CN102849877B - 电助铁碳床净化高浓度有机废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电助铁碳床净化高浓度有机废水的方法，该方法通过电化学方法辅助铁碳床对高浓度有机废水进行处理净化，本发明方法使得废水中难降解有机物得以有效降解、色度的降低率得以提高、高浓度有机废水得以高速有效净化的同时，减少了铁以及亚铁离子的损耗，延长了铁碳床的使用周期，且改善铁碳床在酸性条件下易板结，泥渣多等缺点，提高了高浓度有机废水的可生化性指标（B/C）。
Description
技术领域
本发明涉及一种电助铁碳床净化高浓度有机废水的方法，属于水处理技术领域。
背景技术
铁碳床处理法是金属铁处理废水技术的一种应用形式，是用铁碳法作为预处理技术来处理有毒有害、高浓度COD废水具有很好的效果。在酸性条件下，碳与铁之间形成了无数个微电流反应池，有机物在微电流的作用下被还原氧化，铁碳出水再用石灰或石灰乳中和，生成的Fe(OH)2胶体絮状物对有机物具有很强的絮凝吸附能力，因此，铁碳法是综合应用了铁的还原性质、铁碳的电化学性质和铁离子的絮凝吸附作用，使得铁碳法具有很好的处理效果。
微电解技术是目前处理高浓度有机废水的一种理想工艺，该工艺用于高盐、难降解、高色度废水的处理不但能大幅度降低COD和色度，还可大大提高废水的可生化性。
但是，铁碳法也有其缺点，主要是(1)铁屑在酸性介质中长期浸泡后易于板结成块，造成堵塞，形成沟流，使操作困难，处理效果降低；(2)铁在酸性条件下溶出的铁量较大，加碱中和后产生的泥渣量多。
高浓度有机废水一般是指由造纸、皮革及食品等行业排出的COD在2000mg/L以上的废水。可以分为三类，第一类为不含有害物质且易于生物降解的高浓度有机废水，一般来自农牧产品为原料的工业废水；第二类为含有害物质且易生物降解的高浓度有机废水，如部分化学工业、轻工业、冶金工业和制药废水；第三类为含有害物质且不易生物降解的高浓度有机废水，如有机化学合成工业和农药生产工业废水等。这些高浓度有机废水中含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等有机物，如果直接排放，会造成严重的环境污染。
目前高浓度有机废水的处理方法主要有生物处理技术、化学处理技术、物化处理技术和物理处理技术。但是对于高浓度有机废水的处理往往需要两种或三种以上的方法进行同时处理，工艺较复杂，成本较高。
发明内容
本发明目的在于提供一种电助铁碳床净化高浓度有机废水的方法，该方法通过电化学方法辅助铁碳床对含高浓度有机废水进行处理净化，本发明方法使得高浓度有机废水中难降解有机物得以降解、色度的降解率得以提高、高浓度有机废水得以高速有效净化的同时，减少了铁以及亚铁离子的损耗，延长了铁碳床的使用周期，且改善铁碳床在酸性条件下易板结，泥渣多等缺点，提高废水的可生化性指标（B/C）。
本发明采用如下技术方案实现本发明目的：
（1）铁屑的预处理：将铁屑用市售工业碱清洗，然后用水冲洗干净，烘干，过筛得到粒度为10～20目的铁屑，备用，使用前用稀盐酸清洗表面的氧化物，用水冲洗干净；
（2）将粒度为2～6mm的焦炭用水清洗，防止其他杂质的干扰，烘干后备用；
（3）将铁屑、焦炭和X50聚乙烯多面空心球按质量比20～40:1～3:5～8混合，即制得铁碳填料；
（4）将填料置于铁碳床中，对铁碳床施加外电压，然后将高浓度有机废水通入铁碳床，进入铁碳床的废水PH值为3～5，同时加入催化剂，在常温条件下停留10～30min，出水进入沉淀池，其中催化剂为生物酶或双氧水，生物酶投加量为0.5～5g/L，双氧水投加量为10～20mL/L；
（5）废水在沉淀池的停留时间为10～20min，进水同时加碱于沉淀池中，加碱后沉淀池内的PH值为9～10，沉淀出水即为处理净化后废水，沉淀池部分出水回流进入废水池以降低原废水浓度；
（6）铁碳床***失活以后，采用质量百分比浓度为0.4%～0.8%的H2SO4对铁碳床***进行反冲洗活化处理，处理时间为20～40min，活化后***循环使用，无需更换铁碳填料，不影响废水处理效果。
本发明中所述铁碳床外加电压为0.1～10V的交流电。
本发明中所述工业碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠其中的一种或几种，浓度为6%～8%，稀酸为稀盐酸或稀硫酸，浓度为4%～6%。
本发明中所述生物酶为辣根过氧化物酶、大豆种皮过氧化物酶中的一种或两种任意比混合物。
本发明中所述沉淀池中添加的碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或几种，浓度为6%～8%。
本发明中所述沉淀池出水部分回流入废水池以降低原高浓度有机废水的浓度，废水池原水与沉淀池回流水体积比为16:1～8。
本发明的优点和技术效果如下：
本发明提出电化学条件辅助铁碳内电解工艺处理高浓度有机废水，结合铁碳床工艺与电化学方法，在铁碳填料中加入X50聚乙烯多面空心球，同时在铁碳床中加入催化剂，使得废水中的难降解有机物得以降解，提高了废水的可生化值，降低了***铁元素的损失，延长了铁碳床的使用周期，且改善铁碳床在酸性条件下易板结，泥渣多等缺点。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
实施例1：本电助铁碳床净化高浓度有机废水的方法，具体内容下：
（1）本实施例处理的是氨基丁酸废水，经检测有机废水的初始CODCr值为38000 mg/L，B/C值为0.23，色度为240倍；
（2）铁屑的预处理：将铁屑用质量百分比浓度为6%的氢氧化钠溶液清，然后用水冲洗干净，烘干，过筛得到粒度为15目左右的铁屑，备用，使用前用质量百分比浓度为4%的稀盐酸清洗表面的氧化物，用水冲洗干净；
（3）将粒度为2～6mm的焦炭用水清洗，烘干后备用，防止其他杂质的干扰；
（4）将铁屑、焦炭和X50聚乙烯多面空心球按质量比20:1:5混合，即制得铁碳填料；
（5）将填料置于铁碳床中，检查铁碳床进出水口及其他装置完整，对铁碳床施加外电压0.1V，然后将高浓度有机废水通入铁碳床，进入铁碳床的废水PH值为3，同时加入催化剂辣根过氧化物酶（添加量为0.5g/L），在常温条件下停留20min，出水进入沉淀池；
（6）废水在沉淀池的停留时间为10min，进水同时加入质量百分比浓度为6%的氢氧化钠调节沉淀池内的PH值为9，沉淀出水即为处理净化后废水；经检测出水CODCr值为680mg/L，B/C值提高到0.61，色度去除率为80%；
（7）沉淀池出水部分回流入废水池以降低原高浓度有机废水的浓度，废水池原水与沉淀池回流水体积比为16：1；
（8）该铁碳床***使用时间为27个月左右后出现返色现象，此时采用质量百分比浓度为0.4% 的H2SO4对其进行反冲洗活化处理，反冲洗处理时间为20min，活化后***循环使用。
实施例2：本电助铁碳床净化高浓度有机废水的方法，具体内容下：
（1）本实施例处理的是焦化废水，经检测有机废水的初始CODCr值为23700 mg/L，B/C值为0.17，色度为150倍；
（2）铁屑的预处理：将铁屑用7%碳酸钠溶液清洗后用水冲洗干净，烘干，过筛得到粒度为10目左右的铁屑备用，使用前用质量百分比浓度为5%的稀盐酸清洗表面的氧化物，用水冲洗干净；
（3）将粒度为2～6mm的焦炭用水清洗，烘干后备用；
（4）将铁屑、焦炭和X50聚乙烯多面空心球按质量比30:2:7混合，即制得铁碳填料；
（5）将填料置于铁碳床中，检查铁碳床进出水口及其他装置完整，对铁碳床施加外电压5V，然后将高浓度有机废水通入铁碳床，进入铁碳床的废水PH值为4，同时加入催化剂大豆种皮过氧化物酶（添加量为2g/L），在常温条件下停留30min，出水进入沉淀池；
（6）废水在沉淀池的停留时间为20min，进水同时在沉淀池中添加质量百分比浓度为7%的碳酸钠，调节沉淀池内的PH值为10，沉淀出水即为处理净化后废水；经检测出水CODCr值为230mg/L，B/C值提高到0.597，色度去除率为85%；
（7）沉淀池出水部分回流入废水池以降低原高浓度有机废水的浓度，废水池原水与沉淀池回流水体积比为16：8；
（8）该铁碳床***使用时间为25个月左右后出现返色现象，此时采用质量百分比浓度为0.6% 的H2SO4对其进行反冲洗活化处理，处理时间为30min，活化后***循环使用。
实施例3：本电助铁碳床净化高浓度有机废水的方法，具体内容下：
（1）本实施例处理的是染料废水，经检测有机废水的初始CODCr值为1460mg/L，B/C值为0.2，色度为1620倍；
（2）铁屑的预处理：将铁屑用8%碳酸氢钠溶液清洗，然后用水冲洗干净，烘干，过筛得到粒度为20目左右的铁屑，备用，使用前用质量百分比浓度为6%的稀硫酸清洗表面的氧化物，用水冲洗干净；
（3）将粒度为2～6mm的焦炭用水清洗，烘干后备用，防止其他杂质的干扰；
（4）将铁屑、焦炭和X50聚乙烯多面空心球按质量比40: 3: 8混合，即制得铁碳填料；
（5）将填料置于铁碳床中，检查铁碳床进出水口及其他装置完整，对铁碳床施加外电压10V，然后将高浓度有机废水通入铁碳床，进入铁碳床的废水PH值为5，同时加入催化剂双氧水（双氧水投加量为20mL/L），在常温条件下停留10min，出水进入沉淀池；
（6）废水在沉淀池的停留时间为15min，进水同时在沉淀池中添加质量百分比浓度为8%的碳酸氢钠，调节沉淀池内的PH值为9.5，沉淀出水即为处理净化后废水；经检测出水CODCr值为70mg/L，B/C值提高到0.57，色度去除率为82%；
（7）沉淀池出水部分回流入废水池以降低原高浓度有机废水的浓度，废水池原水与沉淀池回流水体积比为16：6；
（8）该铁碳床***使用时间为24个月左右后出现返色现象，此时采用质量百分比浓度为0.8% 的H2SO4对其进行反冲洗活化处理，处理时间为40min，活化后***循环使用。
实施例4：本电助铁碳床净化高浓度有机废水的方法，具体内容下：
（1）本实施例处理的是造纸废水，经检测有机废水的初始CODCr值为2470mg/L，B/C值为0.19，色度为929倍；
（2）铁屑的预处理：将铁屑用6%氢氧化钠钠溶液清，然后用水冲洗干净，烘干，过筛得到粒度为15目左右的铁屑，备用，使用前用质量百分比浓度为7%的稀硫酸清洗表面的氧化物，用水冲洗干净；
（3）将粒度为2～6mm的焦炭用水清洗，烘干后备用，防止其他杂质的干扰；
（4）将铁屑、焦炭和X50聚乙烯多面空心球按质量比35: 2.5: 6混合，即制得铁碳填料；
（5）将填料置于铁碳床中，检查铁碳床进出水口及其他装置完整，对铁碳床施加外电压8V，然后将高浓度有机废水通入铁碳床，进入铁碳床的废水PH值为3，同时加入催化剂辣根过氧化物酶和大豆种皮过氧化物酶（酶投加量为5g/L，混合比例为1:1），在常温条件下停留20min，出水进入沉淀池；
（6）废水在沉淀池的停留时间为15min，进水同时在沉淀池中添加质量百分比浓度为6%的碳酸氢钠，调节沉淀池内的PH值为9，沉淀出水即为处理净化后废水；经检测出水CODCr值为97mg/L，B/C值提高到0.59，色度去除率为85%；
（7）沉淀池出水部分回流入废水池以降低原高浓度有机废水的浓度，废水池原水与沉淀池回流水体积比为16：4；
（8）该铁碳床***使用时间为25个月左右后出现返色现象，此时采用质量百分比浓度为0.5% 的H2SO4对其进行反冲洗活化处理，处理时间为35min，活化后***循环使用。
Claims (4)
1.一种电助铁碳床净化高浓度有机废水的方法，其特征在于按如下步骤进行：
（1）铁屑的预处理：将铁屑用工业碱清洗，然后用水冲洗干净，烘干，过筛得到粒度为10～20目的铁屑，备用，使用前用稀酸清洗表面的氧化物，用水冲洗干净；
（2）将粒度为2～6mm的焦炭粉用水清洗，烘干后备用；
（3）将铁屑、焦炭和X50聚乙烯多面空心球按质量比20～40:1～3:5～8混合，即制得铁碳填料；
（4）将填料置于铁碳床中，对铁碳床施加外电压，高浓度有机废水通过废水池进入铁碳床，进入铁碳床废水的pH值为3～5，废水进入同时加入催化剂，在常温条件下停留时间为10～30min，出水进入沉淀池，其中加催化剂为生物酶或双氧水，生物酶投加量为0.5～5g/L，双氧水投加量为10～20mL/L；
（5）废水在沉淀池的停留时间为10～20min，进水同时在沉淀池中加碱，调节沉淀池内的pH值为9～10，沉淀池出水即为处理净化后废水，部分出水回流进入废水池以降低原废水池废水的浓度；
（6）铁碳床***失活以后，采用质量百分比浓度为0.4%～0.8%的H2SO4对其进行活化处理，处理时间为20～40min，活化后***循环使用；
其中铁碳床外加电压为0.1～10V的交流电；
所述生物酶为辣根过氧化物酶、大豆种皮过氧化物酶中的一种或两种任意比混合物。
2.根据权利要求1所述的电助铁碳床净化高浓度有机废水的方法，其特征在于：所使用的工业碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠其中的一种或几种，浓度为6%～8%，稀酸为稀盐酸或稀硫酸，质量百分比浓度为4%～6%。
3.根据权利要求1所述的电助铁碳床净化高浓度有机废水的方法，其特征在于：沉淀池中添加的碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或几种，质量百分比浓度为6%～8%。
4.根据权利要求1所述的电助铁碳床净化高浓度有机废水的方法，其特征在于： 沉淀池出水部分回流入废水池以降低原高浓度有机废水的浓度，废水池原水与沉淀池回流水体积比为16：1～8。
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