方法，所述加壓是通過絕熱壓縮進行的。
5. 根據權利要求1所述處理高鹽含量廢水的方法，其特徵在於，在進入蒸發器前包括 如下步驟：對廢水進行柵欄和/或布袋式過濾和曝氣酸析，然後進行微電解，對微電解後的 廢液使用過氧化氫的進行第一次催化氧化然後絮凝沉澱，過濾後的溶液再進行第二次催化 氧化和絮凝沉澱。
6. 根據權利要求1所述處理高鹽含量廢水的方法，其特徵在於，從蒸發器出來的廢水 進行冷凝收集，然後進行生化處理，生化處理的方法包括厭氧菌、好氧菌處理，以及它們之 間任意的組合處理方式。
7. 根據權利要求1所述的處理高鹽含量廢水的方法，其特徵在於，在溶液進入蒸發器 前還加入有機物：甲苯，吡啶，二氧六環，正丁醇，異丁醇或它們的混合物，含量佔溶液量的 20-90% wt。
8. 權利要求1-6的方法在處理生產橡膠促進劑的工業廢水中的應用。
【文檔編號】C02F9/14GK104496121SQ201410787376
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月17日 優先權日:2014年12月17日
【發明者】金宗亮, 金立剛, 張學軍 申請人:巨野縣鑫源化工有限公司