CN108083502A - 一种高浓度硫酸盐-苯胺/硝基苯类废水的预处理方法 - Google Patents

一种高浓度硫酸盐-苯胺/硝基苯类废水的预处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高浓度硫酸盐‑苯胺/硝基苯类废水的预处理方法，为直接采用Fenton处理与石灰沉淀法相结合的方法。本发明的高浓度硫酸盐‑苯胺/硝基苯类废水的预处理方法，能有效降低废水中的苯胺类/硝基苯类、硫酸根、全盐含量，降低废水毒性，提高废水可生化性。试验结果表明经Fenton‑石灰沉淀联合工艺处理后，苯胺类去除率达98.7%，硝基苯类去除率达96.7%，硫酸根去除率达95.0%，全盐去除率达90%，废水经过预处理后B/C由0提高至0.35，可生化性大大增强，本预处理工艺实际运行成本仅37.4元/吨废水。

Description

一种高浓度硫酸盐-苯胺/硝基苯类废水的预处理方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种高浓度硫酸盐-苯胺/硝基苯类废水的预处理方法。
背景技术
现有的高硫酸盐/高含盐的废水处理工艺，一般是硫酸盐在缺氧/厌氧环境下被还原为硫化氢，而生成的硫化氢会对微生物产生一定的毒性抑制其活性，进而降低微生物的水解酸化效率。此外，相关的工程实例表明生成的硫化氢在进入好氧阶段会与好氧微生物争夺氧气，被氧化成硫单质，不仅导致大量的空气被浪费，而且氧化后附着在生物膜上的硫单质会阻断氧气与生物膜的接触，影响生物膜的生长，使出水水质变差。另外含盐浓度的增加会干扰细胞的正常代谢功能，降低降解动力。相关的工程实例表明当水中盐含量超过40000mg/L时，活性污泥被完全抑制，甚至趋于崩溃。因此若要生化***充分发挥其功能，就必须采用合适的工艺降低废水中硫酸根含量及全盐量。
目前国内针对苯胺类/硝基苯类废水，一般是采用微电解-Fenton法组合工艺，先采用微电解将废水中硝基苯类物质还原为苯胺类，再利用Fenton试剂的强氧化性，将苯胺类物质彻底矿化。而当废水中苯胺类浓度较高，而硝基苯类浓度较低时，再采用微电解-Fenton法组合工艺来处理，就会明显增大处理成本，并不能满足使用需求。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种高浓度硫酸盐-苯胺/硝基苯类废水的预处理方法，采用Fenton-石灰沉淀联合工艺对废水进行物化预处理，经处理后废水中的苯胺类/硝基苯类、硫酸根、全盐含量均大大降低，满足了后续生化进水的需要。
技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种高浓度硫酸盐-苯胺/硝基苯类废水的预处理方法，为直接采用Fenton处理与石灰沉淀法相结合的方法。
所述的Fenton处理用于降低苯胺类/硝基苯类物质的处理。
所述的石灰沉淀法用于高硫酸盐/高含盐的废水处理。
所述的Fenton处理：Fenton的反应时间为2h。
所述的Fenton处理：Fenton反应pH为原水的pH，不需要调节。
所述的Fenton处理：双氧水含量为30％，硫酸亚铁溶液含量10％，双氧水与硫酸亚铁投加量之比为10:7。
所述的石灰沉淀法：投加方式采用10％的石灰乳溶液投加。
所述的高浓度硫酸盐-苯胺/硝基苯类废水的预处理方法，室温下反应，向废水中投加浓度为30％的双氧水，同时投加FeSO4·7H2O，充分搅拌下反应2h，反应结束后，加入10％石灰乳充分搅拌反应30min后静置沉淀，将反应后的水进行过滤分离，取清液测COD、硫酸根、全盐量、苯胺类和硝基苯类浓度。
有益效果：与现有技术相比，本发明的高浓度硫酸盐-苯胺/硝基苯类废水的预处理方法，能有效降低废水中的苯胺类/硝基苯类、硫酸根、全盐含量，降低废水毒性，提高废水可生化性。具体效果如下：
1)在pH＝1，反应时间为2h，双氧水投加量为1v％，硫酸亚铁投加量为0.7v％时，Fenton法对该厂废水中苯胺类/硝基苯类均有较好的去除，苯胺类去除率达到98.7％，硝基苯类去除率达到96.7％，COD去除率也达到50％以上，废水B/C由0提高至0.35，可生化性大大提高。
2)石灰乳对废水中硫酸根有较好的沉淀效果，投加适量的10％石灰乳液后，废水硫酸根浓度降至2700mg/L以下，全盐量也降至7000mg/L左右，去除率分别达到95.8％、90％，满足后续生化对废水含盐量的要求。
3)采用“Fenton-石灰沉淀”联合工艺处理该厂废水产生的物化污泥经鉴定为一般固废，吨实际运行费用仅为37.4元。该联合工艺为含苯胺/硝基苯类的高硫酸盐废水的治理提供了技术参考。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。以下实施例中，主要水质分析方法为：CODcr测定：重铬酸钾法，GB/T 11914-1989。SO4 2-测定：铬酸钡分光光度法，HJ/T342-2007。全盐测定：重量法，HJ/T51-1999。苯胺类测定：N-(-奈基)二胺偶氮分光光度法，GB/T11889-1989。硝基苯类测定：还原-偶氮光度法，《水和废水监测分析方法》(第四版)。
实施例1
某染料企业生产过程中产生高浓度的有机废水，经分析其中含有高浓度的硫酸根、苯胺类以及一定量的硝基苯类物质，其水质较稳定，pH一般小于2，硫酸盐浓度62000mg/L，全盐浓度70000mg/L，苯胺类浓度816mg/L，硝基苯类浓度152mg/L。
上述高浓度硫酸盐-苯胺/硝基苯类废水的预处理方法，具体过程如下：
1)苯胺类/硝基苯类物质的处理工艺：直接采用Fenton处理，不仅可以大大减少企业一次性投资费用，且运行管理简单，避免采用微电解工艺时所要面临的填料板结等难题。
Fenton的反应时间：Fenton的反应时间控制在2h；
Fenton反应pH：采用原水pH在1左右；
Fenton反应双氧水及硫酸亚铁的投加量：双氧水含量为30％，硫酸亚铁溶液含量10％，双氧水与硫酸亚铁投加量之比为10:7；
2)高硫酸盐/高含盐的废水处理工艺：采用石灰沉淀法。
石灰沉淀实验：投加方式采用10％的石灰乳溶液投加，投加量按照废水中硫酸根的含量确定。
具体步骤：取3只500mL的烧杯，各加入400mL的废水，室温下反应，分别投加2mL、3mL、4mL浓度为30％的双氧水，同时投加FeSO4·7H2O，充分搅拌下反应2h，反应结束后，加入200mL 10％石灰乳充分搅拌反应30min后静置沉淀，将反应后的水进行过滤分离，取清液依据前述水质分析方法测COD、硫酸根、全盐量、苯胺类和硝基苯类浓度，具体数据见表1。
表1 Fenton-石灰沉淀反应前后水质指标(mg/L)
水质指标 pH 全盐 SO4 2- 苯胺类 硝基苯类 COD B/C
原水 1 70000 62000 816 152 5346 0
投加2mL双氧水 6 7015 2539 193 28 3084 0
投加3mL双氧水 6 7090 2628 36 16 2730 0.17
投加4mL双氧水 6 6910 2560 10.1 5.0 2680 0.35
从表1的结果，可以发现石灰乳对硫酸根的沉淀有很好的效果，出水全盐量降至7000mg/L左右，硫酸根含量降至2700mg/L以下，满足后续生化对进水含盐量及硫酸根的要求。出水苯胺类/硝基苯类浓度与投加的双氧水量有直接关系，随着双氧水的投加量的加大，硝基苯类/苯胺类的去除率增加。当双氧水投加体积比分别为0.5％(2mL)、0.75％(3mL)时，废水中各指标均有一定程度的下降，但从废水B/C可以看出，此时的出水仍有一定毒性，可生化性较差，仍不能完全满足生化进水的要求；当双氧水投加体积比增加至1％时(4mL)，苯胺类浓度降至10.1mg/L，硝基苯类浓度降至5.0mg/L，废水生物毒性大大降低，废水的B/C升至0.35，废水可生化性大幅提高，满足后续生化的进水要求。结果表明，废水经“Fenton-石灰沉淀”联合工艺处理后，出水各指标均有大幅下降。
实施例2
依据实施例1的结果，并结合实际废水处理工程中的反应条件，在工程设计中对“Fenton-石灰沉淀”的反应时间进行了适当的放大，对主要构筑物及处理设施进行设计。
1)废水收集池：对废水进行收集匀质，设计流量Q＝40m3/h，平面尺寸 有效容积：400m3，停留时间10h。反应池采用三布五油防腐，池底设置穿孔曝气搅拌。
2)Fenton反应池：该池进行Fenton反应，设计流量Q＝40m3/h，平面尺寸：10.5×3.5×4.5m(h)，有效容积：147m3，停留时间3.7h。反应池采用三布五油防腐，结构形式采用多格上下折流式，为保证药剂与废水的混合充分，内部设置搅拌机。
3)中和反应沉淀池：中和反应沉淀池采用石灰乳投加，起到调节废水pH，沉淀硫酸根的作用。考虑废水中硫酸盐浓度高，污泥量大，为保证反应的充分，设计中采用四级反应沉淀。设计流量Q＝40m3/h，四级反应池的平面尺寸分别为：总停留时间2.0h。反应池采用三布五油防腐，内部设置反应搅拌机。第四级反应池中的泥水混合物直接通过螺杆泵泵入压滤机进行压榨。
4)滤液收集池：滤液收集池用于收集压榨废水，平面尺寸为：3.0×3.0×3.0m，有效容积22.5m3，废水停留时间34min，为防止悬浮物在池中沉积，收集池底部设置曝气搅拌。
5)沉淀池：对压榨后滤液中SS进行二次沉淀，采用幅流沉淀式，三角堰出水，平面尺寸为：有效水深3.0m，表面负荷1.41m3/m2·h。池中设置刮泥机。
6)中间收集池：沉淀池出水进入中间收集池，该池作为物化预处理段与生化段的分界点，平面尺寸为：6.0×3.0×3.5m，停留时间1.4h。
7)污泥脱水***：采用隔膜压滤机进行脱水，经计算，物化段每天产生含水率50％的污泥约为100m3，配备4台过滤面积400m2的压滤机，每台压滤机每天工作4个周期，配备2台供药量为2000L/h的PAM加药装置对污泥进行絮凝调理，投加方式采用管道投加。
经过连续超过半年的试运行，处理水量为1000吨/天，运行费用42.5元/吨，其中物化段运行费用37.4元/吨，***各处理单元对污染物的去除效果见表2。
表2污水站实际运行污染物去除率
注：表中数据为某月平均值。
物化段出水各污染物指标满足生化处理要求，经过生化处理后各指标均满足下游园区污水处理厂接管标准。经“Fenton-石灰沉淀”联合工艺处理产生的物化污泥经过第三方检测机构检测后被鉴定为一般固废，表明采用此工艺可以有效去除水中苯胺类/硝基苯物质，可大大降低企业污泥处置费用。

Claims (8)

1.一种高浓度硫酸盐-苯胺/硝基苯类废水的预处理方法，其特征在于，为直接采用Fenton处理与石灰沉淀法相结合的方法。
2.根据权利要求1所述的高浓度硫酸盐-苯胺/硝基苯类废水的预处理方法，其特征在于，所述的Fenton处理用于降低苯胺类/硝基苯类物质的处理。
3.根据权利要求1所述的高浓度硫酸盐-苯胺/硝基苯类废水的预处理方法，其特征在于，所述的石灰沉淀法用于高硫酸盐/高含盐的废水处理。
4.根据权利要求1所述的高浓度硫酸盐-苯胺/硝基苯类废水的预处理方法，其特征在于，所述的Fenton处理：Fenton的反应时间为2h。
5.根据权利要求1所述的高浓度硫酸盐-苯胺/硝基苯类废水的预处理方法，其特征在于，所述的Fenton处理：Fenton反应pH为原水的pH，不需要调节。
6.根据权利要求1所述的高浓度硫酸盐-苯胺/硝基苯类废水的预处理方法，其特征在于，所述的Fenton处理：双氧水含量为30%，硫酸亚铁溶液含量10%，双氧水与硫酸亚铁投加量之比为10:7。
7.根据权利要求1所述的高浓度硫酸盐-苯胺/硝基苯类废水的预处理方法，其特征在于，所述的石灰沉淀法：投加方式采用10%的石灰乳溶液投加。
8.根据权利要求1所述的高浓度硫酸盐-苯胺/硝基苯类废水的预处理方法，其特征在于，室温下反应，向废水中投加浓度为30%的双氧水，同时投加FeSO4·7H2O，充分搅拌下反应2h，反应结束后，加入10% 石灰乳充分搅拌反应30min后静置沉淀，将反应后的水进行过滤分离，取清液测COD、硫酸根、全盐量、苯胺类和硝基苯类浓度。
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