CN103183450A

CN103183450A - 日化废水的处理方法和设备

Info

Publication number: CN103183450A
Application number: CN2011104582633A
Authority: CN
Inventors: 李冰璟
Original assignee: Shanghai Light Industry Research Institute Co Ltd
Current assignee: Shanghai Light Industry Research Institute Co Ltd
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2011-12-31
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2031-12-31
Also published as: CN103183450B

Abstract

本发明涉及一种日化废水的处理方法和设备，该方法包括以下步骤：将日化废水输入芬顿反应槽，使用芬顿法处理日化废水；将芬顿反应后的废水输入沉淀池进行沉淀；将沉淀池的上清液输入气浮池以将油粒和微小颗粒从水中分离；将气浮池的下层溶液输入膜生物反应器以进行生化法处理，其中该膜生物反应器的前端为厌氧池，后端为好氧池；以及从膜生物反应器输出处理完毕的出水。

Description

日化废水的处理方法和设备

技术领域

本发明涉及一种含阴离子表面活性剂、石油类和苯胺类的日用化学产品生产废水或表面活性剂废水的处理方法。

背景技术

在日用化学产品生产过程中，由于同一生产线经常更换生产产品类型，产生大量各种日化产品混合的洗锅水，含有较高COD(化学需氧量)、表面活性剂、石油类和苯胺类等污染物。在多次对日化行业的取样中发现，石油类和阴离子表面活性剂是较常见的，苯胺类的含量相当低或只在非常特殊的日化行业生产中才会出现。

目前《化妆品工业水污染物排放标准》征求意见稿已经发布，对日用化工行业生产废水中COD、阴离子表面活性剂和石油类等污染物做了严格的限定，规定新建企业COD≤100mg/L，阴离子表面活性剂≤3mg/L，石油类≤5mg/L。因此，必须研究经济实用的方法解决日用化工行业生产废水COD、阴离子表面活性剂和石油类的同时达标问题。

常规的日化废水处理方法有混凝沉淀法、泡沫分离法和生化法等。混凝沉淀法的缺点是加药量难以控制，水质变化对加药量影响大，产生的化学污泥量大；而且当废水中含有石油类时，即使加大混凝剂用量对石油类的去除也很有限。泡沫分离法用来分离日化废水中的表面活性剂，但是对连续产生的表面活性剂废水的处理有一定的局限，而且泡沫浓缩液回收利用价值不大，若未经最终处理将造成二次污染。

生化法是指生物化学法去除有机物的方法，是微生物以水中有机物为食物，将其转化为自身的细胞并产生能量维持生命活动的过程。根据微生物的种类不同，分类不同。使用厌氧微生物是厌氧法，使用好氧微生物则是好氧法。通过在活性污泥法反应器内增设膜组件，以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷的方法叫做膜生物反应器(Membrane Biological Reactor，MBR)。

随着表面活性剂行业的发展，多数表面活性剂的可生化性大大提高，但含有石油类浓度较高的日化废水由于厌氧降解速度缓慢，反应器容积过大，限制了生化法的广泛应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种日化废水的处理方法和设备，以处理具有COD、表面活性剂和石油类污染物的日化废水。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种日化废水的处理方法，包括以下步骤：将日化废水输入芬顿反应槽，使用芬顿法处理日化废水；将芬顿反应后的废水输入沉淀池进行沉淀；将沉淀池的上清液输入气浮池以从水中分离油粒和微小颗粒；将气浮池的下层溶液输入膜生物反应器以进行生化法处理，其中该膜生物反应器的前端为厌氧池，后端为好氧池；以及从膜生物反应器输出处理完毕的出水。

在本发明的一实施例中，芬顿法反应的pH值为2-4。

在本发明的一实施例中，所述芬顿法反应的时间为1-3个小时。

在本发明的一实施例中，所述膜生物反应器中厌氧池的废水停留时间为0.5-2天。

在本发明的一实施例中，所述膜生物反应器中好氧池的停留时间为0.5-5小时。

在本发明的一实施例中，所述膜生物反应器中，厌氧池的污泥浓度约15-20g/L。

在本发明的一实施例中，所述膜生物反应器中，好氧池27的污泥浓度约为8-12g/L。

在本发明的一实施例中，在气浮池进水端添加聚合氯化铝和助凝剂聚丙烯酰胺，其中聚合氯化铝的添加量＜500mg/L，聚丙烯酰胺加药量0.5-5mg/L。

本发明提出一种日化废水的处理设备，包括芬顿反应槽、沉淀池、气浮池、和膜生物反应器。芬顿反应槽用于输入日化废水并使用芬顿法处理日化废水。沉淀池连接该芬顿反应槽，用于输入芬顿反应后的废水并进行沉淀。气浮池连接该沉淀池，用于输入沉淀池的上清液并分离溶液中的油粒和微小颗粒。膜生物反应器的前端为厌氧池，后端为好氧池，该膜生物反应器用于输入气浮池的下层溶液并经过生化法处理后输出。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，通过芬顿法、气浮法和厌氧、好氧联用的膜生物反应法的相互配合来实现对含有COD、表面活性剂和油类的日化废水的有效处理。其中芬顿法能够将大分子的阴离子表面活性剂和油类物质变为分子量相对较小的有机物，提高了废水的可生化性，并且利用铁离子的混凝沉淀作用将固体颗粒去除，气浮法能够去除粘附于固体颗粒上的比重较小的油类物质，而得益于前述步骤，尤其是芬顿法的处理，可以厌氧、好氧联用的膜生物反应法，充分发挥厌氧水解对大分子有机物的分解作用，并进一步有机物在好氧池中完全降解，并通过膜组件过滤出水，提高出水水质。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1示出本发明一实施例的日化废水处理方法。

图2示出本发明一实施例的日化废水处理设备。

具体实施方式

本发明的下述实施例描述能够有效处理日化废水中的COD、表面活性剂、石油类等污染物的方法。本发明的实施例将主要基于生化法。生化法是指生物化学法去除有机物的方法，是微生物以水中有机物为食物，将其转化为自身的细胞并产生能量维持生命活动的过程。

在生化法中，膜生物反应器能够使微生物完全被截留在生物反应器内，使活性污泥系统内微生物的浓度保持在较高水平，且反应器对进水负荷的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得优质的出水水质。因此膜生物反应器是实施生化法的较佳选择。然而，在含有石油类污染物的日化废水中实施生化法的主要障碍在于，石油类的存在将影响微生物的呼吸作用，使用厌氧法固然可以避开这一问题，但是厌氧降解速度缓慢，反应器容积过大，导致其实用效果不佳。进一步，使用膜生物反应器的主要障碍是日化行业废水中表面活性剂等分子量高、分子较大的有机物含量高，不易通过微生物的细胞膜，因此较难为细菌直接利用。

在本发明的实施例中，将引入芬顿法来预先处理日化废水中的阴离子表面活性剂和油类物质。芬顿法是使用一定比例的硫酸亚铁(FeSO₄)和过氧化氢(H₂O₂)，在酸性条件下产生大量强氧化性的羟基自由基，能够将大分子的阴离子表面活性剂和油类物质变为分子量相对较小的有机物，提高废水的可生化性；并且利用铁离子(Fe³⁺)的混凝沉淀作用将固体颗粒去除。

图1示出本发明一实施例的日化废水处理方法。图2示出本发明一实施例的日化废水处理设备。

这一方法和设备适用于日化行业生产废水，日化产品通常通过简单的物理混合过程而非化学反应，因此，日化废水多为洗锅水。洗涤类日化产品中含有大量的阴离子表面活性剂，膏霜类产品中含有大量的石油类，染发剂等特殊日化行业产品中含有苯胺类物质，根据生产车间生产日化产品的类别，日化行业生产废水中可能含有阴离子表面活性剂、石油类、苯胺类或同时含有多种物质。通常日化废水中阴离子表面活性剂的浓度为10～200mg/L，日化废水中石油类和苯胺类物质的浓度范围缺乏广泛研究，可类比的其他行业废水中石油类或苯胺类大概十几到几十mg/L。举例来说，某洗涤类产品废水COD为6810mg/L，阴离子表面活性剂1630mg/L，石油类3.62mg/L，几乎不含苯胺类物质。

参照图1和图2所示，方法包括以下步骤：

首先在步骤10，使用芬顿法处理日化废水。例如使废水21进入芬顿反应槽22，添加一定比例的硫酸亚铁(FeSO₄)和过氧化氢(H₂O₂)，并将溶液调节为酸性。对含有石油类的日化行业生产废水，Fe²⁺的添加量与添加H₂O₂的比例可以根据废水的实际情况确定。

pH＝3为芬顿反应的最佳pH值条件，实际的pH值可在pH＝2-4左右浮动。反应时间可在1～3小时，可根据实验确定。较佳地，反应时间为2小时。之后，可以再次调节pH值至中性范围，例如7。

日化行业生产废水中主要包含洗涤类和膏霜类两种废水，洗涤类废水中大量使用了表面活性剂，其中阴离子表面活性剂在水中解离后生成憎水性阴离子。膏霜类日化废水中石油类成分较多，COD高，利用FeSO₄和H₂O₂组成的具有极强氧化性的芬顿反应中，1摩尔(mol)的Fe²⁺和1摩尔的H₂O₂反应生成1摩尔的OH·自由基。利用芬顿反应的强氧化能力，持久性有机物，特别是通常的试剂难以氧化的芳香族化合物及一些杂环类化合物，在芬顿试剂面前全部被无选择氧化降解掉。

当再次调节pH值至7后，芬顿反应过程中产生的Fe³⁺离子发生水解，同时，产生的Fe³⁺离子发生水解，产生一系列含有羟基的简单单核配离子。它们进一步发生高分子缩聚反应形成以羟基架桥联结的带有高电荷的多核离子，并向胶体型转化，最终形成大颗粒的大量的Fe(OH)₃沉淀。在这一过程中，多核配离子不仅对胶粒产生电性中和作用，降低了ξ电位，发生聚集，而且它的链状线性结构可以在已经中和的胶粒之间起粘接架桥作用，使它们很快凝成较大的絮体，加速沉淀，网捕卷扫了阴离子表面活性剂等微小沉淀颗粒，提高了去除率。

在步骤20，将芬顿反应后的废水输入沉淀池进行沉淀。

例如，将废水输入到图2的沉淀池23，在此，之前形成的Fe(OH)₃沉淀以及其他絮体将得到沉淀，上层清液输出。反应的时间范围在1.5小时-3小时，通常控制在＜2小时。

在步骤30，将沉淀池的上清液输入气浮池24以分离油粒和微小颗粒。

在本发明的实施例中，气浮池24中的停留时间约为30分钟，设计停留时间不宜＞1小时。

较佳地，在气浮池进水端添加聚合氯化铝(PAC)和助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)，加药量根据水质确定，通常PAC添加量＜500mg/L，PAM加药量0.5-5mg/L。

气浮法也称浮选法，其是设法使水中产生大量的微气泡，以形成水、气及被去除物质的三相混合体，在界面张力、气泡上升浮力和静水压力差等多种力的共同作用下，促进微细气泡粘附在被去除物质上后，因粘合体密度小于水而上浮到水面，从而被分离去除。

经过沉淀后残留的粘附于固体颗粒上的油类物质由于比重较小，通常漂浮于溶液表层。在本实施例中为进一步去除水中的石油类、苯胺类和芬顿反应沉淀后的悬浮颗粒，使用气浮法，利用微小气泡的浮力，将悬浮颗粒和粘附着的油珠裹挟到水面，由气浮池24的刮泥板25去除并收集。与其他方法相比，使用气浮法的优势在于只需提供很小的浮力即可将悬浮油粒或颗粒分离，所需的能源很小。

在步骤40，将气浮池24的下层溶液输入膜生物反应器。

在本实施例中，生化法为好氧和厌氧联用。也就是说膜生物反应器包括厌氧池26和好氧池27，其中厌氧池26在前端，好氧池27在后端。膜生物反应器的厌氧池26的污泥浓度约15-20g/L，好氧池27的污泥浓度约为8-12g/L，厌氧池26的废水停留时间约为0.5-2天，好氧池27的停留时间0.5-5小时，也可根据实际水质情况确定最佳停留时间。

尽管与厌氧微生物相比，好氧微生物的降解更为完全而且反应时间更短，但是能够直接用于好氧微生物降解的有机物有限。在本实施例中，充分利用了厌氧水解对较大分子有机物的分解作用，将这些较大分子物质分解为小分子物质，使其能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。再通过好氧池27中的活性污泥对有机物的降解作用进一步实现COD的去除。有利的是，由于步骤10的芬顿法已经将大分子的阴离子表面活性剂和油类物质变为分子量相对较小的有机物，给厌氧法提供了充分的条件，只要在分子量相对较小的有机物的基础上进一步分解成小分子物质，这可以降低有机物在厌氧池中降解成可被好氧池进一步降解的小分子物质的反应时间。

在较佳实施例中，在膜生物反应器的好氧池27可以使用曝气装置28来提供氧气。

在步骤50，从膜生物反应器输出处理完毕的出水29。

基于上述，本发明的实施例通过芬顿法、气浮法和厌氧、好氧联用的膜生物反应法的相互配合来实现对含有COD、表面活性剂和油类的日化废水的有效处理。具体地说，芬顿法能够将大分子的阴离子表面活性剂和油类物质变为分子量相对较小的有机物，提高了废水的可生化性，并且利用铁离子的混凝沉淀作用将固体颗粒去除，气浮法能够去除粘附于固体颗粒上的比重较小的油类物质，而得益于前述步骤，尤其是芬顿法的处理，可以厌氧、好氧联用的膜生物反应法，充分发挥厌氧水解对大分子有机物的分解作用，并进一步有机物在好氧池中完全降解，并通过膜组件过滤出水，提高出水水质。经过处理，可使出水阴离子表面活性剂≤3mg/L，石油类≤1mg/L，苯胺类≤0.5mg/L，COD≤100mg/L，达到国家化妆品工业水污染物排放标准(征求意见稿)。

此外，膜生物反应器的膜组件完成固液分离，节省了二沉池，使出水及其清澈，悬浮物和浊度接近于零。可增加难降解有机物在活性污泥系统内的水里停留时间，提高了难降解有机物的去除效率。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims

1.一种日化废水的处理方法，包括以下步骤：

将日化废水输入芬顿反应槽，使用芬顿法处理日化废水；

将芬顿反应后的废水输入沉淀池进行沉淀；

将沉淀池的上清液输入气浮池以从水中分离油粒和微小颗粒；

将气浮池的下层溶液输入膜生物反应器以进行生化法处理，其中该膜生物反应器的前端为厌氧池，后端为好氧池；以及

从膜生物反应器输出处理完毕的出水。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述芬顿法反应的pH值为2-4。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述芬顿法反应的时间为1-3个小时。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述膜生物反应器中，厌氧池的废水停留时间为0.5-2天。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述膜生物反应器中，好氧池的停留时间为0.5-5小时。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述膜生物反应器中，厌氧池的污泥浓度为15-20g/L。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述膜生物反应器中，好氧池27的污泥浓度为8-12g/L。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在气浮池进水端添加聚合氯化铝和助凝剂聚丙烯酰胺，其中聚合氯化铝的添加量＜500mg/L，聚丙烯酰胺加药量0.5-5mg/L。

9.一种日化废水的处理设备，包括：

芬顿反应槽，用于输入日化废水并使用芬顿法处理日化废水；

沉淀池，连接该芬顿反应槽，用于输入芬顿反应后的废水并进行沉淀；

气浮池，连接该沉淀池，用于输入沉淀池的上清液并分离溶液中的油粒和微小颗粒；

膜生物反应器，该膜生物反应器的前端为厌氧池，后端为好氧池，该膜生物反应器用于输入气浮池的下层溶液并经过生化法处理后输出。