CN101767913B - 光催化真空气液固三相高效分离工艺处理高盐分高浓度有机废水 - Google Patents

Abstract

本发明针对高盐分高浓度有机废水(其中所含盐类可以为：NH₄Cl、MgCl₂、MgSO₄、NaCl、Na₂SO₄、Na₂HPO₄等)，采用预处理、酸碱调节、光催化气液固三相高效分离、深度处理一系列工艺对其进行处理。该发明不但出水水质可达《污水综合排放标准》(GB8978-1996)石油化工类二级排放标准，而且能从废水中回收利用盐分。另外，为保证无二次污染，本发明对光催化气液固三相高效分离器产生的尾气进行了光催化处理，尾气中的绝大多数有机物可被降解，无异味；而且本发明提出以废制废的观点，即处理一种废水产生的尾气可通入此废水原水或其他废水原水，再排出的尾气量会减少，进一步降低了光催化处理尾气的难度。本发明成本低，效率高，易操作，无二次污染，适用于高盐分高浓度有机废水的处理。

Description

光催化真空气液固三相高效分离工艺处理高盐分高浓度有机废水

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及光催化真空气液固三相高效分离工艺处理高盐分、高浓度有机废水及其尾气的处理。

背景技术

伴随着我国经济的高速增长，化工、制药等企业增多，其产品在生产过程中会产生大量高盐分、高浓度有机废水，这些废水化学成份复杂、含盐量高、有机物浓度高，很难采用生化法直接处理，采用传统的废水处理技术很难取得满意的结果。因此，对这类废水的净化处理是当前环保研究领域的热点之一。

鉴于这类废水COD含量高且含有大量盐类，难以生物降解的特点，若只采用污水处理的常规方法，不但有机物很难降解，而且污水中具有实用价值的盐分也随之处理掉。有篇文章提到了盐类物质的利用：发表在2006年第1期徐州建筑职业技术学院学报上的文章—蒸发浓缩资源回收处理高盐分高浓度有机废水的研究。该文章采用减压蒸发浓缩有机废水，对浓缩液中的有用盐分进行回收，回收后的浓缩液进行焚烧处理；蒸发冷凝水再经好氧生化处理达标排放。此方法提到了盐类的利用，但浓缩液中除含有有用盐分外，还含有大量杂质，回收较麻烦。而在已公开的专利里面，一项发明专利—催化氧化生化组合工艺处理高毒性高浓度高含盐有机废水方法(公开号：CN 101314510A)，提出将三效减压蒸馏技术运用于废水处理技术与后续催化氧化技术与生物处理技术的有机结合，处理效果较好，但由于废水经过减压蒸馏后出水水质不好，所以后续处理较复杂；另外一项我们课题组已公开的发明专利—一种适合于高盐分高浓度有机废水的处理工艺(公开号：CN 101381190)，提出氧化—真空浓缩结晶—氧化的处理工艺，取得了较好的效果，但处理工序较多，投资成本会随之增加。现在有人认为废水处理装置是大气恶臭的最主要挥发源之一，从废水处理装置挥发出的有恶臭的化学物质主要有硫化氢、氨以及硫醇类、硫醚类、烃类、有机卤系衍生物等挥发性有机物VOC，这些物质绝大多数对人体健康危害较大。前面两项发明专利均未提出尾气的治理，而本发明创新地将光催化氧化与真空气液固三相分离结合在一起，不但不需对废水进行复杂的后续处理，还对其产生的尾气进行了光催化处理，并提出以废制废的观点，即处理一种废水产生的尾气可通入此废水原水或其他废水原水，再排出的尾气量会减少，进一步降低了光催化处理尾气的难度。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足提供一种集光催化、气液固三相分离、尾气处理三合一的处理工艺，此工艺针对高盐分、高浓度有机废水。研究的水样取自某化工厂，其中分别含有为：NH₄Cl、MgCl₂、MgSO₄、NaCl、Na₂SO₄、Na₂HPO₄等。经处理后不但出水水质达标，能回收有用盐分，而且处理了尾气对大气无二次污染。

本发明相比背景技术中的减压蒸发浓缩法及已公开的两项发明专利，有如下优点：

1、原废水经过无需进行复杂的预处理及后续处理，只需经主反应器—光催化真空气液固三相高效分离器出水水质即可得到很大的提高。

2、不但出水水质可达《污水综合排放标准》(GB8978-1996)石油化工工业类二级排放标准，而且所用到的工艺均高效且简单易操作，便于实现工业化。

3、本发明提出治理废水的同时需治理尾气，降低对大气的二次污染。

本发明的技术方案是首先通过预处理池，再进行酸碱调节，之后将水引入光催化真空气液固三相高效分离器即可通过光催化降解有机物，排出出水、产生尾气及结晶盐分，装置排出的水再经深度处理可达标排放，而尾气经光催化处理绝大部分有机物可以被降解。

现详细说明本发明技术方案：

第一步预处理

将废水引入预处理池，通过池中格栅之后可去除较大颗粒的悬浮物，其目的是为了防止之后的工艺设备发生堵塞。

第二步酸碱调节

将经预处理后的水引入调节池，若废水显酸性，加入石灰、NaOH或其他碱性物质调节pH值至6-9；若废水显碱性，加入HCl或其他酸性物质调节pH值至6-9。

第三步光催化真空气液固三相高效分离

将上一步得到的水引入光催化真空气液固三相高效分离器，再加入光催化剂，在温度低于100℃的条件下发生光催化反应，维持反应温度的加热方式可为电加热、蒸汽加热、微波加热或红外灯加热，反应可降解绝大多数有机物，生成的CO₂及少量的小分子有机物以气体的形式连续排出，同时反应后的废水连续排出，通过二次循环水冷，还可回收利用一些低沸点有机溶剂，如乙腈等；当废水盐浓度趋于饱和及过饱和后，废水盐浓度具备了结晶的条件，盐分以结晶的形式析出。除了可以通过光催化反应降解有机物外，还可在废水中加入O₃、新生MnO₂液体或K₂FeO₄液体等化学氧化剂发生氧化反应或加入MnO₂、载铜粉煤灰、H₂O₂等催化剂发生催化氧化反应降解废水中的有机物。

第四步深度处理

为使最终出水达标排放，需对上一步出水引入深度处理池。主要借助微生物的分解作用降解污水中的有机物，使污水得到进一步净化。采用间歇曝气为污水中好氧微生物提供活动能源，促进好氧微生物的分解活动，进一步降解废水中的有机物。

第五步尾气处理

为保证对大气无二次污染，需对光催化真空气液固三相高效分离器产生的气相即尾气进行处理。本发明提出以废制废的观点，将废气通入原废水或其他废水，经过废水的吸收再排出的废气会减少，再通入光催化处理装置，光催化反应可降解绝大多数气体有机物。

具体实施例1：

将COD为187858mg/L、NH₃-N为1250mg/L、pH值为13.2的含NaCl高盐分高浓度有机废水送入预处理池，通过池中格栅之后可去除较大颗粒的悬浮物，将经预处理后的水引入调节池，加入HCl或其他酸性物质调节pH值至6-9。将上一步得到的水引入光催化真空气液固三相高效分离器，加入1ppm光催化剂进行反应，采用电加热的方式维持反应温度，为使最终出水达标排放，将上一步出水引入深度处理池；并且为保证对大气无二次污染，将光催化真空气液固三相高效分离器产生的气相即尾气通入原废水或其他废水，再通入光催化处理装置。最终出水的COD(130mg/L)、NH₃-N(22mg/L)、pH(7.9)达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)石油化工类二级排放标准。

具体实施例2：

将COD为36421mg/L、pH值6.7的含Na₂SO₄高盐分高浓度有机废水送入预处理池，通过池中格栅之后可去除较大颗粒的悬浮物，将经预处理后的水引入光催化真空气液固三相高效分离器，加入新生MnO₂液体发生氧化反应以降解有机物，采用蒸汽加热的方式维持反应温度，为使最终出水达标排放，将上一步出水引入深度处理池；并且为保证对大气无二次污染，将光催化真空气液固三相高效分离器产生的气相即尾气通入原废水或其他废水，再通入光催化处理装置。最终出水的COD(210mg/L)、pH(6.9)达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)石油化工类二级排放标准。

具体实施例3：

将COD约为373780mg/L、NH₃-N约为3196mg/L、pH值约为7.0的含Na₂HPO₄高盐分高浓度有机废水送入预处理池，通过池中格栅之后可去除较大颗粒的悬浮物，将经预处理后的水引入光催化真空气液固三相高效分离器，加入H₂O₂发生催化氧化反应，采用微波加热的方式维持反应温度，为使最终出水达标排放，将上一步出水引入深度处理池；并且为保证对大气无二次污染，将光催化真空气液固三相高效分离器产生的气相即尾气通入原废水或其他废水，再通入光催化处理装置。最终出水的COD(247mg/L)、NH₃-N(25mg/L)、pH(7.1)达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)石油化工类二级排放标准。

具体实施例4：

将COD约为4755mg/L、NH₃-N约为30291mg/L、pH值约为9.6的含NH₄Cl高盐分高浓度有机废水送入预处理池，通过池中格栅之后可去除较大颗粒的悬浮物，将经预处理后的水引入调节池，加入HCl或其他酸性物质调节pH值至6-9。将上一步得到的水引入光催化真空气液固三相高效分离器，加入O₃发生氧化反应以降解有机物，采用红外灯加热的方式维持反应温度，为使最终出水达标排放，将上一步出水引入深度处理池；并且为保证对大气无二次污染，将光催化真空气液固三相高效分离器产生的气相即尾气通入原废水或其他废水，再通入光催化处理装置。最终出水的COD(110mg/L)、NH₃-N(20mg/L)、pH(7.2)达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)石油化工类二级排放标准。

具体实施例5：

将COD约为2130mg/L、pH值约为6.4的含MgSO₄高盐分高浓度有机废水送入预处理池，通过池中格栅之后可去除较大颗粒的悬浮物，将经预处理后的水引入光催化真空气液固三相高效分离器加入载铜粉煤灰发生催化氧化反应，采用电加热的方式维持反应温度，为使最终出水达标排放，将上一步出水引入深度处理池；并且为保证对大气无二次污染，将光催化真空气液固三相高效分离器产生的气相即尾气通入原废水或其他废水，再通入光催化处理装置。最终出水的COD(128mg/L)、pH(6.7)达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)石油化工类二级排放标准。

具体实施例6：

将COD约为4755mg/L、pH值约为2.8的含MgCl₂高盐分高浓度有机废水送入预处理池，通过池中格栅之后可去除较大颗粒的悬浮物，将经预处理后的水引入调节池，加入NaOH或其他碱性物质调节pH值至6-9。将上一步得到的水引入光催化真空气液固三相高效分离器，加入K₂FeO₄液体发生氧化反应以降解有机物，采用蒸汽加热的方式维持反应温度，为使最终出水达标排放，将上一步出水引入深度处理池；并且为保证对大气无二次污染，将光催化真空气液固三相高效分离器产生的气相即尾气通入原废水或其他废水，再通入光催化处理装置。最终出水的COD(88mg/L)、pH(6.5)达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)石油化工类二级排放标准。

具体实施例7：

将COD约为373780mg/L、NH₃-N约为3196mg/L、pH值约为7.0的含Na₂HPO₄高盐分高浓度有机废水送入预处理池，通过池中格栅之后可去除较大颗粒的悬浮物，将经预处理后的水引入光催化真空气液固三相高效分离器，加入1000ppm光催化剂进行反应，采用红外灯加热的方式维持反应温度，为使最终出水达标排放，将上一步出水引入深度处理池；并且为保证对大气无二次污染，将光催化真空气液固三相高效分离器产生的气相即尾气通入原废水或其他废水，再通入光催化处理装置。最终出水的COD(187mg/L)、NH₃-N(25mg/L)、pH(7.1)达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)石油化工类二级排放标准。

具体实施例8：

将COD为187858mg/L、NH₃-N为1250mg/L、pH值为13.2的含NaCl高盐分高浓度有机废水送入预处理池，通过池中格栅之后可去除较大颗粒的悬浮物，将经预处理后的水引入调节池，加入HCl或其他酸性物质调节pH值至6-9。将上一步得到的水引入光催化真空气液固三相高效分离器，加入MnO₂发生催化氧化反应，采用电加热的方式维持反应温度，为使最终出水达标排放，将上一步出水引入深度处理池；并且为保证对大气无二次污染，将光催化真空气液固三相高效分离器产生的气相即尾气通入原废水或其他废水，再通入光催化处理装置。最终出水的COD(120mg/L)、NH₃-N(22mg/L)、pH(7.9)达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)石油化工类二级排放标准。

具体实施例9：

将COD约为4755mg/L、NH₃-N约为30291mg/L、pH值约为9.6的含NH₄Cl高盐分高浓度有机废水送入预处理池，通过池中格栅之后可去除较大颗粒的悬浮物，将经预处理后的水引入调节池，加入HCl或其他酸性物质调节pH值至6-9。将上一步得到的水引入光催化真空气液固三相高效分离器，加入100ppm光催化剂进行反应，采用微波加热的方式维持反应温度，为使最终出水达标排放，将上一步出水引入深度处理池；并且为保证对大气无二次污染，将光催化真空气液固三相高效分离器产生的气相即尾气通入原废水或其他废水，再通入光催化处理装置。最终出水的COD(97mg/L)、NH₃-N(20mg/L)、pH(9)达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)石油化工类二级排放标准。

Claims (4)

1.一种针对高盐分高浓度有机废水的处理工艺，其特征在于：首先通过预处理池，再进行酸碱调节，之后将高盐分高浓度有机废水引入光催化真空气液固三相高效分离器，通过光催化降解有机物，加入1-1000ppm的光催化剂，在紫外灯的照射下及温度低于100℃的条件下发生光催化反应，维持反应温度的加热方式为电加热、蒸汽加热、微波加热或红外灯加热；通过循环水冷回收利用一些低沸点有机溶剂，排出出水、产生尾气及结晶盐分，装置排出的水再经深度处理可达标排放，而尾气经光催化处理绝大部分有机物可以被降解。 

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于酸碱调节时加入石灰、NaOH或其他碱性物质调节酸性废水调至pH值为6-9，加入HCl或其他酸性物质调节碱性废水调至pH值为6-9。 

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于将废水引入真空气液固三相高效分离器时，在废水中加入O₃、新生MnO₂液体或K₂FeO₄液体化学氧化剂发生氧化反应或加入MnO₂、载铜粉煤灰、H₂O₂催化剂或氧化剂发生催化氧化反应代替光催化反应。 

4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于深度处理时借助微生物的分解作用降解污水中的有机物，使污水得到净化。