CN104529024A - 一种空化氧化联合处理高能***生产废水工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空化氧化联合处理高能***生产废水工艺，该工艺利用聚能式超声空化发生器产生的空化作用强化氧化剂的氧化效果，缩短工艺路线，降低处理成本，该工艺过程为：废水预处理(调节pH值)；空化氧化作用联合处理废水；铁盐催化剂过滤回用。主要是采用超声空化装置及高级氧化剂耦合，对空化氧化处理废水过程中的工艺参数如超声空化发生装置的频率及功率、氧化剂用量及配比、温度等参数控制，将目标废水COD值降至满足工厂一般生物法废水处理站调节池接收标准内(一般为1000mg/L以内)。该工艺解决了火***生产废水中有机污染物难降解，普通处理方法工艺复杂、流程长、COD去除率低等问题，而且大幅减少了氧化剂的用量，降低了处理成本。
Description
技术领域
本发明属于火***技术领域，涉及一种采用空化氧化作用联合处理高能***生产废水的工艺，采用该工艺可将COD值超标的高能单质***生产废水COD值降至满足一般生物处理法可接受水平。
背景技术
国内单质***生产过程中产生的废水大都含有硝基类难降解有机污染物，此类废水成分复杂，化学性质稳定，且多具有急性毒性，很难被一般生物所降解。目前火***生产企业所建的废水集中处理站基本都以生物法为主，因此废水处理厂对于接纳口的入口COD值有严格要求(如国内某黑索今生产企业的废水处理***进水要求COD<2000mg/L)。因此，将单质***生产废水经过一次处理达到满足集中处理***COD要求成为了一项必须要做的工作。
目前，国内尚无一种比较完善的处理方法。传统的***废水处理方法有中和法、气浮分离法、生物化学法、活性炭吸附法和树脂吸附法紫外光降解法等；另外还包括膜分离、萃取、混凝沉淀等物理方法。但上述方法普遍具有处理周期长、工艺复杂、处理流程长、资金投入量大的缺点。
高级氧化技术是一种新的能有效处理难降解有机废水的化学氧化技术，具有反应迅速高效、选择性低的优势，其可将废水中的污染物降解或矿化，该技术可显著简化工艺流程、缩短流程时间并且提高降解效率。采用H2O2作为氧化剂与Fe2+作为催化剂组成高级氧化体系，通过催化分解产生羟基自由基(·OH)进攻有机物分子，并使其氧化为CO2、H2O等无机物质，从而实现对难降解物质的深度氧化。但是H2O2/Fe2+氧化体系处理高浓度有机废水时存在效率低、氧化剂投入量偏大的缺点。
超声波在水中产生的空化效应会促进水分子分解产生大量羟基自由基(·OH)，因此将高级氧化技术与超声空化技术联用，不但可以提高H2O2的活性，而且可以通过与水的反应减少H2O2的投放量，改善氧化剂H2O2使用量较大而导致成本偏高的问题。
发明内容
针对现有高能单质***生产废水常规处理方法工艺复杂、流程长、费用高且降解不完全等缺陷，本发明的目的在于，提供一种简单的高能单质***废水一次处理工艺，通过超声空化效应与高级氧化剂的氧化作用联用，将高COD的单质***生产有机废水COD有效降解，以达到普通废水处理站接收要求。解决了现行大部分单质***生产废水难处理、不易降解的问题。简化了后期处理工艺路线、降低了处理成本，提高了处理效率。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种空化氧化联合处理高能***生产废水工艺，其特征在于，具体按下列步骤进行：
废水预处理：将需处理的废水(已知COD)置入超声反应釜，开启反应釜的机械搅拌，转速设定为200-300rpm，启动蠕动泵，将原料桶中的液碱缓慢泵入超声波反应釜内，至在线pH计读数显示为2～4之间时，关停蠕动泵；
预处理步骤完成后，根据废水的COD值称取一定量的H2O2一次性置入反应釜内废水中，再称取0.1倍(摩尔量)H2O2量的FeSO4·7H2O固体一次性置入反应釜内废水中，此过程反应釜机械搅拌保持开启状态；(COD与H2O2投入量对应计算关系为m【H2O2】＝0.8·k·M【COD】，其中m【H2O2】是H2O2投入量，k为处理废水量，M【COD】即COD值)；
开启超声空化发生器并设定功率，聚能式超声变幅杆的工作频率设定为20KHz～45KHz，超声空化发生器的功率范围设定视废水COD值和废水处理量而调节，本体系中其值在800～2000W范围内；由聚能式超声变幅杆发出的超声波在废水中的空化效应会促进水分子产生羟基自由基(·OH)，也会促进H2O2的分解产生一定量的OH-+OH·，因此超声波的引入强化了氧化剂的作用。
上一步骤进行一段时间后取样检测COD(COD测定仪)，当COD值＜1000mg/L后，打开反应釜的底阀，将釜内的废水悬浮液放入过滤器中，开启真空泵进行抽滤，抽滤完成后将滤饼(铁盐)重新装入反应釜重复使用(即下一批次废水处理不用投入FeSO4·7H2O，待重复利用5～10次后铁盐催化效力下降即可弃用，再次投入新的FeSO4·7H2O)，滤液排至调节池集中处理。
本发明还具有如下技术特征：
所述的单质***废水的COD值超过1000mg/L，pH值＜2。
本发明与现有技术相比，具有如下技术优点：
(A)本发明的空化氧化联合处理单质***生产废水工艺可在较短时间内将高COD废水的COD降至普通处理站可接受水平。
(B)本发明的空化氧化联合处理单质***生产废水工艺可显著缩短工艺流程，一步处理即可满足普通处理站的进水要求。
(C)本发明的空化氧化联合处理单质***生产废水工艺可减少20％以上氧化剂用量，铁盐催化剂可重复使用，降低了处理成本。
具体实施方式
遵从上述技术方案，结合以下实施例对本发明做进一步详细的说明，需要指出的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例给出一种空化氧化法联合处理高能单质***生产废水工艺，具体的处理工艺按照如下步骤进行：
首先进行废水的预处理，量取10L COD为9535mg/L的待处理DNTF生产废水，将废水置入30L带机械搅拌装置的超声反应釜，开启反应釜的机械搅拌，转速设定为250rpm，启动蠕动泵，将原料桶中浓度为32％的液碱缓慢泵入超声波反应釜内，至在线pH计的读数显示为2.5时，关停蠕动泵；
预处理步骤完成后，量取230ml浓度为30％的H2O2，一次性置入反应釜内废水中，再称取62.3g FeSO4·7H2O固体一次性置入反应釜内废水中，此过程反应釜机械搅拌保持开启状态；
开启超声空化发生器，设定功率为1000W，聚能式超声变幅杆的工作频率设定为45KHz；
氧化处理进行90min后取样检测COD，溶液COD值降至600，打开反应釜的底阀，将釜内的废水悬浮液放入过滤器中，开启真空泵进行抽滤，抽滤完成后将滤饼(铁盐)重新装入反应釜重复使用(重复利用7次后铁盐催化效力下降即可弃用，再次投入新的FeSO4·7H2O)，滤液排至调节池集中处理。
实施例2
本实施例给出一种空化氧化法联合处理高能单质***生产废水工艺，具体的处理工艺按照如下步骤进行：
首先进行废水的预处理，量取20L COD为17850mg/L的待处理的DNTF生产废水，将废水置入50L带机械搅拌装置的超声反应釜，开启反应釜的机械搅拌，转速设定为300rpm，启动蠕动泵，将原料桶中浓度为32％的液碱缓慢泵入超声波反应釜内，至在线pH计的读数显示为3时，关停蠕动泵；
预处理步骤完成后，量取860ml浓度为30％的H2O2，一次性置入反应釜内废水中，再称取232.8g FeSO4·7H2O固体一次性置入反应釜内废水中，此过程反应釜机械搅拌保持开启状态；
开启超声空化发生器，设定功率为800W，聚能式超声变幅杆的工作频率设定为30KHz；由聚能式超声变幅杆发出的超声波在废水中产生空化效应，促进水分子产生羟基自由基(·OH)，也会促进H2O2的分解产生一定量的OH-+OH·，强化氧化剂的氧化作用。
氧化处理进行100min后取样检测COD(COD测定仪)，溶液COD值降至850，然后打开反应釜的底阀，将釜内的废水悬浮液放入过滤器中，开启真空泵进行抽滤，抽滤完成后将滤饼(铁盐)重新装入反应釜重复使用(重复利用5次后铁盐催化效力下降即可弃用，再次投入新的FeSO4·7H2O)，滤液排至调节池集中处理。
实施例3
本实施例给出一种空化氧化法联合处理高能单质***生产废水工艺，具体的处理工艺按照如下步骤进行：
首先进行废水的预处理，量取15L COD为18430mg/L的待处理的CL-20生产废水，将废水置入30L带机械搅拌装置的超声波反应釜，开启反应釜4的机械搅拌，转速设定为270rpm，启动蠕动泵，将原料桶中浓度为32％的液碱缓慢泵入超声波反应釜内，至在线pH计的读数显示为2.8时，关停蠕动泵；
预处理步骤完成后，量取660ml浓度为30％的H2O2，一次性置入反应釜内废水中，再称取120.6g FeSO4·7H2O固体一次性置入反应釜内废水中，此过程反应釜机械搅拌保持开启状态；
开启超声波发生控制器，设定超声波功率为1500W，聚能式超声变幅杆的工作频率设定为30KHz；由聚能式超声变幅杆发出的超声波在废水中的空化效应会促进水分子产生羟基自由基(·OH)，也会促进H2O2的分解产生一定量的OH-+OH·，而该效应等同于Fenton试剂的作用机理：Fe+H2O2→Fe+OH-+OH·，因此超声波的引入强化了Fenton试剂的作用。
氧化处理进行110min后取样检测COD(COD测定仪)，溶液COD值降至900，然后打开反应釜的底阀，将釜内的废水悬浮液放入过滤器中，开启真空泵进行抽滤，抽滤完成后将滤饼(铁盐)重新装入反应釜重复使用(重复利用6次后铁盐催化效力下降即可弃用，再次投入新的FeSO4·7H2O)，滤液排至调节池集中处理。
实施例4
本实施例给出一种空化氧化法联合处理高能单质***生产废水工艺，具体的处理工艺按照如下步骤进行：
首先进行废水的预处理，量取20L COD为8900mg/L的待处理的CL-20生产废水，将废水置入50L带机械搅拌装置的超声波反应釜，开启反应釜的机械搅拌，转速设定为280rpm，启动蠕动泵，将原料桶中浓度为32％的液碱缓慢泵入超声波反应釜内，至在线pH计的读数显示为3.2时，关停蠕动泵；
预处理步骤完成后，量取430ml浓度为30％的H2O2，一次性置入反应釜内废水中，再称取116.4g FeSO4·7H2O固体一次性置入反应釜内废水中，此过程反应釜机械搅拌保持开启状态；
开启超声波发生控制器，设定超声波功率为900W，聚能式超声变幅杆的工作频率设定为40KHz；由聚能式超声变幅杆发出的超声波在废水中的空化效应会促进水分子产生羟基自由基(·OH)，也会促进H2O2的分解产生一定量的OH-+OH·，而该效应等同于Fenton试剂的作用机理：Fe+H2O2→Fe+OH-+OH·，因此超声波的引入强化了Fenton试剂的作用。
氧化处理进行90min后取样检测COD(COD测定仪)，溶液COD值降至580，然后打开反应釜的底阀，将釜内的废水悬浮液放入过滤器中，开启真空泵进行抽滤，抽滤完成后将滤饼(铁盐)重新装入反应釜重复使用(重复利用7次后铁盐催化效力下降即可弃用，再次投入新的FeSO4·7H2O)，滤液排至调节池集中处理。
Claims (3)
1.一种空化氧化联合处理高能***生产废水工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)废水预处理：将待处理的废水置入超声反应釜，然后采用浓度为32％的液碱调节废水pH值，直至在线pH计读数显示为2～4之间；
(2)步骤(1)完成后根据废水的化学需氧量(COD)值称取一定量的氧化剂H2O2一次性置入反应釜内废水中，(COD与H2O2投入量对应计算关系为其中是H2O2投入量，n为系数，k为处理废水量，MCOD即COD值)；称取0.1倍(摩尔量)H2O2量的催化剂FeSO4·7H2O固体一次性置入反应釜内废水中；
(3)开启超声空化发生器并设定功率，聚能式超声变幅杆的工作频率设定为20KHz～45KHz，超声空化发生器功率设定在800～2000W范围内；
(4)步骤(3)进行一段时间后取样检测COD，当COD值＜1000mg/L后，打开反应釜的底阀，将反应釜内的废水悬浮液放入过滤器中，同时开启真空泵进行抽滤，抽滤完成后将湿品铁盐重新装入反应釜重复使用5～7次，滤液排至废水调节池集中处理。
2.如权利要求1所述的一种空化氧化法联合处理高能单质***生产废水工艺，其特征在于，所述步骤(2)中系数n的值为0.8。
3.如权利要求1所述的一种空化氧化法联合处理高能单质***生产废水工艺，其特征在于，所述的待处理高能单质***生产废水包括HMX(奥克托今)，DNTF(3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱)，CL-20(六硝基六氮杂异伍兹烷)，NTO(3-硝基-1,2,4-***-5酮)的高能单质***的生产废水。
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