CN101570371A

CN101570371A - 一种高铁酸钾去除废水中苯胺的预处理工艺方法及设备

Info

Publication number: CN101570371A
Application number: CNA2009100530257A
Authority: CN
Inventors: 薛罡; 刘亚男; 龚清杰; 高品; 杨林
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2009-06-12
Filing date: 2009-06-12
Publication date: 2009-11-04

Abstract

本发明涉及一种高铁酸钾去除废水中苯胺的预处理工艺方法及其设备，包括：将待处理废水与高铁酸钾于管式混合器中充分混合，管道内过水流速为0.8～1.0m/s；充分混合后的废水进入折板式混凝池进行反应，时间为30min；反应后的废水进入沉淀池进行沉淀，沉淀池上升流速为10～15mm/s，沉淀后的出水进入常规生化***。该方法利用高铁酸钾的强氧化性，将难降解的苯胺氧化为一系列的脂肪烃，从而提高后续工艺的生化处理效率，解决了其它工艺中普遍存在的二次污染问题，并且在混凝区中加入网格状架板，缩短反应时间，提高反应效率；在混凝区与沉淀区之间增加过渡区，并增设网格状隔板，以提高沉淀效果。

Description

一种高铁酸钾去除废水中苯胺的预处理工艺方法及设备

技术领域

本发明属去除废水中苯胺的预处理工艺及设备领域，特别是涉及一种高铁酸钾去除废水中苯胺的预处理工艺方法及设备。

背景技术

苯胺是常用于染料制造、印染、橡胶、制药、塑料和油漆等的重要原料。它是一种剧毒化学品，被列为优先控制的环境污染物。在工业废水的排放时须对其进行严格控制，GB3838-2002规定地表水源苯胺的排放上限为0.1mg/L。目前处理苯胺废水的方法主要有吸附法、生物法、高级氧化法(光催化氧化、电化学氧化、超临界氧化)。

吸附法主要利用活性炭、树脂、膨润土、粉煤灰和炉渣等的吸附作用吸附废水中的苯胺。其中活性炭、超高交联树脂对苯胺的吸附效果较好，但成本过高，有二次污染问题。膨润土、粉煤灰和炉渣等吸附材料对苯胺的吸附效果较差，不能满足有效去除废水中苯胺的要求。

由于苯胺为剧毒化学品，其对生物有较强的毒性作用，常规的生物处理很难处理含苯胺的废水，周军等对生物降解苯胺的极限研究表明，其生物降解极限质量浓度为0.025mg/l。在工程菌培养方面，有大量苯胺降解菌的分离与培养的研究，其对苯胺废水有较好的去除效果，但菌种培养费用高，经济上不可行。

高级氧化法主要有光催化氧化、电化学氧化、超临界氧化等，其对苯胺都有较好的去除效果，但处理成本偏高，二次污染问题比较严重。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高铁酸钾去除废水中苯胺的预处理工艺方法及设备，该方法利用高铁酸钾的强氧化性，将难降解的苯胺氧化为一系列的脂肪烃，从而提高后续工艺的生化处理效率，解决了其它工艺中普遍存在的二次污染问题，并且在混凝区中加入网格状架板，缩短反应时间，提高反应效率；在混凝区与沉淀区之间增加过渡区，并增设网格状隔板，以提高沉淀效果。

本发明的一种高铁酸钾去除废水中苯胺的预处理工艺方法，包括：

(1)将待处理废水与高铁酸钾于管式混合器中充分混合，管道内过水流速为0.8～1.0m/s；

(2)充分混合后的废水进入拆板式混凝池进行反应，时间为30min；

(3)反应后的废水进入沉淀池进行沉淀，沉淀池上升流速为10～15mm/s，沉淀后的出水进入常规生化***。

所述步骤(1)中的高铁酸钾的投加量与废水中苯胺的摩尔比为1∶1，且高铁酸钾的投加量随着废水中其他有机物的存在而增加；

所述步骤(1)中的高铁酸钾是通过次氯酸钾法制备而得，具体包括：控制体系反应温度在10℃左右，在ClO^-初始浓度为137.3g/L，铁盐投加量为化学反应式计量的30％及反应时间为1小时的条件下，可以得到纯度为96.4％的高铁酸钾晶体。

一种高铁酸钾去除废水中苯胺的预处理设备，由进水管，提升泵，连接管道，进药管，计量泵，加药管，管式混合器，连接管道和混凝沉淀一体式装置组成，进水管于左端连接提升泵，提升泵右侧连接连接管道，所述的进药管于左端连接计量泵，量泵右侧连接加药管，所述的连接管道和加药管分别连接管式混合器，所述的管式混合器右侧连接连接管道，连接管道右侧连接混凝沉淀一体式装置。

所述的混凝沉淀一体式装置，由网格状架板，混凝反应区，过渡区(19)，排泥管，多孔隔板，沉淀池底部，斜板沉淀区，清水区，排水槽和排水管组成。

所述的混凝沉淀一体式装置上部从左至右分别为混凝反应区，混凝反应区)下部从上到下依次连接网格状架板，网格状架板下部连接排泥管。

所述的混凝沉淀一体式装置右侧为过渡区，所述的过渡区下部连接多孔隔板。混凝沉淀一体式装置右部从上到下依次为清水区，斜板沉淀区和沉淀池底部，所述的清水区右侧连接排水槽。

待处理含苯胺废水经进水管由提升泵抽吸并打入管式混合器，在管式混合器中与经进药管由计量泵打入管式混合器中的高铁酸钾充分混合。

苯胺废水和高铁酸钾混合液体流经连接管，进入混凝反应区，由上至下分别经过网格状架板、架板，然后进入混凝反应区，由下至上分别经过网格状架板、架板，再进入混凝反应区，由上至下分别经过网格状架板、架板，进而进入混凝反应区，由下至上分别经过网格状架板、架板，再进入混凝反应区，由上至下分别经过网格状架板、架板，最后进入混凝反应区，由下至上分别经过网格状架板、架板，完成整个反应过程。

充分反应的废水由上至下流经过渡区，穿过网格状隔板，进入沉淀池底部，由下至上分别经过斜板沉淀区和清水区，然后进入排水槽，最后经排水管排出，混凝沉淀一体式装置中产生的污泥通过排泥管排出。

本发明的工艺利用自制的高铁酸钾对废水中难以降解的苯胺的氧化、混凝和吸附等协同作用，使含苯胺的废水经过混凝和沉淀即可达到苯胺降解为一系列脂肪烃的效果，从而提高后续工艺的生化处理效率。高铁酸钾是一种安全性很高的水处理剂，用于污水处理都不会产生有害的金属离子和有害的衍生物。本发明中的高铁酸钾的制备方法为次氯酸钾法，此法与传统湿式氧化法相比绕过了中间产物高铁酸钠而直接制得高铁酸钾。

本发明利用高铁酸钾的强氧化性，高铁酸根对苯环上的-NH₂发起攻击，通过一系列反应生成偶氮苯等中间产物，这些中间产物中有一部分可被开环并继续被氧化成为烷烃及烯烃等脂肪烃；再加上高铁酸钾的混凝和吸附作用，吸附苯胺及其氧化产物从而达到对苯胺的降解效果。

有益效果

(1)本发明利用高铁酸钾的强氧化性，将难降解的苯胺氧化为一系列的脂肪烃，从而提高后续工艺的生化处理效率，解决了其它工艺中普遍存在的二次污染问题。

(2)在混凝区中加入网格状架板，以增加废水的搅动程度，提高废水中物质的传质作用，缩短反应时间，提高反应效率。在混凝区与沉淀区之间增加过渡区，并增设网格状隔板，以提高沉淀效果。

附图说明

图1为本发明所需设备的结构示意图；

其中，1为进水管，2为提升泵，3为连接管道，4为进药管，5为计量泵，6为加药管，7为管式混合器，8为连接管道，9为混凝沉淀一体式装置，10、11、12为网格状架板，13、14、15、16、17、18为混凝反应区，19为过渡区，20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33为排泥管，34为多孔隔板，35为沉淀池底部，36斜板沉淀区，37为清水区，38为排水槽，39为排水管；

图2为孔状隔板结构示意图；

网格状架板中单孔均匀布置，其中单孔为边长为10mm的正方形，单孔间距为10mm；

图3为网格状架板结构示意图；

多孔隔板中圆孔均匀布置，其中圆孔直径为20mm，圆孔圆心之间的距离为40mm；

图4为管式混合器结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

待处理含苯胺废水经进水管1由提升泵2抽吸并打入管式混合器7，在管式混合器7中与经进药管4由计量泵5打入管式混合器中的高铁酸钾充分混合。流经连接管8，进入混凝反应区13，由上至下分别经过网格状架板10、架板11、架板12，然后进入混凝反应区14，由下至上分别经过网格状架板12、架板11、架板10，再进入混凝反应区15，由上至下分别经过网格状架板10、架板11、架板12，进而进入混凝反应区16，由下至上分别经过网格状架板12、架板11、架板10，再进入混凝反应区17，由上至下分别经过网格状架板10、架板11、架板12，最后进入混凝反应区18，由下至上分别经过网格状架板12、架板11、架板10，完成整个反应过程。充分反应的废水由上至下流经过渡区19，穿过网格状隔板34，进入沉淀池底部35，由下至上分别经过斜板沉淀区36和清水区37，然后进入排水槽38，最后经排水管39排出。混凝沉淀一体式装置9中产生的污泥通过排泥管20～排泥管33排出。

实施例2

为了有效地降解苯胺，人工配制了苯胺浓度为62mg/L的废水，利用本发明提出新工艺建立了一套生产装置，处理水量为0.3m³/h。

管式混合器的管内上升流速为0.8～1.0m/s，其高为1000mm，内径为10mm，外径为15mm，每隔25mm设置一道孔板。

混凝沉淀一体式装置下底长宽为1400mm*400mm，上底长宽为1200mm*400mm，高为1200mm，排水槽长宽高为200*400*200。其中混凝区尺寸为600mm*400mm*1200，沉淀区底部高度为400mm，斜板沉淀区高度为400mm，沉淀池清水区高度为400mm。混凝沉淀单元的运行参数为：混凝区停留时间为30min，沉淀池的上升流速为10～15mm/s。

工艺运行条件为：苯胺的浓度为62mg/L，高铁酸钾投加量与苯胺的摩尔比为1∶1，pH＝7～9，反应时间为30min。

实验结果显示，苯胺的去除率为90.05％～91.1％。通过紫外吸收光谱、红外光谱、色质联机及离子色谱对高铁酸钾降解苯胺的产物进行了详尽分析，发现高铁酸钾能将稳定的苯胺降解为一系列的脂肪烃，而脂肪烃易于被后续的废水生物处理进一步彻底降解为CO₂和H₂O，适用于难降解苯胺废水生物处理工艺的预处理。

Claims

1.一种高铁酸钾去除废水中苯胺的预处理工艺方法，包括：

(2)充分混合后的废水进入折板式混凝池进行反应，时间为30min；

2.根据权利要求1所述的一种高铁酸钾去除废水中苯胺的预处理工艺方法，其特征在于：所述步骤(1)中的高铁酸钾的投加量与废水中苯胺的摩尔比为1∶1，且高铁酸钾的投加量随着废水中其他有机物的存在而增加。

3.根据权利要求1所述的一种高铁酸钾去除废水中苯胺的预处理工艺方法，其特征在于：所述步骤(1)中的高铁酸钾是通过次氯酸钾法制备而得，具体包括：控制体系反应温度在10℃左右，在ClO-初始浓度为137.3g/L，铁盐投加量为化学反应式计量的30％及反应时间为1小时的条件下，可以得到纯度为96.4％的高铁酸钾晶体。

4.一种高铁酸钾去除废水中苯胺的预处理设备，由进水管(1)，提升泵(2)，连接管道(3)，进药管(4)，计量泵(5)，加药管(6)，管式混合器(7)，连接管道(8)和混凝沉淀一体式装置(9)组成，其特征是：进水管(1)于左端连接提升泵(2)，提升泵(2)右侧连接管道(3)，所述的进药管(4)于左端连接计量泵(5)，计量泵(5)右侧连接加药管(6)，所述的连接管道(3)和加药管(6)分别连接管式混合器(7)，所述的管式混合器(7)右侧连接管道(8)，连接管道(8)右侧连接混凝沉淀一体式装置(9)。

5.根据权利要求4所述的一种高铁酸钾去除废水中苯胺的预处理设备，其特征在于：所述的混凝沉淀一体式装置(9)，由网格状架板(10～12)，混凝反应区(13～18)，过渡区(19)，排泥管(20～33)，多孔隔板(34)，沉淀池底部(35)，斜板沉淀区(36)，清水区(37)，排水槽(38)和排水管(39)组成。

6.根据权利要求5所述的一种高铁酸钾去除废水中苯胺的预处理设备，其特征在于：所述的混凝沉淀一体式装置(9)上部从左至右分别为混凝反应区(13～18)，混凝反应区(13～18)下部从上到下依次连接网格状架板(10～12)，网格状架板(10～12)下部连接排泥管(20～33)。

7.根据权利要求5所述的一种高铁酸钾去除废水中苯胺的预处理设备，其特征在于：所述的混凝沉淀一体式装置(9)右侧为过渡区(19)，所述的过渡区(19)下部连接多孔隔板(34)，混凝沉淀一体式装置(9)右部从上到下依次为清水区(37)，斜板沉淀区(36)和沉淀池底部(35)，所述的清水区(37)右侧连接排水槽(38)。

8.根据权利要求4～5所述的一种高铁酸钾去除废水中苯胺的预处理设备，其特征在于：所述的待处理含苯胺废水经进水管(1)由提升泵(2)抽吸并打入管式混合器(7)，在管式混合器(7)中与经进药管(4)由计量泵(5)打入管式混合器(7)的高铁酸钾充分混合。

9.根据权利要求4～5所述的一种高铁酸钾去除废水中苯胺的预处理设备，其特征在于：所述的苯胺废水和高铁酸钾混合液体流经连接管(8)，进入混凝反应区(13)，由上至下分别经过网格状架板(10)、架板(11)、架板(12)，然后进入混凝反应区(14)，由下至上分别经过网格状架板(12)、架板(11)、架板(10)，再进入混凝反应区(15)，由上至下分别经过网格状架板(10)、架板(11)、架板(12)，进而进入混凝反应区(16)，由下至上分别经过网格状架板(12)、架板(11)、架板(10)，再进入混凝反应区(17)，由上至下分别经过网格状架板(10)、架板(11)、架板(12)，最后进入混凝反应区(18)，由下至上分别经过网格状架板(12)、架板(11)、架板(10)，完成整个反应过程。

10.根据权利要求4～5所述的一种高铁酸钾去除废水中苯胺的预处理设备，其特征在于：所述的充分反应的废水由上至下流经过渡区(19)，穿过网格状隔板(34)，进入沉淀池底部(35)，由下至上分别经过斜板沉淀区(36)和清水区(37)，然后进入排水槽(38)，最后经排水管(39)排出，所述的混凝沉淀一体式装置(9)中产生的污泥通过排泥管(20～33)排出。