一種高硫酸鹽和有機(jī)物溶度的酸性工業(yè)廢水處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高硫酸鹽和有機(jī)物溶度的酸性工業(yè)廢水處理方法，包括以下步驟：用NaOH將酸性廢水的pH調(diào)節(jié)至2～5；在加熱條件下對調(diào)節(jié)pH值后的工業(yè)廢水進(jìn)行曝氣吹脫處理，吹脫廢氣收集后燃燒處理；在吹脫后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余的有機(jī)物；去除有機(jī)物后的廢水被濾出，并通過冷卻結(jié)晶的方法回收廢水中的硫酸鹽，而活性炭繼續(xù)可用于下一批次的廢水處理。本發(fā)明方法可以實(shí)現(xiàn)對高硫酸鹽有機(jī)酸性工業(yè)廢水的有效處理，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單，能夠適用于不同溶度的硫酸鹽有機(jī)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(shù)無二次污染，而且活性炭能夠重復(fù)多次使用；去除有機(jī)物后再回收的硫酸鹽中有機(jī)物含量低，有利于其后續(xù)的綜合利用。
【專利說明】一種高硫酸鹽和有機(jī)物溶度的酸性工業(yè)廢水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)廢水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種含高硫酸鹽和有機(jī)物溶度的酸性工業(yè)廢水處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，一些化工、制藥、造紙、食品、發(fā)酵等行業(yè)排放了大量的高溶度硫酸鹽有機(jī)廢水到自然生態(tài)水體中。水體中過量的硫酸鹽不僅可以使水體發(fā)臭、水質(zhì)變壞，而且能夠強(qiáng)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(dǎo)致的水體、土壤污染正變的日趨嚴(yán)重并引起了人們的廣泛關(guān)注。
[0003]高硫酸鹽有機(jī)廢水治理的難點(diǎn)是缺少一些能夠高效、清潔地去除廢水中中硫酸鹽和有機(jī)物的技術(shù)和方法。一般的脫鹽方法如蒸發(fā)結(jié)晶、膜分離、離子交換等技術(shù)普遍存在著處理費(fèi)用高以及容易造成二次污染等問題，而目前國內(nèi)外多采用的生物厭氧消化技術(shù)的處理效果又明顯受到廢水中各菌種間的競爭抑制和產(chǎn)生的硫化氫的毒性作用影響，其實(shí)際的應(yīng)用效果并不理想。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(huán)汽提吹脫工藝處理高溶度硫酸鹽廢水的裝置和方法，該發(fā)明的不足之處是水力負(fù)荷小，對水質(zhì)的適應(yīng)性差，而且很難應(yīng)用于較高硫酸鹽溶液的有機(jī)廢水處理，因?yàn)閷α蛩猁}溶度高于100g/L的有機(jī)酸性廢水，其巨大的滲透壓將導(dǎo)致微生物無法進(jìn)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(yīng)用。 [0004]名為“一種高C0D、高溶度硫酸根酸性有機(jī)化工廢水處理方法”的專利(CN102190411B)發(fā)明了一種組合Ca(OH)2沉淀、厭氧消耗、兩段好氧曝氣的方法處理酸性硫酸鹽有機(jī)化工廢水。該方法適用于更廣泛溶度的硫酸鹽廢水處理，并能克服硫酸鹽還原抑制的影響，但缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜，水力停留時(shí)間長，操作難度較大，并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(jī)廢水的處理方法”的發(fā)明專利(CN102260014B)采用降溫結(jié)晶、固液分離的方法對廢水中的硫酸鹽進(jìn)行回收利用，然后將除鹽后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(jī)物。該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作性好，適應(yīng)性強(qiáng)，但在廢水中有機(jī)物未被充分降解的情況下，通過降溫結(jié)晶回收的硫酸鹽中可能會帶有大量的有毒有機(jī)物，對其后續(xù)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(jī)物會有大量的鐵泥產(chǎn)生，處置難度大。
[0006]上世紀(jì)80年代發(fā)展起來的高級氧化技術(shù)目前已成為水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。它通過利用光、聲、電、磁等物理和化學(xué)過程產(chǎn)生高活性的自由基來分解、礦化廢水中的有機(jī)物，具有適用范圍廣、降解能力強(qiáng)、二次污染小等特點(diǎn)。以活性炭為非均相芬頓催化劑的高級氧化技術(shù)是利用活性炭表面豐富的石墨烯結(jié)構(gòu)以及其自身攜帶一定量的鐵成分催化雙氧水分解產(chǎn)生羥基自由基降解有機(jī)物，與光催化氧化、臭氧氧化、超聲氧化、濕式氧化和超臨界水氧化等高級氧化技術(shù)相比，它具有反應(yīng)條件易實(shí)現(xiàn)、操作簡單、處理費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，而已傳統(tǒng)的芬頓法相比，它不僅能避免大量鐵泥的產(chǎn)生，并且活性炭能夠作為催化劑重復(fù)連續(xù)地使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高硫酸鹽和有機(jī)物溶度的酸性工業(yè)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(jī)毒物的含量，并實(shí)現(xiàn)廢水中硫酸鹽的無害化和資源化利用。
[0008]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案步驟是:
[0009]一種高硫酸鹽和有機(jī)物溶度的酸性工業(yè)廢水處理方法，包括以下步驟:
[0010](I)用NaOH將酸性廢水的pH調(diào)節(jié)至2~5 ;
[0011](2)在加熱條件下對調(diào)節(jié)pH值后的工業(yè)廢水進(jìn)行曝氣吹脫處理，吹脫廢氣收集后燃燒處理；
[0012](3)在吹脫后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余的有機(jī)物；
[0013](4)去除有機(jī)物后的廢水被濾出，并通過冷卻結(jié)晶的方法回收廢水中的硫酸鹽，而活性炭繼續(xù)可用于下一批次的廢水處理。 [0014]步驟(1)中調(diào)節(jié)廢水pH值時(shí)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(qiáng)度為10~15L/min，吹脫時(shí)間控制在30~50min。米用的吹脫設(shè)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余的有機(jī)物的反應(yīng)條件為:所述活性炭的投加劑量為5~15g/L，質(zhì)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(yīng)溫度控制在50~70°C之間，反應(yīng)時(shí)間為50~90min，處理方式為續(xù)批式。所述的活性炭為顆?；钚蕴?。
[0017]步驟⑷中冷卻結(jié)晶池的溫度為8~15°C，冷卻時(shí)間為2~5h。
[0018]本發(fā)明所述的高硫酸鹽和有機(jī)物溶度的酸性工業(yè)廢水處理方法所包括的主要工藝有調(diào)堿吹脫、氧化降解和冷卻結(jié)晶，其詳細(xì)過程為:
[0019](I)加入固堿后通過攪拌將廢水的pH調(diào)節(jié)至適合吹脫和氧化的范圍內(nèi)；調(diào)堿攪拌速率一般控制在120~150r/min，調(diào)堿后的pH范圍控制在2~5之間；
[0020](2)根據(jù)不同廢水中有機(jī)物的性質(zhì)差異，選擇某個合適溫度對廢水進(jìn)行加熱吹脫一段時(shí)間，并將吹脫廢氣收集后燃燒處理；吹脫溫度控制在50~90°C，曝氣強(qiáng)度為10~15L/min,吹脫時(shí)間控制在30~50min，采用的吹脫設(shè)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(shí)間后，繼續(xù)維持一定水溫，加入經(jīng)優(yōu)化的活性炭和雙氧水劑量，利用活性炭催化分解雙氧水產(chǎn)生的羥基自由基進(jìn)一步去除廢水中剩余的有機(jī)物；選用顆?；钚蕴孔鳛榇呋瘎钚蕴客都觿┝繛?~15g/L，質(zhì)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(yīng)溫度控制在50~70°C之間，反應(yīng)時(shí)間為50~90min，反應(yīng)方式為續(xù)批式；
[0022](4)去除有機(jī)物后的熱廢水被濾出，通過冷卻結(jié)晶的方法實(shí)現(xiàn)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(jié)晶室溫度為8~15°C，冷卻時(shí)間為2~5h。
[0023]上述方案主要針對是強(qiáng)酸性，并同時(shí)含有高溶度硫酸鹽和有機(jī)物的工業(yè)廢水處理。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0025](I)與傳統(tǒng)的生物厭氧消化技術(shù)相比，本發(fā)明的整個處理工藝采用的都是物化方法，工序簡單，處理時(shí)間短，能夠適用于不同溶度的硫酸鹽有機(jī)廢水處理，而且不存在慮菌種間的競爭抑制和產(chǎn)生的硫化氫的毒性作用問題。
[0026](2)使用固堿調(diào)節(jié)廢水的pH，可以避免硫酸鹽的提前析出，并且可以利用固堿的稀釋以及酸堿中和預(yù)熱反應(yīng)系統(tǒng)。
[0027](3)與傳統(tǒng)的芬頓技術(shù)相比，以活性炭為催化劑的熱非均相芬頓氧化技術(shù)不僅可以有效的去除吹脫后廢水中剩余的有機(jī)物，而且能夠重復(fù)連續(xù)使用，有效的降低了藥劑費(fèi)用，整個過程沒有鐵泥的產(chǎn)生，處理過程更加清潔。
[0028](4)去除有機(jī)物后通過冷卻結(jié)晶回收的硫酸鹽中有機(jī)物含量非常低，有利于其后續(xù)的綜合利用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合圖1和實(shí)施例對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說明。
[0031]實(shí)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(chǎn)，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(jī)物質(zhì)。廢水成分復(fù)雜，毒性強(qiáng)，是一種強(qiáng)酸性的硫酸鹽有機(jī)廢水，采用單一的物化或者生物方法很難實(shí)現(xiàn)此廢水的有效處理。采用本發(fā)明的方法步驟如下:
[0033](I)廢水首先是被收集在調(diào)堿吹脫池中，根據(jù)廢水的體積和pH值將計(jì)算好的固堿(NaOH)數(shù)量投加到廢水中，控制攪拌速率為120r/min，經(jīng)攪拌中和后廢水pH值升為2.3。
[0034](2)調(diào)堿后，通過加熱將廢水溫度維持在55°C，然后以12L/min的曝氣強(qiáng)度對廢水吹脫處理30min，吹脫過程產(chǎn)生的廢氣將被收集到工廠的某個燃燒爐內(nèi)進(jìn)行燃燒處理；采用的吹脫設(shè)備曝氣頭直徑為IOmm,曝氣孔徑為0.5mm。
[0035](3)吹脫后的廢水被導(dǎo)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(zhì)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(yīng)溫度控制在60°C，反應(yīng)時(shí)間為80min。
[0036](4)氧化后的廢水被抽濾至冷卻結(jié)晶池，將冷卻結(jié)晶室溫度控制在10°C，冷卻時(shí)間為3h，冷卻結(jié)晶后的上清液被排出，析出的硫酸鎂被收集回收，具體處理結(jié)果過見表1。
[0037]表1、各處理階段廢水水質(zhì)表
[0038]
【權(quán)利要求】
1.一種高硫酸鹽和有機(jī)物溶度的酸性工業(yè)廢水處理方法，其特征在于包括以下步驟: (1)用NaOH將酸性廢水的pH調(diào)節(jié)至2~5; (2)在加熱條件下對調(diào)節(jié)pH值后的工業(yè)廢水進(jìn)行曝氣吹脫處理，吹脫廢氣收集后燃燒處理； (3)在吹脫后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余的有機(jī)物； (4)去除有機(jī)物后的廢水被濾出，并通過冷卻結(jié)晶的方法回收廢水中的硫酸鹽，而活性炭繼續(xù)可用于下一批次的廢水處理。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)中調(diào)節(jié)廢水PH值時(shí)的攪拌速率為120 ~150r/min。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)中吹脫溫度控制在50~90°C，曝氣強(qiáng)度為10~15L/min,吹脫時(shí)間控制在30~50min。
4.如權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于采用的吹脫設(shè)備的曝氣頭直徑為10~20mm,曝氣孔徑為0.5~1_。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(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余的有機(jī)物的反應(yīng)條件為:所述活性炭的投加劑量為5~15g/L，質(zhì)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(yīng)溫度控制在50~70°C之間，反應(yīng)時(shí)間為50~90min。
6.如權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于所述的活性炭為顆?；钚蕴?。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(4)中冷卻結(jié)晶的溫度為8~15°C，冷卻時(shí)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(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】韓永忠, 張思勇, 王蕾, 陳艷玲 申請人:南京大學(xué)