CN102452742B - 磁催化处理切削液废水的方法及其装置 - Google Patents
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磁催化处理切削液废水的方法及装置,装置包括反应沉淀器(20)、盛装聚丙烯酰胺PAM、硫酸亚铁和氢氧化钠的储存罐(31、32、33)、催化氧化池(40)、臭氧发生器(50)、布袋过滤器(71)和炭滤器(72);切削液废水首先通过加入硫酸亚铁和氢氧化钠及加入聚丙烯酰胺PAM的两步反应后送入催化氧化池(40),该催化氧化池(40)中设置有永磁体,放置负载铜元素的活性炭和负载镍与锰元素的活性炭,且通入臭氧进行氧化处理;处理后的切削液废水再顺序经过布袋过滤器(71)和炭滤器(72)过滤后即可排放。与现有技术相比,本发明具有工艺方法简单、切削液废水中的低化学耗氧量COD去除率高的有益效果,经过处理后的切削液废水能达标排放。
Description
技术领域本发明涉及用磁场或电场方法对水、废水或污水的处理,尤其涉及磁催化处理废水的方法及其装置。
背景技术工业废水是工业生产过程中产生的废水和废液,随着工业的迅速发展,废水的种类和数量迅猛增加,工业废水对水体的污染尤其严重。由于许多工业废水的成分复杂,性质多变,至今仍有一些问题难以解决。
切削液是机械加工行业广泛应用的一种金属加工液,循环使用后易变质,变性发臭,失效后产生切削液废水,此类废水含有乳化剂,矿物油,防腐剂以及金属屑等,是一种高浓度难降解的有机工业废水。
1894年,法国人Fenton发现采用Fe2+/H2O2体系能氧化多种有机物,后人为纪念他将亚铁盐Fe2+和过氧化氢H2O2的组合称为Fenton试剂,它能有效氧化去除传统废水处理技术无法去除的难降解有机物。Fenton(费吨)法在处理难降解的有机污染物时具有独特的优势,其采用Fenton试剂来氧化去除难降解的有机物,工作原理是H2O2在Fe2+的催化作用下生成具有高反应活性的羟基自由基·OH。·OH氧化电位达到2.8V,可与大多数有机物作用使其降解,是除氟元素外最强的无机氧化剂,它通过电子转移等途径将有机物氧化分解成小分子;同时,Fe2+被氧化成Fe3+产生混凝沉淀,去除大量有机物。Fenton试剂在水处理中具有氧化和混凝作用,且黑暗中就能降解有机物,能节省设备;不足之处在于H2O2的利用率不高,不能充分矿化有机物。研究表明,利用Fe3+、Mn2+等均相催化剂和铁粉、石墨,铁、锰的氧化矿物等非均相催化剂同样可使H2O2分解产生·OH,其基本反应过程与Fenton试剂类似而被称为类Fenton体系。如果用Fe3+代替Fe2+,由于Fe2+是即时产生的,减少了·OH被Fe2+还原的机会,还可提高·OH的利用效率。若在Fenton体系中加入某些络合剂(如草酸盐C2O2 -4、螯合剂乙二胺四乙酸EDTA等),可增加对有机物的去除率。
现有技术处理切削液的方法一般采用絮凝剂沉淀后再进行生化处理,该方法存在工艺复杂、处理效率较低的缺点(通过此法处理切削液废水的实验结果如表1,其中待处理的切削液废水中COD=23615mg/L,分别以质量比为0.6%的亚铁和质量比为0.4%的聚铁作为絮凝剂进行实验,经过处理后的切削液废水中COD去除率均低于85%),并且所需要的设备复杂、占地面积大。而Fenton法处理切削液废水这种难降解的有机废水时,具有一般化学氧化法无法比拟的优点,但H2O2价格昂贵,单独使用成本太高。近年来,高级氧化技术或称深度氧化技术用于处理难降解有机废水的研究已获得很大进展,包括电化学氧化法、湿式氧化法、超临界水氧化法、光催化氧化法和超声降解法等,但将磁催化技术和Fenton法结合处理切削液废水的工艺则尚未被使用。
表1
絮凝剂 | 质量比为0.6%的亚铁 | 质量比为0.4%的聚铁 |
COD | 3660mg/L | 4675mg/L |
COD去除率 | 84.5% | 80.2% |
发明内容本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处,而提供一种高效处理切削液废水的方法及其装置。
本发明为解决所述技术问题所采用的磁催化处理切削液废水的方法,包括如下步骤:
A.将切削液废水送入蓄水池暂存;
B.将蓄水池中暂存的切削液废水泵入反应沉淀器,反应过程分为两步,第一步反应中,往切削液废水中加入质量比为6~10‰的硫酸亚铁和0.1‰的氢氧化钠,其中调节氢氧化钠pH值为10;第二步反应中,对第一步反应处理后的切削液废水加入质量百分比为1~2ppm的聚丙烯酰胺PAM;切削液废水在所述反应沉淀器中的反应时间为4h;
c.将经过步骤B两步处理后的切削液废水送入催化氧化池,该催化氧化池中设置有永磁体,放置负载铜元素的活性炭和负载镍与锰元素的活性炭,且通入臭氧进行氧化处理;其中臭氧通入所述催化氧化池的时间为12~15h;
D.将经过步骤c处理后的切削液废水再顺序经过布袋过滤器和炭滤器过滤后即可排放。
所述步骤B第一步反应中优选加入质量比为6‰的硫酸亚铁;第二步反应中加入质量百分比浓度为1ppm的聚丙烯酰胺PAM。
所述步骤D之前,即经过步骤c处理后的切削液废水在送入布袋过滤器之前,先送入一个中间水池,以便于切削液废水能够被泵入布袋过滤器。
所述步骤C中,臭氧通入催化氧化池的时间优选为12h。
所述步骤B中反应沉淀器中经过反应后沉淀的含有固态悬浮物的切削液废水再通过脱水处理将固态悬浮物排出,所剩的切削液废水再次被送入所述蓄水池中以进行循环处理。
本发明还提供一种磁催化处理切削液废水的装置,包括蓄水池、反应沉淀器、药物储存罐、催化氧化池、臭氧发生器、布袋过滤器和炭滤器;所述反应沉淀器包括两个相互连通的一级反应器和二级反应器;所述药物储存罐包括三个独立的药物储存罐,分别盛装聚丙烯酰胺PAM、硫酸亚铁和氢氧化钠;所述蓄水池、硫酸亚铁储存罐、氢氧化钠储存罐均与所述一级反应器连通;所述聚丙烯酰胺PAM储存罐与所述二级反应器连通;所述二级反应器、臭氧发生器与所述催化氧化池连通;所述催化氧化池内设置数块永磁体、放置负载铜元素的活性炭和负载镍与锰元素的活性炭;所述布袋过滤器分别与催化氧化池、炭滤器连通;
借助上述装置,切削液废水首先进入蓄水池后泵入一级反应器,硫酸亚铁储存罐、氢氧化钠储存罐中储存的硫酸亚铁、氢氧化钠被送入一级反应器与切削液废水进行反应,经过一级反应器的反应后,切削液废水被送入二级反应器,二级反应器内加入聚丙烯酰胺PAM进行反应,处理后的切削液废水中的固态悬浮物沉淀到二级反应器底部,切削液废水则被送入催化氧化池处理;催化氧化池内通入臭氧发生器产生的臭氧,经催化氧化池内处理后的切削液废水被顺序送入布袋过滤器和炭滤器经两级过滤后达标排放。
作为本发明磁催化处理切削液废水装置的进一步改进,所述一级反应器、二级反应器内均设置有搅拌器,在反应过程中进行搅拌以使反应更加充分。
所述催化氧化池的顶端还设置有活性碳棒,用于吸附反应后多余的臭氧。
为了使整个处理工艺更加环保,本发明装置还包括离心脱水机,其进口端与所述二级反应器底部连通,二级反应器底部含有固态悬浮物的切削液废水被送入所述离心脱水机处理,脱水处理后的固态悬浮物直接排除,所剩的切削液废水则通过所述离心脱水机的出口端重新返回到所述蓄水池中,以进行循环处理。
作为进一步的工艺改进,在所述催化氧化池和布袋过滤器之间还设置有中间水池,经过催化氧化池处理后的切削液废水先送入所述中间水池后再泵入所述布袋过滤器。
与现有技术相比,本发明具有工艺方法简单、切削液废水中的低化学耗氧量COD去除率高的有益效果。本发明采用磁催化和Fenton法结合来处理切削液废水,通过先进行一级氧化处理,再进行二级磁催化处理从而有效降低切削液废水中的COD,最后经过布袋和炭两级过滤,不仅工艺方法简单,而且大大降低了切削液废水中的COD,使经过处理后的切削液废水达标排放。
附图说明
图1是本发明磁催化处理切削液废水装置的工艺原理图。
具体实施方式以下结合各附图所示之优选实施例作进一步详述。
如图1所示,本发明磁催化处理切削液废水的方法,包括如下步骤:
A.将切削液废水送入蓄水池10暂存;
B.将蓄水池10中暂存的切削液废水泵入反应沉淀器20,反应过程分为两步,第一步反应中,往切削液废水中加入质量比为6~10‰的硫酸亚铁(优选为6‰)和0.1‰的氢氧化钠,其中调节氢氧化钠pH值为10;第二步反应中,对第一步反应处理后的切削液废水加入质量百分比为1~2ppm的聚丙烯酰胺PAM,优选为1ppm;切削液废水在所述反应沉淀器20中的反应时间为4h;
C.将经过步骤B两步处理后的切削液废水送入催化氧化池40,该催化氧化池40中设置有永磁体,放置负载铜元素的活性炭和负载镍与锰元素的活性炭,且通入臭氧进行氧化处理;其中臭氧通入所述催化氧化池40的时间为12~15h,优选为12h;
D.将经过步骤c处理后的切削液废水再顺序经过布袋过滤器71和炭滤器72过滤后即可排放。
在步骤D之前,经过步骤c处理后的切削液废水在送入布袋过滤器71之前,优选将其送入一个中间水池60,该中间水池的作用在于储存磁催化氧化后的切削液废水,以便于切削液废水能够被泵入布袋过滤器71。
经过上述步骤B中二级反应器22处理后,切削液废水中的固态悬浮物会沉淀到二级反应器22的底部,而这部分含固态悬浮物的切削液废水还达不到排放标准。为使整个切削液废水的处理工艺更加环保,还需要对其进行进一步处理,具体实施时,所述步骤B中反应沉淀器20中经过反应后沉淀的含有固态悬浮物的切削液废水再通过脱水处理将污泥排出,所剩的切削液废水再次被送入所述蓄水池10中以进行循环处理。
实现本发明方法磁催化处理切削液废水的装置包括蓄水池10、反应沉淀器20、药物储存罐30、催化氧化池40、臭氧发生器50、中间水池60、布袋过滤器71和炭滤器72;所述反应沉淀器20包括两个相互连通的一级反应器21和二级反应器22;所述药物储存罐30包括三个独立的药物储存罐31、32、33,用于盛装聚丙烯酰胺PAM、硫酸亚铁和氢氧化钠;所述蓄水池10、硫酸亚铁储存罐32、氢氧化钠储存罐33均与所述一级反应器21连通;所述聚丙烯酰胺PAM储存罐31与所述二级反应器22连通;所述二级反应器22、臭氧发生器50、中间水池60均与所述催化氧化池40连通;所述催化氧化池40内设置数块永磁体;所述布袋过滤器71分别与中间水池60、炭滤器72连通。
为了使反应更加充分,当切削液废水在反应过程中进行反应时,一级反应器21、二级反应器22内均设置有搅拌器23进行搅拌。
所述催化氧化池40的顶端还设置有活性碳棒41,用于吸附反应后多余的臭氧。
本发明装置实施时,从工艺处理过程的环保角度考虑,还优选采用离心脱水机80来对沉淀到二级反应器22底部的含有固态悬浮物的切削液废水进行脱水处理,所述离心脱水机80的进口端与所述二级反应器22底部连通,含有固态悬浮物的切削液废水沉淀在二级反应器22底部后,被送入该离心脱水机80处理,脱水处理后产生的污泥直接排除,所剩切削液废水则通过该离心脱水机80的出口端重新返回到蓄水池10中暂存,以进行循环处理。
具体实施时,蓄水池10和反应沉淀器20之间的连通管道上可安装一台提升水泵将切削液废水泵入到反应沉淀器20中,中间水池60和布袋过滤器71之间的连通管道上可以增加一台增压水泵将处理后的切削液废水泵入到布袋过滤器71中。臭氧发生器50由前端的冷干机51将压缩空气冷却后送入到制氧机52后,再送入到臭氧发生器50中产生臭氧。
该装置处理切削液废水的工艺过程如下:切削液废水首先进入蓄水池10,然后被泵入一级反应器21,硫酸亚铁储存罐32、氢氧化钠储存罐33中储存的硫酸亚铁、氢氧化钠被送入一级反应器21与切削液废水进行反应,为达到充分反应的目的,还需利用搅拌器23进行搅拌,经过一级反应器21的反应后,切削液废水被送入二级反应器22,二级反应器22内同样设置有搅拌器23进行搅拌以达充分反应之目的,二级反应器22内加入聚丙烯酰胺PAM进行反应,处理后的含有固态悬浮物的切削液废水沉淀到二级反应器22底部,其余切削液废水则被送入催化氧化池40处理;催化氧化池40内通入臭氧发生器50产生的臭氧,切削液废水被磁催化氧化处理后送入中间水池60,切削液废水被泵入布袋过滤器71和炭滤器72经过两级过滤后达标排放。
基于以上切削液废水处理方法和装置,发明人采用了COD含量为20000mg/L的切削液废水进行了实验,加入质量比为6‰的硫酸亚铁沉淀过滤后COD含量降低为2250mg/L,再经过上述方法中的处理步骤后,其中,臭氧通入时间为12h,最后排放的水中COD含量降低为71mg/L。
为了说明本方法和装置处理的稳定性,发明人采用COD含量为20000mg/L的切削液废水进行再次实验,实验条件不变,最后排放的水中COD含量为90mg/L。
由以上实验数据可见,本发明方法和装置大大降低了切削液废水中的COD含量,使经过处理后的切削液废水达标排放。
以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种磁催化处理切削液废水的方法,包括如下步骤:
A.将切削液废水送入蓄水池(10)暂存;
B.将蓄水池(10)中暂存的切削液废水泵入反应沉淀器(20),反应过程分为两步,第一步反应中,往切削液废水中加入质量比为6~10‰的硫酸亚铁和0.1‰的氢氧化钠,其中调节氢氧化钠pH值为10;第二步反应中,对第一步反应处理后的切削液废水加入质量百分比为1~2ppm的聚丙烯酰胺PAM;切削液废水在所述反应沉淀器(20)中的反应时间为4h;
c.将经过步骤B两步处理后的切削液废水送入催化氧化池(40),该催化氧化池(40)中设置有永磁体,放置负载铜元素的活性炭和负载镍与锰元素的活性炭,且通入臭氧进行氧化处理;其中臭氧通入所述催化氧化池(40)的时间为12~15h;
D.将经过步骤c处理后的切削液废水再顺序经过布袋过滤器(71)和炭滤器(72)过滤后即可排放。
2.根据权利要求1所述的磁催化处理切削液废水的方法,其特征在于:
所述步骤B第一步反应中优选加入质量比为6‰的硫酸亚铁;第二步反应中加入质量百分比为1ppm的聚丙烯酰胺PAM。
3.根据权利要求1所述的磁催化处理切削液废水的方法,其特征在于:
所述步骤D之前,即经过步骤C处理后的切削液废水在送入布袋过滤器(71)之前,先送入一个中间水池(60),以便于切削液废水能够被泵入布袋过滤器(71)。
4.根据权利要求1所述的磁催化处理切削液废水的方法,其特征在于:
所述步骤c中,臭氧通入催化氧化池(40)的时间优选为12h。
5.根据权利要求1所述的磁催化处理切削液废水的方法,其特征在于:
所述步骤B中反应沉淀器(20)中经过反应后沉淀的含有固态悬浮物的切削液废水再通过脱水处理将固态悬浮物排出,所剩的切削液废水再次被送入所述蓄水池(10)中以进行循环处理。
6.一种磁催化处理切削液废水的装置,其特征在于:
包括蓄水池(10)、反应沉淀器(20)、药物储存罐(30)、催化氧化池(40)、臭氧发生器(50)、布袋过滤器(71)和炭滤器(72);所述反应沉淀器(20)包括两个相互连通的一级反应器(21)和二级反应器(22);所述药物储存罐(30)包括三个独立的药物储存罐(31、32、33),分别盛装聚丙烯酰胺PAM、硫酸亚铁和氢氧化钠;所述蓄水池(10)、硫酸亚铁储存罐(32)、氢氧化钠储存罐(33)均与所述一级反应器(21)连通;所述聚丙烯酰胺PAM储存罐(31)与所述二级反应器(22)连通;所述二级反应器(22)、臭氧发生器(50)与所述催化氧化池(40)连通;所述催化氧化池(40)内设置数块永磁体、放置负载铜元素的活性炭和负载镍与锰元素的活性炭;所述布袋过滤器(71)分别与催化氧化池(40)、炭滤器(72)连通;
借助上述装置,切削液废水首先进入蓄水池(10)后泵入一级反应器(21),硫酸亚铁储存罐(32)、氢氧化钠储存罐(33)中储存的硫酸亚铁、氢氧化钠被送入一级反应器(21)与切削液废水进行反应,经过一级反应器(21)的反应后,切削液废水被送入二级反应器(22),二级反应器(22)内加入聚丙烯酰胺PAM进行反应,处理后的切削液废水中的固态悬浮物沉淀到二级反应器(22)底部,切削液废水则被送入催化氧化池(40)处理;催化氧化池(40)内通入臭氧发生器(50)产生的臭氧,经催化氧化池(40)内处理后的切削液废水被顺序送入布袋过滤器(71)和炭滤器(72)经两级过滤后达标排放。
7.根据权利要求6所述的磁催化处理切削液废水的装置,其特征在于:
所述一级反应器(21)、二级反应器(22)内均设置有搅拌器(23),在反应过程中进行搅拌以使反应更加充分。
8.根据权利要求6所述的磁催化处理切削液废水的装置,其特征在于:
所述催化氧化池(40)的顶端还设置有活性碳棒(41),用于吸附反应后多余的臭氧。
9.根据权利要求6至8任一项所述的磁催化处理切削液废水的装置,其特征在于:
还包括离心脱水机(80),其进口端与所述二级反应器(22)底部连通,二级反应器(22)底部含有固态悬浮物的切削液废水被送入所述离心脱水机(80)处理,脱水处理后的固态悬浮物直接排除,所剩的切削液废水则通过所述离心脱水机(80)的出口端重新返回到所述蓄水池(10)中,以进行循环处理。
10.根据权利要求9所述的磁催化处理切削液废水的装置,其特征在于:
在所述催化氧化池(40)和布袋过滤器(71)之间还设置有中间水池(60),经过催化氧化池(40)处理后的切削液废水先送入所述中间水池(60)后再泵入所述布袋过滤器(71)。
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