CN100494096C - 高压空化射流结合芬顿试剂处理印染废水的方法 - Google Patents
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Abstract
一种高压空化射流结合芬顿试剂处理印染废水的方法涉及处理印染废水的方法。该方法包括以下步骤：用酸调节pH值、芬顿试剂氧化处理、高压空化射流空化处理、混凝沉淀处理、粉煤灰吸附处理和调pH后排放。本发明的独特之处就是将高压空化射流与芬顿试剂有机地结合起来处理印染废水。芬顿试剂只能将废水中的复杂大分子有机物氧化分解成低分子物质，而高压空化射流技术能进一步分解有机物，显著地提高COD的去除率和脱色率，同时，高压空化射流具有操作管理方便、设备简单、不受水质影响、能量利用率高、基建投资低等优点。印染废水经该发明方法处理后，能达到纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287-1992)的一级排放标准。
Description
技术领域
本发明涉及一种处理印染废水的方法。
背景技术
纺织印染行业是我国用水量大、排放量大的工业部门之一，印染废水占全部工业废水的80％，据不完全统计，我国印染废水每天排放300—400万m3。印染废水的pH值变化大，一般为6—13，色度深，可达1000倍，可生化性差，COD为400—4000mg/L，BOD为100—150mg/L。印染废水水质复杂，含有大量的浆料和助剂，尤其是活性、偶氮染料等，还含有各种致癌、致突变的有毒污染物，如苯环、胺基、偶氮等基团的苯胺、硝基苯、邻苯甲酸类等。印染废水可生化性差，且又含有有毒难降解物质，因此用生物法处理效果不理想，水质波动大，且工艺流程长，能耗高，管理复杂。如果印染废水直接排放或处理不合格排放，会对环境和人类身体健康造成危害。
目前，中国发明专利申请号为200310111518.4，其发明名称为“一种染料废水的高级氧化处理方法”，该方法先采用芬顿法对染料废水脱色，然后用超声波振荡进行处理。中国发明专利申请号为200510041020.4，其发明名称为“难生化、高污染工业废水快速降解工艺及其专用设备”，该方法采用高压水泵将废水经漩流扩散喷嘴喷入反应器内进行循环处理。日本专利申请号为06-182362，其发明名称为“Treatment of dyeing waste water(印染废水处理)”，该方法先采用芬顿法对染料废水进行氧化处理，再用铝絮凝剂和高分子絮凝剂进行絮凝和沉淀处理。
由于粉煤灰处理能力有限，超声波能量利用率和穿透率都低，芬顿试剂处理仍然不彻底，只能破坏废水中显色物质的显色基团或将大分子分解成次级分子，不能将有机物彻底降解，采用高压水泵将废水经漩流扩散喷嘴喷入反应器内进行循环处理对有机物虽然有降解作用，但和空化射流对有机物的降解能力相比，其降解能力非常小，且效果差，因此这些方法对印染废水的处理效果有限，特别是对印染废水中难降解的大分子物质处理效果不好。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高压空化射流结合芬顿试剂处理印染废水的方法，该方法不仅解决了印染废水的处理，而且解决了印染废水COD和色度处理不彻底以及去除率低的问题。
为实现上述发明目的，本发明按以下步骤进行：
(1)用酸调节印染废水的pH值为2.0～3.5；
(2)对调pH后的印染废水进行芬顿试剂氧化处理：在搅拌速度为200～250r/min下加入硫酸亚铁，使硫酸亚铁离子浓度为0.009～0.015mol/L，然后加入过氧化氢，使过氧化氢在印染废水中浓度为0.1～0.15mol/L，对加入过氧化氢后的印染废水继续搅拌30～40分钟；
(3)用氢氧化钠调节氧化处理后的印染废水的pH值为8.0～10.0，在其中加入过氧化氢，使过氧化氢在其中的浓度为0.01～0.05mol/L，停止搅拌，然后用泵压为8～12Mpa柱塞泵将该废水通过缩放型空化喷嘴抽入空化器，空化器内压力为0.4～0.6Mpa，印染废水从芬顿试剂氧化池到空化器，再从空化器回流到芬顿试剂氧化池，循环空化8～14次；
(4)将经高压空化射流循环处理后的印染废水排入混凝沉淀池，开搅拌机，搅拌速度为200～300r/min，加入硫酸亚铁，使硫酸亚铁离子在印染废水中的浓度为250～350mg/L，1～3分钟后，加入聚丙稀酰胺，使聚丙稀酰胺在该印染废水中浓度为0.3～0.7mg/L，搅拌1～3分钟后，使搅拌速度降为100～150r/min，搅拌2～3分钟后，使搅拌速度降为50～80r/min，搅拌20～30分钟后停止搅拌，沉淀30～50分钟；
(5)用粉煤灰对混凝沉淀后的清液进行吸附处理：开搅拌机，搅拌速度为250～300r/min，用酸调清液的pH值为2.0～3.5，然后按粉煤灰与清液的质量比为1：30～1：50向清液加入粉煤灰，粉煤灰粒径为0.10～0.15mm，继续搅拌10～15分钟后，使搅拌速度降为60～80r/min，搅拌30～50分钟后，停止搅拌，静止沉淀20～35分钟；
(6)将静止沉淀后的清液排入调配池，用氢氧化钠调pH值为7.0～7.5后排放。
本发明与现有技术相比，具有的以下技术效果：
1、将高压空化射流有机地应用到印染废水处理中。高压空化射流处理废水效果好，能降解含苯环的复杂大分子有机物，效率高，对有机物降解彻底。一般采用芬顿试剂氧化、混凝沉淀和粉煤灰吸附联合处理印染废水，总的COD去除率为70～80％，色度去除率为85～90％，而本发明能使印染废水总的COD去除率为95.1～96.0％，色度去除率为96.1～96.5％。一般条件下印染废水经过芬顿试剂氧化处理后，废水中有机物有了初步降解，色度去除明显，但COD仍然达不到排放要求，除非增加投药量才能使COD进一步降低。为了节约药剂费用，又使COD和色度达到排放要求，采用高压空化射流对废水进行进一步处理，使COD达到排放要求。其具体过程是，芬顿试剂氧化处理后，调pH值到8.0～10.0，加入过氧化氢，使过氧化氢在废水中浓度为0.01～0.05mol/L，然后用高压空化射流系统对静置沉淀后的上清液进行循环空化处理，泵压8～12Mpa，空化器内压力为0.4～0.6Mpa，喷嘴为缩放型空化喷嘴，循环8～14次。在高压空化条件下，废水经过空化喷嘴时产生空泡，当空泡溃灭时产生瞬间局部的高温高压，泡壁上温度可达1900K，泡内最高温度可达10000K，压力可达50MPa以上，为有机物的降解形成了一个高温高压的特殊环境。在这样条件下可产生具有强氧化性的OH·和H·等自由基、超临界水，以及直接热分解作用，从而使废水中的有机物进一步分解，此外过氧化氢在高压空化条件下的促进作用下，会产生大量的OH·和H·等自由基，从而强化对有机物的氧化能力。
2、在芬顿试剂氧化处理后采用高压空化射流进行处理，仅需要泵、密闭容器、喷嘴和一些连接管道、阀门，和生物处理法相比，省去了庞大的生物反应系统，和其他物化法比，设备简单，节约药剂，处理彻底。本发明使印染废水处理系统的基建投入少，运营中药剂费用低，产生废弃物少。
3、粉煤灰是一种多孔介质，具有良好的吸附性，且价格低廉，吸附效果好，也达到以废制废的目的。
附图说明
图1为本发明的工艺流程框图；图2为高压空化射流装置的框图，在图2中1为芬顿试剂氧化池，2为柱塞泵的进水管，3为柱塞泵，4为柱塞泵的出水管，5为缩放型空化喷嘴，6为空化器，7为回流管。
具体实施方式
高压空化射流结合芬顿试剂处理印染废水的方法，采用芬顿试剂和高压空化射流联合处理印染废水。该方法的具体实施方式如下：
实例1、处理COD为1385mg/L、色度为658倍、pH值为6.0的印染废水时按以下具体步骤进行：
1、用盐酸调节印染废水的pH值为2.0；
2、对调pH后的印染废水进行芬顿试剂氧化处理：在搅拌速度为200r/min下加入硫酸亚铁，使硫酸亚铁离子浓度为0.009mol/L，然后加入过氧化氢，使过氧化氢在印染废水中浓度为0.1mol/L，对加入过氧化氢后的印染废水继续搅拌30分钟
3、用氢氧化钠调节氧化处理后的印染废水的pH值为8.0，在其中加入过氧化氢，使过氧化氢在其中的浓度为0.01mol/L，停止搅拌，然后用泵压为8Mpa柱塞泵将该废水通过缩放型空化喷嘴抽入空化器，空化器内压力为0.4Mpa，印染废水从芬顿试剂氧化池到空化器，再从空化器回流到芬顿试剂氧化池，循环空化8次；
4、将经高压空化射流循环处理后的印染废水排入混凝沉淀池，开搅拌机，搅拌速度为200r/min，加入硫酸亚铁，使硫酸亚铁离子在印染废水中的浓度为250mg/L，1分钟后，加入聚丙稀酰胺，使聚丙稀酰胺在该印染废水中浓度为0.3mg/L，搅拌1分钟后，使搅拌速度降为100r/min，搅拌2分钟后，使搅拌速度降为50r/min，搅拌20分钟后，停止搅拌，沉淀30分钟；
5、用粉煤灰对混凝沉淀后的清液进行吸附处理：开搅拌机，搅拌速度为250r/min，用盐酸调清液的pH值为2.0，然后按粉煤灰与清液的质量比为1：30向清液加入粉煤灰，粉煤灰粒径为0.10mm，继续搅拌10分钟后，使搅拌速度降为60r/min，搅拌30分钟后，停止搅拌，静止沉淀20分钟；
6、将静止沉淀后的清液排入调配池，用氢氧化钠调pH值为7.0后排放。
处理结果：废水经过上述步骤处理后，COD为62mg/L，色度为24倍，pH值为7.0，COD去除率为95.5％，脱色率为96.4％，水质达到纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287-1992)的一级排放标准。
实例2、处理COD为1586mg/L、色度为722倍、pH值为6.4的印染废水时按以下具体步骤进行：
1、用硫酸调节印染废水的pH值为2.8；
2、对调pH后的印染废水进行芬顿试剂氧化处理：在搅拌速度为230r/min下加入硫酸亚铁，使硫酸亚铁离子浓度为0.012mol/L，然后加入过氧化氢，使过氧化氢在印染废水中浓度为0.13mol/L，对加入过氧化氢后的印染废水继续搅拌35分钟；
3、用氢氧化钠调节氧化处理后的印染废水的pH值为9.0，在其中加入过氧化氢，使过氧化氢在其中的浓度为0.03mol/L，停止搅拌，然后用泵压为10Mpa柱塞泵将该废水通过缩放型空化喷嘴抽入空化器，空化器内压力为0.5Mpa，印染废水从芬顿试剂氧化池到空化器，再从空化器回流到芬顿试剂氧化池，循环空化10次；
4、将经高压空化射流循环处理后的印染废水排入混凝沉淀池，开搅拌机，搅拌速度为250r/min，加入硫酸亚铁，使硫酸亚铁离子在印染废水中的浓度为300mg/L，2分钟后，加入聚丙稀酰胺，使聚丙稀酰胺在该印染废水中浓度为0.5mg/L，搅拌2分钟后，使搅拌速度降为120r/min，搅拌2.5分钟后使搅拌速度降为60r/min，搅拌25分钟后，停止搅拌，沉淀40分钟；
5、用粉煤灰对混凝沉淀后的清液进行吸附处理：开搅拌机，搅拌速度为270r/min，用硫酸调清液的pH值为3.0，然后按粉煤灰与清液的质量比为1：40向清液加入粉煤灰，粉煤灰粒径为0.12mm，继续搅拌13分钟后，使搅拌速度降为70r/min，搅拌40分钟后，停止搅拌，静止沉淀30分钟；
6、将静止沉淀后的清液排入调配池，用氢氧化钠调pH值为7.2后排放。
处理结果：废水经过上述步骤处理后，COD为78mg/L，色度为28倍，pH值为7.2，COD去除率为95.1％，脱色率为96.1％，水质达到纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287-1992)的一级排放标准。
实例3、处理COD为1733mg/L、色度为844倍、pH值为6.6的印染废水时按以下具体步骤进行：
1、用硫酸调节印染废水的pH值为3.5；
2、对调pH后的印染废水进行芬顿试剂氧化处理：在搅拌速度为250r/min下加入硫酸亚铁，使硫酸亚铁离子浓度为0.015mol/L，然后加入过氧化氢，使过氧化氢在印染废水中浓度为0.15mol/L，对加入过氧化氢后的印染废水继续搅拌40分钟；
3、用氢氧化钠调节氧化处理后的印染废水的pH值为10.0，在其中加入过氧化氢，使过氧化氢在其中的浓度为0.05mol/L，停止搅拌，然后用泵压为12Mpa柱塞泵将该废水通过缩放型空化喷嘴抽入空化器，空化器内压力为0.6Mpa，印染废水从芬顿试剂氧化池到空化器，再从空化器回流到芬顿试剂氧化池，循环空化14次；
4、将经高压空化射流循环处理后的印染废水排入混凝沉淀池，开搅拌机，搅拌速度为300r/min，加入硫酸亚铁，使硫酸亚铁离子在印染废水中的浓度为350mg/L，3分钟后加入聚丙稀酰胺，使聚丙稀酰胺在该印染废水中浓度为0.7mg/L，搅拌3分钟后，使搅拌速度降为150r/min，搅拌3分钟后，使搅拌速度降为80r/min，搅拌30分钟后，停止搅拌，沉淀50分钟；
5、用粉煤灰对混凝沉淀后的清液进行吸附处理：开搅拌机，搅拌速度为300r/min，用硫酸调清液的pH值为3.5，然后按粉煤灰与清液的质量比为1：50向清液加入粉煤灰，粉煤灰粒径为0.15mm，继续搅拌15分钟后，使搅拌速度降为80r/min，搅拌50分钟后，停止搅拌，静止沉淀35分钟；
6、将静止沉淀后的清液排入调配池，用氢氧化钠调pH值为7.5后排放。
处理结果：废水经过上述步骤处理后，COD为69mg/L，色度为30倍，pH值为7.5，COD去除率为96.0％，脱色率为96.5％，水质达到纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287-1992)的一级排放标准。
Claims (4)
1、一种高压空化射流结合芬顿试剂处理印染废水的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
(1)用酸调节印染废水的pH值为2.0～3.5；
(2)对调pH后的印染废水进行芬顿试剂氧化处理：在搅拌速度为200～250r/min下加入硫酸亚铁，使硫酸亚铁离子浓度为0.009～0.015mol/L，然后加入过氧化氢，使过氧化氢在印染废水中浓度为0.1～0.15mol/L，对加入过氧化氢后的印染废水继续搅拌30～40分钟；
(3)用氢氧化钠调节氧化处理后的印染废水的pH值为8.0～10.0，在其中加入过氧化氢，使过氧化氢在其中的浓度为0.01～0.05mol/L，停止搅拌，然后用泵压为8～12Mpa柱塞泵将该废水通过缩放型空化喷嘴抽入空化器，空化器内压力为0.4～0.6Mpa，印染废水从芬顿试剂氧化池到空化器，再从空化器回流到芬顿试剂氧化池，循环空化8～14次；
(4)将经高压空化射流循环处理后的印染废水排入混凝沉淀池，开搅拌机，搅拌速度为200～300r/min，加入硫酸亚铁，使硫酸亚铁离子在印染废水中的浓度为250～350mg/L，1～3分钟后，加入聚丙稀酰胺，使聚丙稀酰胺在该印染废水中浓度为0.3～0.7mg/L，搅拌1～3分钟后，使搅拌速度降为100～150r/min，搅拌2～3分钟后，使搅拌速度降为50～80r/min，搅拌20～30分钟后停止搅拌，沉淀30～50分钟；
(5)用粉煤灰对混凝沉淀后的清液进行吸附处理：开搅拌机，搅拌速度为250～300r/min，用酸调清液的pH值为2.0～3.5，然后按粉煤灰与清液的质量比为1：30～1：50向清液加入粉煤灰，粉煤灰粒径为0.10～0.15mm，继续搅拌10～15分钟后，使搅拌速度降为60～80r/min，搅拌30～50分钟后，停止搅拌，静止沉淀20～35分钟；
(6)将静止沉淀后的清液排入调配池，用氢氧化钠调pH值为7.0～7.5后排放。
2、根据权利要求1所述的高压空化射流结合芬顿试剂处理印染废水的方法，其特征是在处理COD为1385mg/L、色度为658倍、pH值为6.0的印染废水时按照以下步骤进行：
(1)用盐酸调节印染废水的pH值为2.0；
(2)对调pH后的印染废水进行芬顿试剂氧化处理：在搅拌速度为200r/min下加入硫酸亚铁，使硫酸亚铁离子浓度为0.009mol/L，然后加入过氧化氢，使过氧化氢在印染废水中浓度为0.1mol/L，对加入过氧化氢后的印染废水继续搅拌30分钟
(3)用氢氧化钠调节氧化处理后的印染废水的pH值为8.0，在其中加入过氧化氢，使过氧化氢在其中的浓度为0.01mol/L，停止搅拌，然后用泵压为8Mpa柱塞泵将该废水通过缩放型空化喷嘴抽入空化器，空化器内压力为0.4Mpa，印染废水从芬顿试剂氧化池到空化器，再从空化器回流到芬顿试剂氧化池，循环空化8次；
(4)将经高压空化射流循环处理后的印染废水排入混凝沉淀池，开搅拌机，搅拌速度为200r/min，加入硫酸亚铁，使硫酸亚铁离子在印染废水中的浓度为250mg/L，1分钟后，加入聚丙稀酰胺，使聚丙稀酰胺在该印染废水中浓度为0.3mg/L，搅拌1分钟后，使搅拌速度降为100r/min，搅拌2分钟后，使搅拌速度降为50r/min，搅拌20分钟后，停止搅拌，沉淀30分钟；
(5)用粉煤灰对混凝沉淀后的清液进行吸附处理：开搅拌机，搅拌速度为250r/min，用盐酸调清液的pH值为2.0，然后按粉煤灰与清液的质量比为1：30向清液加入粉煤灰，粉煤灰粒径为0.10mm，继续搅拌10分钟后，使搅拌速度降为60r/min，搅拌30分钟后，停止搅拌，静止沉淀20分钟；
(6)将静止沉淀后的清液排入调配池，用氢氧化钠调pH值为7.0后排放。
3、根据权利要求1所述的高压空化射流结合芬顿试剂处理印染废水的方法，其特征是在处理COD为1586mg/L、色度为722倍、pH值为6.4的印染废水时按照以下步骤进行：
(1)用硫酸调节印染废水的pH值为2.8；
(2)对调pH后的印染废水进行芬顿试剂氧化处理：在搅拌速度为230r/min下加入硫酸亚铁，使硫酸亚铁离子浓度为0.012mol/L，然后加入过氧化氢，使过氧化氢在印染废水中浓度为0.13mol/L，对加入过氧化氢后的印染废水继续搅拌35分钟；
(3)用氢氧化钠调节氧化处理后的印染废水的pH值为9.0，在其中加入过氧化氢，使过氧化氢在其中的浓度为0.03mol/L，停止搅拌，然后用泵压为10Mpa柱塞泵将该废水通过缩放型空化喷嘴抽入空化器，空化器内压力为0.5Mpa，印染废水从芬顿试剂氧化池到空化器，再从空化器回流到芬顿试剂氧化池，循环空化10次；
(4)将经高压空化射流循环处理后的印染废水排入混凝沉淀池，开搅拌机，搅拌速度为250r/min，加入硫酸亚铁，使硫酸亚铁离子在印染废水中的浓度为300mg/L，2分钟后，加入聚丙稀酰胺，使聚丙稀酰胺在该印染废水中浓度为0.5mg/L，搅拌2分钟后，使搅拌速度降为120r/min，搅拌2.5分钟后，使搅拌速度降为60r/min，搅拌25分钟后，停止搅拌，沉淀40分钟；
(5)用粉煤灰对混凝沉淀后的清液进行吸附处理：开搅拌机，搅拌速度为270r/min，用硫酸调清液的pH值为3.0，然后按粉煤灰与清液的质量比为1：40向清液加入粉煤灰，粉煤灰粒径为0.12mm，继续搅拌13分钟后，使搅拌速度降为70r/min，搅拌40分钟后，停止搅拌，静止沉淀30分钟；
(6)将静止沉淀后的清液排入调配池，用氢氧化钠调pH值为7.2后排放。
4、根据权利要求1所述的高压空化射流结合芬顿试剂处理印染废水的方法，其特征是在处理COD为1733mg/L、色度为844倍、pH值为6.6的印染废水时按照如下步骤进行：
(1)用硫酸调节印染废水的pH值为3.5；
(2)对调pH后的印染废水进行芬顿试剂氧化处理：在搅拌速度为250r/min下加入硫酸亚铁，使硫酸亚铁离子浓度为0.015mol/L，然后加入过氧化氢，使过氧化氢在印染废水中浓度为0.15mol/L，对加入过氧化氢后的印染废水继续搅拌40分钟；
(3)用氢氧化钠调节氧化处理后的印染废水的pH值为10.0，在其中加入过氧化氢，使过氧化氢在其中的浓度为0.05mol/L，停止搅拌，然后用泵压为12Mpa柱塞泵将该废水通过缩放型空化喷嘴抽入空化器，空化器内压力为0.6Mpa，印染废水从芬顿试剂氧化池到空化器，再从空化器回流到芬顿试剂氧化池，循环空化14次；
(4)将经高压空化射流循环处理后的印染废水排入混凝沉淀池，开搅拌机，搅拌速度为300r/min，加入硫酸亚铁，使硫酸亚铁离子在印染废水中的浓度为350mg/L，3分钟后，加入聚丙稀酰胺，使聚丙稀酰胺在该印染废水中浓度为0.7mg/L，搅拌3分钟后，使搅拌速度降为150r/min，搅拌3分钟后，使搅拌速度降为80r/min，搅拌30分钟后，停止搅拌，沉淀50分钟；
(5)用粉煤灰对混凝沉淀后的清液进行吸附处理：开搅拌机，搅拌速度为300r/min，用硫酸调清液的pH值为3.5，然后按粉煤灰与清液的质量比为1：50向清液加入粉煤灰，粉煤灰粒径为0.15mm，继续搅拌15分钟后，使搅拌速度降为80r/min，搅拌50分钟后，停止搅拌，静止沉淀35分钟；
(6)将静止沉淀后的清液排入调配池，用氢氧化钠调pH值为7.5后排放。
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