CN102951705A

CN102951705A - 一种废水的处理方法

Info

Publication number: CN102951705A
Application number: CN2011102366042A
Authority: CN
Inventors: 高峰
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2013-03-06

Abstract

本发明提供了一种废水的处理方法，其中，该方法包括在磁场的作用下，将铁碳粉颗粒悬浮于废水中，使废水进行铁碳微电解反应，所述反应的条件使处理后的废水的B/C为＞0.3。本发明提供的废水处理方法能够很好地避免铁碳微电解处理废水过程中铁碳填料的板结问题，而且，在外加磁场的作用下，所述铁碳内电解的效果能够显著提高，也即，对废水的处理效果更好，更稳定，并能够有效提高废水的可生化性。

Description

一种废水的处理方法

技术领域

本发明涉及一种废水的处理方法。

背景技术

长期以来，环境中的难降解有机废水的处理一直是水处理技术中的难点，也是困扰世界各国环境界的重要难题。

近年来，采用微电解技术处理难降解有机废水的研究日益受到重视，而采用微电解铁碳内电解法处理废水的基本原理是利用铸铁中的铁碳组分构成微小原电池的正极和负极，以充入的废水为电解质溶液，发生氧化-还原反应形成原电池，利用电极反应生成的产物与废水中的有机污染物发生反应，使这些污染物的结构、形态发生变化，从而达到净化水的目的。

但是，采用现有的铁碳内电解技术处理废水，尤其是在处理酸性废水的过程中，填料中的铁很容易生锈，从而使铁碳内电解床产生板结，而导致处理能力下降。

CN201694914U公开了一种铁碳微电解废水处理装置，该装置包括筒体、筒体上部的进水管和下部的出水管、铁碳填料、过滤层，过滤层处于筒体的内底面上，其特征在于，所述过滤层的上方设有多层塑料隔板，所述塑料隔板的外周与所述筒体的内壁相接触，所述塑料隔板上密布有若干个填料孔，相邻的所述塑料隔板间设有玻璃丝布，所述铁碳填料置于所述填料孔内。

该装置虽然可以在一定程度上缓解铁碳电解床易板结的问题，但是，随着反应时间的延长，在填料孔内的铁碳填料仍然存在易板结的问题，而影响废水的处理效果和处理的稳定性。此外，该装置结构复杂，填料的更换比较困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的采用铁碳微电解技术处理废水容易导致铁碳填料板结而影响废水的处理效果和处理稳定性的缺陷而提供一种能够防止铁碳填料板结、能够有效并稳定的对废水进行处理，并可以有效提高废水的可生化性的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种废水的处理方法，其中，该方法包括在磁场的作用下，将铁碳粉颗粒悬浮于废水中，使废水进行铁碳微电解反应，所述反应的条件使处理后的废水的B/C为＞0.3。

本发明提供的废水处理方法利用微电解铁碳内电解原理，并通过在外加磁场的作用下，使铁碳粉颗粒悬浮在废水中，以将废水进行铁碳微电解反应，一方面，所述方法能够很好地避免铁碳微电解处理废水过程中铁碳填料的板结问题，另一方面，在外加磁场的作用下，所述铁碳内电解的效果能够显著提高，也即，对废水的处理效果更好，更稳定，并能够有效提高废水的可生化性。此外，本发明所述的方法更加简单易行，不但填料的装卸、更换更方便、快捷，且还避免了出水过程中铁碳粉末的流失。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下将对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

按照本发明，所述废水的处理方法包括该方法包括在磁场的作用下，将铁碳粉颗粒悬浮于废水中，使废水进行铁碳微电解反应，所述反应的条件使处理后的废水的B/C为＞0.3。

按照本发明，在磁场的作用下，将铁碳粉颗粒静止悬浮于废水中，使废水进行铁碳微电解反应的过程中，所述磁场的大小能够保证使铁碳粉颗粒静止悬浮于废水中，使其与废水充分接触，而铁碳微电解的条件只要能够保证能够利用铁碳微电解反应原理使处理后废水的B/C为＞0.3。

按照本发明，将铁碳粉颗粒悬浮于废水中，使废水进行铁碳微电解反应的条件只要能够保证达到改善废水的可生化性(即，提高废水的B/C的值)即可。

按照本发明，所述磁场的磁场强度的可选择范围较宽，只要能够使铁碳粉颗粒悬浮于废水中即可，优选情况下，所述磁场强度可以为10-2000奥斯特，更优选情况下，所述磁场强度为100-1000奥斯特。在本发明中，所述磁场可以为各种磁场，如电磁场和/或磁性材料产生的磁场等。所述磁场的产生方式可以采用本领域技术人员公知的常规方法产生磁场。例如，可以在与反应器的外壁设置赫姆赫兹线圈，使其与反应器同轴，并在线圈中通入一定的电流，以提供均匀、稳定的外加磁场。其中，线圈的缠绕圈数、线圈间的间距以及通入线圈中的电流的大小可以适当调整，只要保证能够使产生的磁场强度足以满足使铁碳粉颗粒悬浮于废水中即可。

按照本发明，所述使废水进行铁碳微电解的条件可以为本领域常规的反应条件。其中，所述铁碳粉颗粒是将铁粉、碳粉、骨架填料(例如粘土)，优选还可以含有少量改善填料性能的添加剂(例如铵盐、铜盐、锰盐等)按照一定比例混合并经过烧结成型后得到的，所述铁碳粉颗粒可以商购得到，也可以按照本领域技术人员所公知的方法制备得到，通常情况下，所述铁碳粉颗粒中铁含量可以为50-80重量％，所述碳含量可以为3-30重量％，其他组分可以为1-20重量％。所述铁碳粉颗粒的颗粒直径只要能够满足使其能够悬浮于水中并与废水充分接触即可，优选情况下，所述铁碳粉颗粒的颗粒直径可以为0.1-2000微米，更优选情况下，所述铁碳粉颗粒的颗粒直径为2-1000微米。此外，使废水进行铁碳微电解反应的温度和时间均没有特别限定，例如，所述接触的温度通常可以为常温，例如，20-40℃，接触的时间，只要能够保证使废水的B/C值达到要求即可。

按照本发明，为了能够使废水的处理效果更好，所述待进行处理的废水的pH值通常可以为1-7，更优选为2-6。

按照本发明，优选情况下，该方法还包括在使废水进行铁碳微电解反应时向所述废水中通入含氧气体，以进一步促进废水中有机物的分解以及吸附。所述含氧气体可以为各种含氧气体，例如，所述含氧气体可以为空气(包括贫氧空气、富氧空气)或者氧气。通常情况下，所述含氧气体的含氧量至少为1体积％，优选为10体积％以上，更优选为10-50体积％。向废水中通入含氧气体的通气量只要能够起到进一步氧化废水中的有机物即可。优选情况下，含氧气体的通气量可以为废水体积的1-10体积％，优选为废水体积的1-5体积％。

本发明对所述使废水进行铁碳微电解反应的方式没有特别限定，例如，可以采用间歇的方式或者连续的方法。例如，可以在外加磁场的作用下，使铁碳粉颗粒悬浮于废水中，并在搅拌下使废水与铁碳粉颗粒充分接触反应。优选情况下，为了更加利于废水与铁碳粉颗粒的充分接触反应，并综合考虑成本与效果，优选将废水连续与悬浮的铁碳粉颗粒接触反应。所述接触反应的时间没有特别限定，只要能够充分使废水与铁碳粉颗粒接触以将废水中的有机物氧化以满足废水的B/C值的要求即可。其中，可以根据待处理废水的水质的不同适当选择铁碳粉颗粒的用量；所述废水的停留时间的可选择范围较宽，也可以根据废水的水质、铁碳粉颗粒的用量以及装置的大小的不同进行适当的调节，优选情况下，所述废水的停留时间(在反应器中的反应时间)可以为1分钟至2400分钟，进一步优选为5分钟至1200分钟，更优选为10分钟至600分钟，最优选为10至300分钟。以小时计的停留时间相当于液时空速(单位体积铁碳粉颗粒每小时处理废水的体积)的倒数，因此，即相当于所述废水的液时空速可以为0.025-60h^-1，进一步优选为0.05-12h^-1，更优选为0.1-6h^-1，最优选为0.2-6h^-1。

按照本发明的一种优选的具体实施方式，使废水进行铁碳微电解反应的方式为：在外加磁场的作用下，将铁碳粉颗粒悬浮于微电解反应器中(所述反应器由透磁性良好的材料构成，例如，不锈钢材料)，将待处理的废水从反应器底部通入，逐渐与悬浮的铁碳粉颗粒接触进行微电解反应，并从反应器的顶部将处理后的废水排出。

按照本发明，由于将废水与将铁碳粉颗粒悬浮于废水中，利用铁碳组分构成微小原电池的正极和负极，以充入的废水为电解质溶液，发生氧化-还原反应形成原电池，利用电极反应生成的产物与废水中的有机污染物发生反应，可以达到降低废水中有机污染物的目的，从而达到净化水的目的。

按照本发明，所述废水可以是各种废水，例如，印染类废水、造纸废水、制药废水以及石油化工工业废水等，通常情况下，所述废水的所述废水的B/C为≤0.3mg/L，例如，对于更难处理的废水，其B/C可以为0-0.25mg/L；所述废水的COD值通常为大于60mg/L，例如，COD值可以为200-1000mg/L。

本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

下面将对本发明的实施例进行进一步的详细描述。

下述实施例中，废水的COD的测定方法为重铬酸盐法(GB11914-89)，废水的BOD的测定方法为稀释接种法(GB/T 7488-1987)。

下述实施例中所采用的微电解反应器的为圆柱形反应器、反应器的容积为2L，反应器的材质采用316L不锈钢，在反应器外部有5个线圈，每个线圈的匝数350匝，线圈的间距为30mm。

下述实施例中所用的为北京林华水处理剂厂生产的球形铁碳粉颗粒(其中铁含量为70重量％，碳含量为10重量％。

实施例1

本实施例用于说明本发明提供的废水的处理方法。

本实施例处理的废水为某采油厂废水。

用硫酸水溶液(质量百分比浓度为30％)将上述待处理的废水的pH值调节为6，将所述废水从装有铁碳粉颗粒(颗粒直径为60微米)的微电解反应器的底部连续引入(反应器铁碳颗粒装填量为反应器容积的65％，废水的停留时间为60分钟)，向缠绕在所述反应器外周的线圈中通入电流，使得外加电磁场的磁场强度为300奥斯特，使所述铁碳粉颗粒悬浮于废水中，与废水进行微电解反应，并将处理后的废水从所述反应器顶部引出，得到处理后的废水。处理前后的废水水质指标如表1所示。

对比例1

本对比例用于说明废水处理的参比方法。

按照实施例1的方法处理废水，不同的是，不向反应器通入电流(即没有外加电磁场)，直接将废水通入装有铁碳粉颗粒的反应器中。处理前后的废水水质指标如表1所示。

表1

废水水质指标	COD(mg/L)	BOD(mg/L)	B/C
				处理前	680	21	0.03
对比例1	260	25	0.10
				实施例1	87	28	0.32

从表1的结果可以看出，本发明的方法能够显著提高处理后废水的B/C的比值，采用本发明的方法处理后的废水的B/C达到0.32，而对比例1的B/C仅为0.1，说明处理后废水的可生化性得到显著改善，且处理效果稳定，此外，处理后废水的COD值也大幅降低。

实施例2

本实施例用于说明本发明提供的废水的处理方法。

本实施例处理的废水为某化工厂废水。

用硫酸水溶液(质量百分比浓度为98％)将上述待处理的废水的pH值调节为5，将所述废水从所述装有铁碳粉颗粒(颗粒直径为100微米)的微电解反应器的底部连续引入(铁碳颗粒装填量为反应器容积的70％，废水的停留时间为30分钟)，向缠绕在所述反应器外周的线圈中通入电流，使得外加电磁场的磁场强度为800奥斯特，使所述铁碳粉颗粒悬浮于废水中，与废水进行微电解反应，并将处理后的废水从所述反应器顶部引出，得到处理后的废水。处理前后的废水水质指标如表2所示。

对比例2

本对比例用于说明废水处理的参比方法。

按照实施例1的方法处理废水，不同的是，不向反应器通入电流(即没有外加电磁场)，直接将废水通入装有铁碳粉颗粒的反应器中。处理前后的废水水质指标如表2所示。

表2

废水水质指标	COD(mg/L)	BOD(mg/L)	B/C
				处理前	860	17	0.02
对比例2	336	24	0.07
				实施例2	96	30	0.31

从表2的结果可以看出，本发明的方法能够提高显著处理后废水的B/C的比值，采用本发明的方法处理后的废水的B/C达到0.31，而对比例1的B/C仅为0.07，说明处理后废水的可生化性得到显著改善，且处理效果稳定，此外，处理后废水的COD值也大幅降低。

实施例3

本实施例用于说明本发明提供的废水的处理方法。

按照实施例1的方法处理废水，不同的是，外加电磁场的磁场强度为200奥斯特，该方法还包括在将废水进行微电解处理时，向废水中通入空气(氧气含量为21体积％)，所述空气的通气量为废水体积的5％；处理后废水的COD值为82mg/L，BOD值为29mg/L，B/C为0.35。

实施例4

本实施例用于说明本发明提供的废水的处理方法。

按照实施例1的方法处理废水，不同的是，待处理废水的pH值为4，磁场强度为100奥斯特，铁碳粉颗粒的颗粒直径为40微米，铁碳颗粒装填量为反应器容积的75％，废水的停留时间为80分钟。处理后废水的COD值为94mg/L，BOD值为29mg/L，B/C为0.31。

实施例5

本实施例用于说明本发明提供的废水的处理方法。

按照实施例1的方法处理废水，不同的是，废水的停留时间为120分钟。处理后废水的COD值为59mg/L，BOD值为24mg/L，B/C为0.41。

BOD/COD的比值表示废水中可生物降解的有机物占全部有机物的份额，以及该废水的可生物降解程度。从实施例1至实施例5的结果可以看出，采用本发明的方法可以显著提高处理后废水的B/C的比值，从而可以说明，采用本发明的方法处理后的废水的可生化性得到显著提高，且废水的处理效果更稳定。

Claims

1.一种废水的处理方法，其特征在于，该方法包括在磁场的作用下，将铁碳粉颗粒悬浮于废水中，使废水进行铁碳微电解反应，所述反应的条件使处理后的废水的B/C为＞0.3。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述磁场的磁场强度为10-2000奥斯特。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述磁场强度为100-1000奥斯特。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应的条件包括：铁碳粉颗粒的颗粒直径为0.1-2000微米。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述铁碳粉颗粒的颗粒直径为2-1000微米。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，废水连续与悬浮的铁碳粉颗粒接触，所述反应的条件还包括：所述废水的停留时间为1至2400分钟。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述废水的停留时间为5至1200分钟。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述废水的停留时间为10至600分钟。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括在使废水进行铁碳微电解反应时向所述废水中通入含氧气体，所述含氧气体的含氧量至少为1体积％。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述废水的pH值为1-7。