CN103864250A - 一种高浓度有机废水的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高浓度有机废水的处理方法，该方法对COD浓度大于50000mg/L，色度大于10000倍的高浓度有机废水具有良好的处理效果，处理后的废水难降解物质被分解，可生化性提高，满足生化处理的要求。本发明将超声裂解、微电解分解和高级氧化巧妙的结合，解决了高浓度有机废水COD高、毒性大、难生化降解的难题。
Description
技术领域：
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种高浓度有机废水的处理方法。
背景技术：
随着石油、化工和制药等工业的快速发展，产生了大量高浓度难降解的有机工业废水，此类废水具有有机污染物含量高、色度高、毒性大，难降解等特点，即使经稀释上百倍后微生物仍难以培养，不能直接进行生化处理。针对此种废水可生化性差的水质特点，可以采用相应的预处理方法，提高废水的可生化性，从而保证了后续生化***的处理效果，因此选取适用的预处理方法是处理此种废水的关键。目前针对这种高浓度有机废水的预处理方法主要有电解法、高级氧化、催化氧化、湿式氧化等，由于每种氧化处理技术具有不同的优缺点，单独使用有其局限性，多种处理技术简单拼凑叠加又往往会带来药剂投加量高、能耗高而处理效率无明显提高等问题，而多种处理技术恰当的优化组合和复合联用可获得最佳处理效果和最低的处理成本。因此发展高浓度、有毒、难降解的有机工业废水的高效处理技术已成为现阶段国内外环境保护技术领域迫切需要解决的一个难题。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高浓度有机废水的处理方法，不但能够将难降解有机物和毒性物质裂解和分解，而且大大降低废水COD浓度和色度，提高可生化性，使其适应生化处理的水质要求。
为了实现上述目的，本发明采用下述组合工艺对高浓度有机废水废水进行预处理：
（1）超声波裂解；
（2）微电解分解；
（3）活性炭芬顿氧化；
（4）混凝沉淀。
如上所述的硫酸铵废水的预处理工艺，其具体可以包括以下步骤：
（1）高浓度有机废水经进水管进入超声波反应器，开启电源对废水进行超声波裂解，超声波频率为20-50KHz，强度为5-20W/cm2，优选超声波平率为40-50KHz，优选超声波强度为10-20W/cm2，超声反应时间为5-30分钟，优选超声反应时间为10-20分钟，反应完毕后关闭电源，废水经出水管排出。
（2）步骤（1）中排水经进水管进入微电解反应器，反应器中铁碳质量比为1：1。开启曝气装置，溶解氧为2-4mg/L。分多次加入浓硫酸，反应开始时加入一次，每镉三十分钟加入一次，调节废水pH值至1-5，优选pH值为2-4。反应60-180分钟后，优选反应时间为120-180分钟。反应完毕后关闭曝气装置，废水经出水管排出。
（3）步骤（2）中排水进入氧化反应池，开启搅拌，加入粉末活性炭1-6g/L，优选粉末活性炭投加量为1-3g/L。加入硫酸亚铁2-12g/L，优选硫酸亚铁投加量为2-6g/L。分多次加入双氧水，反应开始时加入一次，每镉三十分钟加入一次，双氧水投加量为1-6g/L，优选双氧水投加量为1-3g/L。反应60-120分钟后，关闭搅拌，废水经出水管排出。
（4）步骤（3）中排水进入混凝沉淀池，加入氢氧化钠调节废水pH值至8-12，优选pH值为8-9，开启搅拌，反应1-5分钟。加入聚丙烯酰胺0.2-2g/L，优选聚丙烯酰胺投加量为0.5-1g/L，反应0.5-2分钟，关闭搅拌，静置沉淀30-60分钟，排出上清液。
为了直观说明本发明对高浓度有机废水的预处理方法，请结合图1，为本发明的工艺流程示意图。高浓度有机废水经进水管进入超声波反应器，开启电源对废水进行超声波裂解，反应完毕后废水经出水管排出进入微电解反应器，开启曝气装置，分多次加入浓硫酸调节废水pH值，反应完毕后，关闭曝气装置，废水经出水管排出进入氧化反应池，向池中加入硫酸亚铁、双氧水、粉末活性炭，开启搅拌，反应完毕后，关闭搅拌，废水经出水管排出进入混凝沉淀池，加入氢氧化钠调节废水pH值，开启搅拌，反应完毕后，加入聚丙烯酰胺搅拌反应后静置沉淀，排出上清液。
本发明与现有技术相比，取得了如下预料不到的技术效果：
（1）超声波与微电解联用且微电解置于超声波之后，对高浓度有机废水的处理取得了意想不到的效果。该组合对难降解有机物分解效率高，超声时间短，微电解填料损耗少，大大节约了能耗与物耗。对同一种废水而言，若先进行微电解处理再进行超声波处理，处理效率下降20%，且微电解填料损耗严重，即使进行长时间的超声处理仍不能得到理想的处理效果。
（2）在微电解反应过程中，本发明创造性的采用分次投加浓硫酸的方式，可以高效率的发挥铁炭微电解工艺的优势，对溶出铁的利用效率高，对有机物分解效率高，浓硫酸比一次性投酸方式用量少，分次加酸方式保证了微电解出水中亚铁的含量和较低的pH值，为后续芬顿反应提供合适的水质条件。
（3）微电解与芬顿联用且芬顿置于微电解之后，芬顿反应过程直接利用微电解出水中溶出的亚铁离子，因此无需另外投加亚铁盐，浓硫酸用量亦减少50%，节约了处理成本。
（4）在芬顿反应中，本发明创造性的引入粉末活性炭和采用分次投加双氧水的方式，活性炭起到催化氧化的作用，使芬顿试剂的催化氧化作用提高，与未加粉末活性炭的芬顿工艺相比，处理效率提高30%；分次投加双氧水既保证了水中有足量稳定的羟基自由基以高效降解有机物，又避免了一次性加入双氧水导致消耗已经释放的羟基自由基，造成处理效率下降，同时节约了双氧水的使用量。
（5）本发明采用超声波裂解、微电解分解、芬顿氧化、混凝沉淀组合工艺对COD浓度大于50000mg/L，色度大于10000倍的高浓度有机废水具有良好的处理效果，COD去除率大于90%，色度去除率大于95%，处理后的废水难降解物质被分解，可生化性提高，满足生化处理的要求。
附图说明
图1是使用本发明方法进行废水处理的流程示意图。其中1-超声波反应器，2-微电解反应器，3-氧化反应池，4-混凝沉淀池，
具体实施方式
以下将通过具体实施例进一步说明本发明，但本领域技术人员应该理解，本发明具体实施例并不以任何方式限制本发明。在本发明基础上任何等同替换均落入本发明的保护范围之内。
实施例1：：
某制药厂抗生素制药废水母液，水质指标见表一。将2L该废水经进水管导入超声波反应器，开启电源进行超声波裂解，超声波设定为20KHz，强度为10W/cm2，超声反应30分钟，反应完毕后关闭电源，废水经出水管排出进入微电解反应器，反应器内体积4L，铁和碳的质量均为1K，开启曝气装置，溶解氧为2mg/L，反应开始时加入浓硫酸一次，调节废水pH值至1.0，反应30分钟后加入浓硫酸一次，调节废水pH值至1.0，反应60分钟后关闭曝气装置，废水经出水管排出进入氧化反应池，开启搅拌，加入粉末活性炭12g，加入硫酸亚铁24g，反应开始时加入双氧水3g，反应30分钟后加入双氧水3g，反应60分钟后加入反应双氧水3g，反应90分钟后加入反应双氧水3g，反应120分钟后关闭搅拌，废水经出水管排出进入混凝沉淀池，加入氢氧化钠调节废水pH值至12，开启搅拌，反应5分钟，加入聚丙烯酰胺4g，反应2分钟后关闭搅拌，静置沉淀30分钟，排出上清液。检测各处理步骤出水指标见表一。
表一本发明对制药废水的处理效果
| 指标 | 进水 | 超声波出水 | 微电解出水 | 芬顿出水 | 最终出水 |
| COD（mg/L） | 55600 | 44500 | 22200 | 7530 | 7250 |
| 色度（倍） | 10000 | 8000 | 2000 | － | 500 |
| 吡啶（mg/L） | 8000 | 2400 | 0 | － | － |
实施例2：：
某农药废水，水质指标见表二。将5L该废水经进水管导入超声波反应器，开启电源进行超声波裂解，超声波频率设定为50KHz，强度为5W/cm2，超声反应5分钟，反应完毕后关闭电源，废水经出水管排出进入微电解反应器，反应器内体积10L，铁和碳的质量均为3Kg，开启曝气装置，溶解氧为4mg/L，反应开始时加入浓硫酸一次，调节废水pH值至5.0，反应30分钟后加入浓硫酸一次，调节废水pH值至3.0，反应60分钟后关闭曝气装置，废水经出水管排出进入氧化反应池，开启搅拌，加入粉末活性炭5g，加入硫酸亚铁10g，反应开始时加入双氧水3g，反应30分钟后加入双氧水2g，反应60分钟后加入反应双氧水2g，反应90分钟后关闭搅拌，废水经出水管排出进入混凝沉淀池，加入氢氧化钠调节废水pH值至8，开启搅拌，反应1分钟，加入聚丙烯酰胺1g，反应0.5分钟后关闭搅拌，静置沉淀60分钟，排出上清液。检测各处理步骤出水指标见表二。
表二本发明对农药废水的处理效果
| 指标 | 进水 | 超声波出水 | 微电解出水 | 芬顿出水 | 最终出水 |
| COD（mg/L） | 61300 | 49700 | 15000 | 6000 | 5860 |
| 色度（倍） | 10000 | 6000 | 2000 | － | 500 |
| 氯苯（mg/L） | 5300 | 1620 | 0 | － | － |
实施例3：：
某制药厂抗生素制药废水母液，水质指标见表三。以下实验组和对照组水质相同。实验组：将1L该废水经进水管导入超声波反应器，开启电源进行超声波裂解，超声波频率为40KHz，强度为20W/cm2，超声反应10分钟，反应完毕后关闭电源，废水经出水管排出进入微电解反应器，反应器内体积2L，铁和碳的质量均为0.5Kg，开启曝气装置，溶解氧为3mg/L，反应开始时加入浓硫酸一次，调节废水pH值至2.0，反应30分钟后加入浓硫酸一次，调节废水pH值至1.0，反应60分钟后关闭曝气装置，废水经出水管排出进入氧化反应池，开启搅拌，加入粉末活性炭2g，加入硫酸亚铁6g，反应开始时加入双氧水2g，反应30分钟后加入双氧水1g，反应60分钟后关闭搅拌，废水经出水管排出进入混凝沉淀池，加入氢氧化钠调节废水pH值至9，开启搅拌，反应2分钟，加入聚丙烯酰胺1g，反应1分钟后关闭搅拌，静置沉淀30分钟，排出上清液。对照组：将1L该废水调节pH值至2.0后进入微电解反应器，反应器内体积2L，铁和碳的质量均为0.5Kg，开启曝气装置，溶解氧为3mg/L，反应60分钟后关闭曝气装置，废水经进水管导入超声波反应器，开启电源进行超声波裂解，超声波频率为40KHz，强度为20W/cm2，超声反应10分钟，反应完毕后关闭电源，废水经出水管排出进入氧化反应池，开启搅拌，加入粉末活性炭2g，加入硫酸亚铁6g，反应开始时加入双氧水3g，反应60分钟后关闭搅拌，废水经出水管排出进入混凝沉淀池，加入氢氧化钠调节废水pH值至9，开启搅拌，反应2分钟，加入聚丙烯酰胺1g，反应1分钟后关闭搅拌，静置沉淀30分钟，排出上清液，对比结果如表三
表三本发明与对照试验处理效果比较
Claims (7)
1.一种高浓度有机废水的处理方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）超声波裂解；
（2）微电解分解；
（3）活性炭芬顿氧化；
（4）混凝沉淀。
2.如权利要求1所述的高浓度有机废水的处理方法，其特征在于实施上述处理方法的装置为：超声波反应器、微电解反应器、氧化反应池、混凝沉淀池。
3.如权利要求2所述的高浓度有机废水的处理方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）高浓度有机废水经进水管进入超声波反应器，开启电源对废水进行超声波裂解，超声波频率为20-50KHz，强度为5-20W/cm2，反应5-30分钟后关闭电源，废水经出水管排出；
（2）步骤（1）中排水经进水管进入微电解反应器，开启曝气装置，溶解氧为2-4mg/L,加入浓硫酸调节废水pH值至1-5；反应60-180分钟后，关闭曝气装置，废水经出水管排出；
（3）步骤（2）中排水进入氧化反应池，加入硫酸亚铁2-12g/L，双氧水1-6g/L，粉末活性炭1-6g/L，开启搅拌，反应60-120分钟后，关闭搅拌，废水经出水管排出；
（4）步骤（3）中排水进入混凝沉淀池，加入氢氧化钠调节废水pH值至8-12，开启搅拌，反应1-15分钟后，加入聚丙烯酰胺0.2-2g/L，搅拌反应0.5-2分钟，关闭搅拌，静置沉淀30-60分钟，排出上清液。
4.如权利要求3所述的高浓度有机废水的处理方法，其特征在于步骤（1）中超声波频率为40-50KHz，强度为10-20W/cm2，超声反应时间为10-20分钟；步骤（2）中废水pH值至2-4；反应120-180分钟；步骤（3）中硫酸亚铁2-6g/L，双氧水1-3g/L，粉末活性炭1-3g/L；步骤（4）中废水pH值至8-9，聚丙烯酰胺0.5-1g/L。
5.如权利要求4所述的高浓度有机废水的处理方法，其特征在于步骤（2）中浓硫酸分多次加入；步骤（3）中双氧水分多次加入。
6.如权利要求4所述的高浓度有机废水的处理方法，其特征在于高浓度有机废水COD浓度大于100000mg/L，色度大于10000倍。
7.如权利要求4所述的高浓度有机废水的处理方法，其特征在于步骤（4）中排出的上清液进行活性污泥生化处理。
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