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一種強化化工廢水水解酸化的方法.pdf

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一種 強化 化工 廢水 水解 酸化 方法
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摘要
申請專利號:

CN201510271977.1

申請日:

2015.05.25

公開號:

CN104891737A

公開日:

2015.09.09

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):C02F 9/14申請日:20150525|||公開
IPC分類號: C02F9/14 主分類號: C02F9/14
申請人: 東華大學
發明人: 李響; 薛順利; 張文娟; 陳紅; 薛罡; 韓闖; 劉亞男; 高品
地址: 201620上海市松江區人民北路2999號
優先權:
專利代理機構: 上海申匯專利代理有限公司31001 代理人: 翁若瑩
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510271977.1

授權公告號:

104891737B||||||

法律狀態公告日:

2017.06.06|||2015.10.07|||2015.09.09

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供了一種強化化工廢水水解酸化的方法,其特征在于,包括以下步驟:第一步:檢測化工廢水的pH值,若pH值為4.5-9.5,直接進入下一步,否則,將pH值調到4.5-9.5;第二步:將化工廢水注入含有水解酸化菌及多金屬催化接觸填料的強化水解酸化反應器中,在曝氣和攪拌的條件下進行強化水解酸化反應;第三步:反應結束后,投加絮凝劑進行絮凝沉淀,獲得上清液,檢測B/C值,若B/C值不達標,返回第二步,若B/C值達標后進入后續好氧生化反應。本發明方法中,向傳統水解酸化系統加入強化水解酸化填料包,強化水解酸化填料包在酸性條件下可以進行微電解,有利于難降解物質的去除,且有利于水解酸化的進行,使出水B/C達到0.3-0.6之間,COD去除率達到35%以上。

權利要求書

權利要求書
1.  一種強化化工廢水水解酸化的方法,其特征在于,包括以下步驟:
第一步:檢測化工廢水的pH值,若pH值為4.5-9.5,直接進入下一步,否則,用pH調節劑將pH值調到4.5-9.5;
第二步:將化工廢水注入含有水解酸化菌及多金屬催化接觸填料的強化水解酸化反應器中,在曝氣和攪拌的條件下進行強化水解酸化反應;
第三步:反應結束后,投加絮凝劑進行絮凝沉淀,獲得上清液,檢測B/C值,若B/C值不達標,返回第二步,若B/C值達標后進入后續好氧生化反應。

2.  如權利要求1所述的強化化工廢水水解酸化的方法,其特征在于,所述的第一步中的化工廢水為農藥廢水、冶金廢水、電鍍廢水或印染廢水,可生化性指標B/C<0.2,COD>5000mg/L。

3.  如權利要求1所述的強化化工廢水水解酸化的方法,其特征在于,所述的pH調節劑為NaOH或H2SO4。

4.  如權利要求1所述的強化化工廢水水解酸化的方法,其特征在于,所述的多金屬催化接觸填料含有Fe、C、Cu、Au、Mn、Ni和Zn,其中,Fe、C質量比為2∶1-6∶1,Fe、Cu質量比為6∶1-12∶1,Fe、Mn質量比為5∶1-10∶1,Au、Mn、Ni、Zn質量比為2∶1∶1∶1-6∶1∶1∶1,其制備方法為將各元素按比例混合,在200-500℃,壓力為2.5Mpa-5Mpa的條件下,真空壓制0.5-2h。

5.  如權利要求1所述的強化化工廢水水解酸化的方法,其特征在于,所述的第二步中的曝氣量為0.1-1mg/L。

6.  如權利要求1所述的強化化工廢水水解酸化的方法,其特征在于,所述的強化水解酸化反應的反應溫度為10-55℃。

7.  如權利要求1所述的強化化工廢水水解酸化的方法,其特征在于,所述的第二步中,在進行強化水解酸化反應之前,在強化水解酸化反應器加入H2O2溶液和過硫酸鹽。

8.  如權利要求7所述的強化化工廢水水解酸化的方法,其特征在于,所述的H2O2溶液的濃度為30%,每升廢水加入0-2.2g。

9.  如權利要求7所述的強化化工廢水水解酸化的方法,其特征在于,所述的過硫酸鹽為Na2S2O8、K2S2O8或(NH4)2S2O8,每升廢水加入過硫酸鹽的量為 0-20g。

10.  如權利要求1所述的強化化工廢水水解酸化的方法,其特征在于,所述的投加絮凝劑進行絮凝沉淀的具體步驟包括:首先添加NaOH溶液或Ca(OH)2溶液,以250rpm速度攪拌2-5min,再加入PAM,以200rpm速度攪拌10s,再以50rpm速度攪拌20s,絮凝沉淀后pH為8.6。

說明書

說明書一種強化化工廢水水解酸化的方法
技術領域
本發明屬于環境保護技術領域,尤其涉及強化水解酸化改善高濃度難生物降解化工廢水可生化性的方法。
背景技術
隨著我國工業的快速發展,排放的廢水越來越多,對水環境的污染越來越嚴重;特別是農藥、冶金、電鍍及印染行業的廢水,廢水具有難生物降解、可生化性低、毒性大、含鹽量高等特點,該廢水直接排放對水環境會造成極大的破壞。工業廢水生化處理過程中水解酸化是重要的解毒預處理階段,決定了后續生化反應的效率。如果水解酸化前效果不好,將會增加后續的處理的難度,增加廢水處理費用,導致出水水質不達標等問題。因此有必要強化高濃度難生物降解化工廢水的水解酸化效率。
目前針對難生物降解的化工廢水前處理采用單獨的水解酸化方法對廢水可生化性提高有限,特別是毒性大的廢水,微生物不易生存,掛膜時間長,水解酸化效率低、停留時間長等缺點。例如厭氧(水解酸化階段)處理印染廢水,停留時間長達24h時,COD去除效率達到29%,B/C最高才達到0.26(劉偉京.印染廢水深度降解工藝及工程應用研究.南京理工大學[D],2013.6);目前,對強化水解酸化的研究已有很多;例如用微電場-零價鐵強化化工廢水水解酸化,但其B/C提高到0.42需要停留時間長達7天且工程應用條件苛刻(王婧馨.微電場-零價鐵強化化工廢水水解酸化.合肥工業大學[D],2014.4);本發明利用一種多金屬催化接觸填料,一方面增強水解酸化菌的附著掛膜,提供菌群對微量元素的需求;另一方面,實現多金屬催化還原反應,改善廢水毒性物質結構,提高其水解酸化效率。該技術改善了傳統水解酸化的缺點,使停留時間、掛膜時間縮短,出水B/C值提高到0.3-0.6,COD去除率>35%。
發明內容
針對現有技術的不足,本發明的目的是提供一種強化水解酸化改善高濃度難生物降解化工廢水可生化性的方法,能有效改善化工廢水的可生化性,縮短停留 時間,有利于后續的生物處理。
為了達到上述目的,本發明提供了一種強化化工廢水水解酸化的方法,其特征在于,包括以下步驟:
第一步:檢測化工廢水的pH值,若pH值為4.5-9.5,直接進入下一步,否則,將pH值調到4.5-9.5;
第二步:將化工廢水注入含有水解酸化菌及多金屬催化接觸填料的強化水解酸化反應器中,在曝氣和攪拌的條件下進行強化水解酸化反應;
第三步:反應結束后,投加絮凝劑進行絮凝沉淀,獲得上清液,檢測B/C值,若B/C值不達標,返回第二步,若B/C值達標后進入后續好氧生化反應。
優選地,所述的第一步中的化工廢水為農藥廢水、冶金廢水、電鍍廢水或印染廢水,可生化性指標B/C<0.2,COD>5000mg/L。
優選地,所述的pH調節劑為NaOH或H2SO4。
優選地,所述的多金屬催化接觸填料含有Fe、C、Cu、Au、Mn、Ni和Zn,其中,Fe、C質量比為2∶1-6∶1,Fe、Cu質量比為6∶1-12∶1,Fe、Mn質量比為5∶1-10∶1,Au、Mn、Ni、Zn質量比為2∶1∶1∶1-6∶1∶1∶1,其制備方法為將各元素按比例混合,在200-500℃,壓力為2.5Mpa-5Mpa的條件下,真空壓制0.5-2h。
優選地,所述的每升廢水需要多金屬催化接觸填料200-500g。
優選地,所述的第二步中的曝氣量為0.1-1mg/L。
優選地,所述的強化水解酸化反應的反應溫度為10-55℃,其中35℃最佳。
優選地,所述的第二步中的攪拌速度為100rpm。
優選地,所述的第二步中,在進行強化水解酸化反應之前,在強化水解酸化反應器加入H2O2溶液和過硫酸鹽。
更優選地,所述的H2O2溶液的濃度為30%,每升廢水加入0-2.2g。
更優選地,所述的過硫酸鹽為Na2S2O8、K2S2O8或(NH4)2S2O8,每升廢水加入過硫酸鹽的量為0-20g。
優選地,所述的第二步的強化水解酸化反應的時間為4-24h。
優選地,所述的投加絮凝劑進行絮凝沉淀的具體步驟包括:首先添加NaOH溶液或Ca(OH)2溶液調節pH為7-9,以250rpm速度攪拌2-5min,再加入PAM, 以200rpm速度攪拌10s,再以50rpm速度攪拌20s,絮凝沉淀后pH為8.6。
更優選地,所述的PAM的加入量為每升水加入0.5-1mgPAM。
與現有技術相比,本發明的有益效果是:
①本發明方法中,向傳統水解酸化系統加入強化水解酸化填料包,強化水解酸化填料包在酸性條件下可以進行微電解,有利于難降解物質的去除,且有利于水解酸化的進行,使出水B/C達到0.3-0.6之間,COD去除率達到35%以上。
②本發明方法中,所用的強化水解酸化填料包含有Fe、C、Cu、Au、Mn、Ni、Zn等金屬,水解酸化填料包中物質作為水解酸化細菌的必須的營養物質,且填料包微電解消耗氫離子,為水解酸化產生足夠的堿度有利于水解酸化。
③本發明方法中,水解酸化反應器中采用微曝氣和攪拌,促進微生物之間的傳質作用,更有利于兼性水解酸化和多金屬催化反應之間的協同作用。
④本發明方法出水pH穩定,出水:pH6-7,有利于后續的好氧生物處理,加堿回調量小。
⑤本發明方法水力停留時間4-24h,縮短了化工難降解廢水水解酸化的停留時間。
⑥本發明方法采用多級強化水解酸化處理,更有利于水解酸化的徹底。
附圖說明
圖1為本發明方法強化水解酸化的工藝流程圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例,進一步闡述本發明。應理解,這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解,在閱讀了本發明講授的內容之后,本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改,這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
對廢水檢測指標包括廢水COD、BOD、濾液總體積。具體測定方法見[水與廢水檢測分析方法(第四版)中國環境科學出版社,北京,2002]。
PAM是陽離子聚丙烯酰胺,白色顆粒狀物質,從國藥集團購買。
NaOH為白色片狀,從國藥集團購買。
本發明各實施例中的多金屬催化接觸填料,由Fe、C、Cu、Au、Mn、Ni和Zn組成,其中,其中Fe、C質量比為2∶1,Fe、Cu質量比為5∶1,Fe、Mn 質量比為10∶1,Au、Mn、Ni、Zn質量比為2∶1∶1∶1。其制備方法為將各元素按比例混合,在300℃,壓力為4Mpa的條件下,真空壓制1h,采用尼龍材料包裝。
本發明各實施例中的水解酸化菌取自城鎮污水處理廠二沉池污泥。
實施例一
如圖1所示,一種強化化工廢水水解酸化的方法,具體步驟為:
①取離子交換樹脂廢水30L(COD為8067mg/L,B/C為0.15,pH=8.78)到調節池中,廢水pH=8.78在4.5-9.5范圍內,不用調pH,直接注入含有水解酸化菌(取自城鎮污水處理廠二沉池)及多金屬催化接觸填料的強化水解酸化反應器中,反應器內強化水解酸化填料包15kg,反應器內水解酸化菌100g(干重),加入30mL H2O2(30%)溶液,加入過硫酸鈉5g,在微曝氣(0.5mg/L)和攪拌(250rpm)的條件下進行強化水解酸化反應,反應在25℃進行。
②一級強化水解酸化反應6h后,取500mL水進行絮凝沉淀,出水pH為6.7,首先添加11mLNaOH溶液(0.5moL/L)調節pH為8.2,快速攪拌2min(250rpm),再加入0.5mLPAM(1g/L),快速攪拌10s(200rpm)再慢速攪拌20s(50rpm),絮凝沉淀后pH為8.2。經檢測,絮凝后上清液B/C=0.26<0.3。
③絮凝沉淀后的出水回流到強化水解酸化反應器進行二級強化水解酸化反應,二級強化水解酸化停留時間(即反應時間)4h。
④對二級強化水解酸化后的廢水絮凝后,取上清液進行檢測。
經檢測,絮凝沉淀后的廢水COD為2950mg/L,B/C=0.42,COD去除率達到63.4%,B/C由原先的0.15提高到0.42。
實施例二
如圖1所示,一種強化化工廢水水解酸化的方法,具體步驟為:
①取某農藥廠廢水30L(COD為15670mg/L,B/C為0.15,pH為8.9)到調節池中,廢水pH=8.9在4.5-9.5范圍內,不用調pH,,直接注入含有水解酸化菌(取自城鎮污水處理廠二沉池)及多金屬催化接觸填料的強化水解酸化反應器中,反應器內水解酸化菌100g(干重),反應器內強化微電解填料包15kg,加入30mL H2O2(30%)溶液,加入過硫酸鈉8g,在微曝氣(0.8mg/L)和攪拌(250rpm) 的條件下進行強化水解酸化反應,反應在25℃進行。
②一級強化水解酸化反應10h取500mL水進行絮凝沉淀,出水pH為6.3,首先添加13mLNaOH溶液(0.5moL/L)調節pH為8.1,快速攪拌2min(250rpm),再加入0.5mLPAM(1g/L),快速攪拌10s(200rpm)再慢速攪拌20s(50rpm),絮凝沉淀后pH為8.5。經檢測,絮凝后上清液B/C=0.25<0.3。
③絮凝沉淀后的出水回流到強化水解酸化反應器進行二級強化水解酸化反應,二級強化水解酸化反應停留時間2h。
④對二級強化水解酸化反應后的廢水絮凝,取上清液進行檢測。
經檢測,絮凝沉淀后的廢水COD為10028.8mg/L,B/C=0.31,COD去除率達到36%,B/C由原先的0.15提高到0.31。
實施例三
如圖1所示,一種強化化工廢水水解酸化的方法,具體步驟為:
①取某印染廠廢水30L(COD為8560mg/L,B/C為0.18,pH為12.75)到調節池中,廢水pH=12.75不在4.5-9.5范圍內,用濃度為4mol/l的H2SO4調pH為8.15,廢水調節后注入含有水解酸化菌(取自城鎮污水處理廠二沉池)及多金屬催化接觸填料的強化水解酸化反應器中,反應器內強化微電解填料包15kg,反應器內水解酸化菌100g(干重),加入30mL H2O2(30%)溶液,(未加入過硫酸鹽),在微曝氣(0.8mg/L)和攪拌(250rpm)的條件下進行強化水解酸化反應,反應在25℃進行。
②一級強化水解酸化反應5h取500mL水進行絮凝沉淀,出水6.8,首先添加10mLNaOH溶液(0.5moL/L)調節pH為8.5,快速攪拌2min(250rpm),再加入0.5mLPAM(1g/L),快速攪拌10s(200rpm)再慢速攪拌20s(50rpm),絮凝沉淀后pH為8.2。
③對一級強化水解酸化反應后的廢水絮凝,取上清液進行檢測。
經檢測,絮凝沉淀后的廢水COD為2003.8mg/L,B/C=0.38,COD去除率達到76.6%,B/C由原先的0.18提高到0.38。
實施例四
如圖1所示,一種強化化工廢水水解酸化的方法,具體步驟為:
①取某制藥廢水30L(COD為26570mg/L,B/C為0.13,pH=1.23)到調節池中,廢水pH=1.23不在4.5-9.5范圍內,用濃度為4mol/l的NaOH調pH為7.45,注入含有水解酸化菌(取自城鎮污水處理廠二沉池)及多金屬催化接觸填料的強化水解酸化反應器中,反應器內強化微電解填料包15kg,反應器內水解酸化菌100g(干重),加入30mL H2O2(30%)溶液,加入過硫酸鈉5g,在微曝氣(0.5mg/L)和攪拌(250rpm)的條件下進行強化水解酸化反應,反應在25℃進行。
②一級強化水解酸化反應6h后,取500mL水進行絮凝沉淀,出水pH為6.5,首先添加13mLNaOH溶液(0.5moL/L)調節pH為8.6,快速攪拌2min(250rpm),再加入0.5mLPAM(1g/L),快速攪拌10s(200rpm)再慢速攪拌20s(50rpm),絮凝沉淀后pH為8.6。絮凝后檢測,B/C=0.23<0.3。
③絮凝沉淀后的出水回流到強化水解酸化反應器進行二級強化水解酸化反應,二級強化水解酸化停留時間4h。
④對二級強化水解酸化后的廢水絮凝后,取上清液進行檢測。
經檢測,絮凝沉淀后的廢水COD為8940mg/L,B/C=0.41,COD去除率達到66.4%,B/C由原先的0.13提高到0.41。
實施例五
如圖1所示,一種強化化工廢水水解酸化的方法,具體步驟為:
①取某電鍍廢水30L(COD為15600mg/L,B/C為0.16,pH=1.56)到調節池中,廢水pH=1.56不在4.5-9.5范圍內,用濃度為4mol/l的NaOH調pH為7.23,注入含有水解酸化菌(取自城鎮污水處理廠二沉池)及多金屬催化接觸填料的強化水解酸化反應器中,反應器內強化微電解填料包15kg,反應器內水解酸化菌100g(干重),加入30mL H2O2(30%)溶液,加入過硫酸鈉10g,在微曝氣(0.5mg/L)和攪拌(250rpm)的條件下進行強化水解酸化反應,反應在25℃進行。
②一級強化水解酸化反應10h后,取500mL水進行絮凝沉淀,出水pH為6.5,首先添加13mLNaOH溶液(0.5moL/L)調節pH為8.2,快速攪拌2min(250rpm),再加入0.5mLPAM(1g/L),快速攪拌10s(200rpm)再慢速攪拌20s(50rpm),絮凝沉淀后pH為8.2。絮凝后檢測,B/C=0.25<0.3。
③絮凝沉淀后的出水回流到強化水解酸化反應器進行二級強化水解酸化反應,二級強化水解酸化停留時間6h。
④對二級強化水解酸化后的廢水絮凝后,取上清液進行檢測。
經檢測,絮凝沉淀后的廢水COD為7867mg/L,B/C=0.37,COD去除率達到49.6%,B/C由原先的0.16提高到0.37。
上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改,并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此,本發明不限于這里的實施例,本領域技術人員根據本發明的揭示,不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。

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