CN102976567A - 一种紫外—可见光多级光催化处理油漆废水的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明利用紫外—可见光结合光催化材料对油漆废水进行多级光催化处理，该发明工艺简单，处理成本低，效率高，易操作。处理后的残渣回收或用做燃料，出水循环利用或排放。实现了油漆废水的无害化处理，适用于油漆废水的处理。

Description

一种紫外—可见光多级光催化处理油漆废水的工艺
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别涉及一种可见—紫外光多级光催化处理油漆废水的工艺。
背景技术
近年来，随着我国涂料工业的快速发展，涂料生产及使用过程中产生了大量的油漆类废水，该废水所含污染物种类多，状态各异，CODCr高达100000-400000毫克/升，NH3-N含量高达800-2500毫克/升，同时还含有大量作为增稠剂和分散剂的各种高分子有机化合物，由于涂料行业生产规模小、品种多，通常是间歇、批量生产。其废水具有以下几个特点：一、间歇排放，水质和水量波动比较大；二、各生产工序产生的废水差异很大；三、废水水量少，但污染物成分复杂；四、废水中含多种有毒的、难以生化降解的高分子有机化合物，而且浓度较高；五、废水中固体物含量很高。因此，如果不能妥善处理此类废水，将会对环境造成严重的污染。    目前，油漆化工废水的处理技术尚不多见，报道较多的是采用气浮、絮凝以及吸附和利用好氧生物分解其中有机物等工艺进行处理，且仅限于处理含油量较低、COD低于10000毫克/升的油漆化工废水。对于含油量高，COD高于200000毫克/升的油漆废水，唯一能够查到的一篇是发表在1991年第5期化工环保上的文章—用物化法处理油漆化工废水。该文章所述处理方法为：经过一系列预处理后，使用射流溶气装置使废水携带大量空气与来自加药装置的破乳剂、絮凝剂、pH调节剂一起进入混合、分散、反应分离装置。再通过曝气、海绵吸附等工艺进行处理最终达标排放。该工艺步骤较多，运行周期长，对设备要求苛刻，处理成本高。
涉及本项目的光催化处理废水技术，与生态环保产业的发展趋势吻合，是催化化学、光化学、半导体物理、材料科学、环境科学等多学科交叉的新一代先进环境污染治理技术。与传统环保技术相比，光催化技术具有彻底降解污染物、无二次污染（绿色）、广谱、长效和易于操作控制等显著特征与优势，被认为是一种理想的环境污染治理新技术，具有广阔的应用前景。1997年FraIlks N等在光催化降解水中污染物方面做了开拓性的工作并提出将半导体微粒的悬浮体系应用于处理工业污水以来，光催化研究日益活跃。上世纪九十年代初美国环境保护局（EPA）就把光催化技术列为最具产业化前景的先进环保技术，我国2007年把光催化技术作为先进环保技术列入国家“当前优先发展的高技术产业化重点领域指南”。 但是，光催化技术用于处理油漆生产过程中所产生污染物的相关文献并不多见，能查到的一篇是2010年发表在环境工程学报第4卷第6期上的用光催化和生物技术联用工艺处理油漆废气的研究，主要用光催化并结合生物技术处理油漆生产过程中所产生的有害废气，并不涉及油漆废水的处理研究。目前为止，将光催化技术直接应用于处理高浓度油漆废水的技术还未见报道。
针对油漆废水在处理过程中所面临的问题，本发明提出一种紫外—可见光多级光催化处理油漆废水的工艺。本发明主要工艺特点是利用廉价易得的模板合成出稳定性高、光催化活性高，高容量、高选择的光催化剂。光催化剂在紫外光或可见光的作用下，会产生活泼的羟基自由基，活泼羟基自由基具有很强的氧化性，可以把许多难降解的有机物氧化分解为有机或者无机小分子，出水经好氧和深度处理进一步降解其中的有机物，最终实现水的排放或循环利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效、低投资、操作方便、对环境无二次污染的油漆废水处理工艺。处理的水样取自昆明市某制漆公司在生产过程中产生的油漆废水，处理后的出水可以排放或循环利用，残渣可以进行回收或送入煤炉中用作燃料，实现了油漆废水的无害化处理。本发明涉及四项已申请专利：王家强，以硅铝介孔分子筛为基体的可见光催化剂及其制备方法(已授权：ZL 03 1 17252.0），王家强等，水处理剂的制备及其应用方法，发明专利，（已授权：ZL2004 1 0021851.0），王家强，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发明专利（申请号：201010039195.2）和以植物皮、膜为模板制备介孔二氧化钛光催化剂的方法（已授权：ZL200710065939.6）。
本发明相比其他油漆废水的处理法，有如下优点：
1、  处理成本低、工艺流程少、操作简单、无需过多复杂的处理工艺，便于实现规模化。                                                         
2、  经过处理后的油漆废水同时实现了净水和和回收残渣的目的，出水排放或送入水池循环利用，残渣进行回收或送入煤炉中用作燃料，实现了废水的无害化处理。               
3、本发明工艺充分利用了可见光和紫外光的能量，提高了光能的利用效率，节能效果明显。
本发明的技术方案是将油漆废水首先通过预处理池，通过简单的物理分离实现较大颗粒和悬浮物与废水的分离，同时调节油漆废水的pH。再将废水经过多级光催化处理，经过多级光催化将废水中的大分子有机物打断形成有机或者无机小分子，最后出水经好氧和深度处理不仅可以进一步降解有机物，而且对废水起到很好的脱色和杀菌效果，最后实现净水和回收残渣的目的。
附图说明：图1为工艺流程图。
现详细说明本发明技术方案：
第一步 预处理
将原废水引入预处理池，通过池中格栅去除较大颗粒的悬浮物，防止设备发生堵塞。并调节油漆废水的pH为6.0—9.0，使第二步的光催化剂在最适宜的pH范围内。                 
第二步 可见—紫外光多级光催化处理
1、光催化预处理
向经过第一步预处理的油漆废水中加入絮凝剂，絮凝剂与废水的质量比为1：1000，待絮凝完全后将废水引入一级光催化反应设备，涂层上的光催化剂在可见光的作用下发生初步的光催化反应，出水引入二级光催化设备。                                                  
2、  二级加光催化剂进行处理
向经过一级光催化处理的废水中加入与废水的质量比为1：1000—1：10000光催化剂。搅拌使光催化剂与废水充分溶解和混合均匀，光催化剂在可见光和紫外光的共同作用下发生光催化反应，出水引入三级光催化反应。                                                
3、  三级介孔材料进行光催化处理
向经过二级光催化处理的废水中加入与废水的质量比为1：5000—1：10000介孔光催化剂，并将废水加热45—60℃，加入的光催化剂和设备中的光催化涂层在紫外光的作用下发生光催化反应，把水体中的有机物进一步分解为气态的有机和无机小分子物质，小分子物质用介孔材料进行吸收，出水引入好氧池进一步处理。                                       
第三步 加好氧污泥处理
将经光催化处理后的出水引入好样处理池，向其中加入经过驯化的好氧污泥同时采取间歇性曝气，好氧污泥与废水的质量比为1:10—1:100，间歇性曝气为每小时曝气十分钟，利用好氧细菌降解光催化反应过程中生成的小分子有机物，进一步降低出水的COD和NH3-N。好氧处理七天后将出水引入深度处理池
第四步 深度处理
    将经过好氧处理的出水引入深度处理池，向其中加入二氧化氯，加入二氧化氯与废水的质量比为1：1000—1：10000利用其强氧化性进一步氧化分解水体中残存的有机物，同时也可以对出水起到很好的脱色和杀菌消毒的效果，经过处理后的废水可以达标排放或回收利用。
具体实施例
具体实施例1：
将CODCr约为240000mg/L、NH3-N约为2200mg/L的高浓度油漆废水送入预处理池，经过粗虑处理，调节pH=7.5，并加入光催化材料后，引入多级光催化设备，多次循环反应后出水CODCr约为6400mg/L，NH3-N约为500mg/L，将出水引入生物修复池，向其中按污泥与水的质量比为1：50加入好氧污泥，并间歇性曝气，七天后水体的CODCr约为1400mg/L，NH3-N约为50mg/L，再向水体中按二氧化氯与水的质量比为1：5000的比例加入二氧化氯，最终出水的CODCr为95mg/L，NH3-N为30mg/L，pH=7.1，色度小于50。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CODCr约为390000mg/L、NH3-N约为1400mg/L的高浓度油漆废水送入预处理池，经过粗虑处理，调节pH=8.0并加入光催化材料后，引入多级光催化设备，多次循环反应后出水CODCr约为10489mg/L，NH3-N约为440mg/L，将出水引入生物修复池向其中按污泥与水的质量比为1：40的比例加入活性污泥，并间歇性曝气，七天后水体的CODCr约为2700mg/L，NH3-N约为40mg/L，再向水体中按二氧化氯与水的质量比为1：2000的比例加入二氧化氯，最终出水的CODCr为140mg/L，NH3-N为30mg/L，pH=6.7，色度小于50。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CODCr约为310000mg/L、NH3-N约为1200mg/L的高浓度油漆废水送入预处理池，经过粗虑处理，调节pH=7.7。可以排放或循环利用，并加入光催化材料后，引入多级光催化设备，多次循环反应后出水CODCr约为8000mg/L，NH3-N约为400mg/L，将出水引入生物修复池向其中按污泥与水的质量比为1：50的比例加入活性污泥，并间歇性曝气，七天后水体的CODCr约为1700mg/L，NH3-N约为35mg/L，再向水体中按二氧化氯与水的质量比为1：3000的比例加入二氧化氯，最终出水的CODCr为125mg/L，NH3-N为30mg/L，pH=6.9，色度小于50，达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)石油化工类二级排放标准。

Claims (3)

1.一种油漆废水的处理工艺，其特征在于以下步骤：
第一步为预处理，将油漆废水引入预处理池，通过池中格栅去除较大颗粒的悬浮物，并调节油漆废水的pH范围为6.0—9.0；
第二步为紫外—可见光多级光催化处理，在光催化设备内部涂上一层利用植物模板制备的介孔光催化剂，设备内部安装紫外灯，并向废水中加入光催化剂，紫外灯的功率为100-1000W，光催化剂与废水的质量比为1:1000—1:10000；
第三步为好氧处理,向经过光催化处理的出水中加入好氧污泥，同时间歇曝气，好氧污泥与废水的质量比为1:10—1:100，间歇曝气为每小时曝气十分钟，好氧处理时间为七天；
第四步为深度处理，向经过光催化和好氧处理的出水加入二氧化氯，二氧化氯与废水的质量比为1：1000—1：10000。
2.根据权利要求1所述的油漆废水的处理工艺，其特征在于所述废水在光催化反应处理温度为45—60℃。
3.根据权利要求1所述的油漆废水的处理工艺，其特征在于所述光催化过程中产生的小分子气体物质用介孔材料吸收，回收利用。
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