CN103626255A - 深度处理煤化工废水的吸附-再生流化床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深度处理煤化工废水的吸附-再生流化床。该流化床由进水口、多功能吸附剂、分离斗、连接管、出水口、转轴、扇叶、反应器主体组成；反应器主体由前平顶锥、中部空心圆柱体和后平顶锥三部分组成，在空心圆柱体的前段上部开口；进水口位于反应器主体的外部前端；连接管位于反应器主体的外部后端；多功能吸附剂、转轴和扇叶在反应器主体的内部，且扇叶位于转轴上，随转轴旋转而转动；多功能吸附剂与水流一起在反应器主体内部运动；分离斗与连接管相连，分离斗的底端出口与反应器主体的开口处相连；出水口位于分离斗的下部集水区。本发明的有益效果是，该吸附-再生流化床对煤化工废水进行深度处理时效率高、成本低、操作简单。

Description

深度处理煤化工废水的吸附-再生流化床

技术领域

本发明属于煤化工废水的深度处理技术领域，具体涉及深度处理煤化工废水的吸附-再生流化床。

背景技术

煤化工废水具有成份复杂、味臭色浊、有机物和盐分浓度高、强碱性、难于生物降解等特点。在煤化工废水中除含有氨氮、硫氰化物、硫化物、氰化物等数十种无机物外，还含有酚类、单环及多环芳香族化合物、含氮、硫、氧的杂环化合物、吡啶、咔唑、联苯等多种有机化合物，对水体-水生植物-水生动物及人体健康危害严重。目前国内处理煤化工废水的技术主要采用生化法，工艺路线基本遵行“物化预处理+A／O生化处理+物化深度处理”。吸附-生物降解作为一种联合水处理技术在污水的深度处理中占有重要作用。目前吸附有机污染物最常用的吸附材料可分为物理吸附材料，化学吸附材料和生物吸附材料。其中，物理吸附材料有活性炭、分子筛、沸石、活性白土和粘土矿石等具有高比表面积的固体，具有脱出效率高、富集功能强的优点，但也存在稳定性差、容易脱附、易受温度变化影响等不足。化学吸附材料主要包括硅胶、合成纤维、树脂、利用生物化学以及高分子合成的分子印迹聚合物等。常用的生物吸附材料有阔叶植物，真菌、土壤和水中的微生物等。但是，目前还缺少针对煤化工废水深度处理的吸附材料。

在微生物降解有机物的过程中，需要磷营养元素的参与，煤化工废水中所含有的磷无法满足微生物的要求，但是具有缓释磷功能的吸附剂可以满足这一要求。为增强吸附剂对煤化工废水进行深度处理的效果，需要开发新型的吸附反应器。同时，将反应器的开发和与之相匹配的吸附材料制备相结合进行，使吸附材料的吸附效率得到充分发挥是目前研究的重点之一。目前，还缺少将反应器的开发和与之相匹配的吸附材料制备相结合方面的研究。

发明内容

本发明的目的是提供深度处理煤化工废水的吸附-再生流化床。本发明的具体内容如下：

深度处理煤化工废水的吸附-再生流化床由进水口(1)、多功能吸附剂(2)、分离斗(3)、连接管(4)、出水口(5)、转轴(6)、扇叶(7)、反应器主体(8)组成。反应器主体(8)由前平顶锥、中部空心圆柱体和后平顶锥三部分组成，在空心圆柱体的前段上部开口。进水口(1)位于反应器主体(8)的外部前端；连接管(4)位于反应器主体(8)的外部后端；多功能吸附剂(2)、转轴(6)和扇叶(7)在反应器主体(8)的内部，且扇叶(7)位于转轴(6)上，随转轴旋转而转动；多功能吸附剂(2)与水流一起在反应器主体内部运动；分离斗(3)与连接管(4)相连，分离斗(3)的底端出口与反应器主体(8)的开口处相连；出水口(5)位于分离斗(3)的下部集水区。

其中，所述多功能吸附剂由如下方法制备：

(1)将100mL浓度为0.35mol／L的NH₄HCO₃溶液和100mL浓度为0.62mol／L的NH₄H₂PO₄混合均匀，得到混合液A1，然后用浓度为0.01mol／L的NH₄OH溶液和浓度为0.01mol／L的盐酸溶液调节混合液A1的pH值为9.0，得混合液A；

(2)将200mL混合液A在搅拌条件下缓慢滴加到300mL浓度为0.025mol／L的Ca(NO₃)₂溶液中，得到混合液B；

(3)向混合液B中逐滴加入浓HNO₃至澄清，得到混合液C；

(4)用浓度为0.01mol／L的NaOH溶液和浓度为0.01mol／L的盐酸溶液调节混合液C的pH值为3.5，得到混合液D；

(5)向混合液D中加入100mL浓度为1.1mol／L的NH₄Cl水溶液，混合均匀后得到混合液E；

(6)向混合液E中加入50mL浓度为0.15mol／L的乙二胺四乙酸钙钾溶液，混合均匀后得到混合液F；

(7)将200mL质量分数为11.5％的苯乙烯氯仿溶液、40mL质量分数为9.5％的二乙烯苯氯仿溶液和40mL质量分数为1.5％的偶氮二异丁腈氯仿溶液充分混合，得到混合液M；

(8)将70mL混合液F在1000r／min搅拌条件下滴加到混合液M中，然后在1000r／min条件下搅拌8min，得到混合液o；

(9)将420mL混合液O在1000r／min搅拌条件下滴加到210mL质量分数为5.5％的聚乙烯醇溶液中，然后在1000r／min条件下搅拌8min，得到混合液P；

(10)将1380mL质量分数为0.7％的聚乙烯醇溶液加入到混合液P中，在1000r／min条件下搅拌7～8h，然后在转速为6000r／min条件下进行离心分离，然后用去离子水洗涤3次，冷冻干燥得到具有磷缓释功能的吸附剂；

(11)将步骤(10)得到的吸附剂在石油烃降解菌培养液中培养24h，使石油烃降解菌吸附固定在吸附剂上，其中石油烃降解菌培养液的含菌量为5x10¹⁰CFU／ml，培养液的组成为：NH₄NO₃：2.0g·L^-1，NaCl：10.5g／L，KH₂PO₄：2.5g·L^-1，FeCl₃：0.10g·L^-1，MgSO₄：3.5g·L^-1，CaCl₂.2H₂O：0.15g·L^-1；

(12)将步骤(11)得到的吸附剂取出风干，即可得到多功能吸附剂。

本发明的有益效果是，该吸附-再生流化床对煤化工废水进行深度处理时效率高、成本低、操作简单。

附图说明

附图1是深度处理煤化工废水的吸附-再生流化床的透视图。附图1中1为进水口，2为多功能吸附剂，3为分离斗，4为连接管，5为出水口，6为转轴，7为扇叶，8为反应器主体。具体实施方式

实施例

(1)深度处理煤化工废水的吸附-再生流化床的制备过程如下：

反应器主体采用不锈钢材料制作而成，反应器主体两端平顶锥上底直径为15cm，下底为30cm，腰长为25cm，中部空心圆柱体直径30cm，长度120cm，且前端上部开口，开口弧度为从垂直中心线算起，左右各45°，开口长度为10cm。进水口直径10cm，长度15cm，位于反应器主体前端平顶锥上部，距离上底斜线距离3cm。连接管分为两部分，横向连接管和纵向连接管，纵向连接管直径10cm，长度25cm，位于反应器主体后端平顶锥上部，距离上底斜线距离3cm，横向连接管距离连接管顶部2cm，直径5cm，长度10cm，其另一端与分离斗上部分离区底部相连。分离斗由两部分构成，上部为分离区，下部为集水区，分离区长度120cm，宽度15cm，高度10cm，分离区的前后及右侧均为挡板，下部为20目不锈钢透水板，倾斜置于反应器主体上方，且末端多功能吸附剂出口与反应器主体前段开口处对齐。集水区为楔形，长度为50cm，宽度15cm，最大高度10cm，与分离区相连，且位于分离区下部，下部挡板水平放置，右侧挡板连接出水口，出水口直径5cm，长度5cm。转轴位于反应器主体的中心线上，其两端与反应器主体锥顶相连，长度170cm，直径3cm。扇叶位于转轴上，其扇面半径10cm，蛇形缠绕于转轴上，缠绕直线距离120cm。

(2)多功能吸附剂由如下过程制备：

将100mL浓度为0.35mol／L的NH₄HCO₃溶液和100mL浓度为0.62mol／L的NH₄H₂PO₄混合均匀，得到混合液A1，然后用浓度为0.01mol／L的NH₄OH溶液和浓度为0.01mol／L的盐酸溶液调节混合液A1的pH值为9.0，得混合液A；将200mL混合液A在搅拌条件下缓慢滴加到300mL浓度为0.025mol／L的Ca(NO₃)₂溶液中，得到混合液B；向混合液B中逐滴加入浓HNO₃至澄清，得到混合液C；用浓度为0.01mol／L的NaOH溶液和浓度为0.01mol／L的盐酸溶液调节混合液C的pH值为3.5，得到混合液D；向混合液D中加入100mL浓度为1.1mol／L的NH₄Cl水溶液，混合均匀后得到混合液E；向混合液E中加入50mL浓度为0.15mol／L的乙二胺四乙酸钙钾溶液，混合均匀后得到混合液F；

将200mL质量分数为11.5％的苯乙烯氯仿溶液、40mL质量分数为9.5％的二乙烯苯氯仿溶液和40mL质量分数为1.5％的偶氮二异丁腈氯仿溶液充分混合，得到混合液M；

将60mL混合液F在1000r／min搅拌条件下滴加到混合液M中，然后在1000r／min条件下搅拌8min，得到混合液O；

将420mL混合液O在1000r／min搅拌条件下滴加到210mL质量分数为5.5％的聚乙烯醇溶液中，然后在1000r／min条件下搅拌8min，得到混合液P；

将1380mL质量分数为0.7％的聚乙烯醇溶液加入到混合液P中，在1000r／min条件下搅拌7～8h，然后在转速为6000r／min条件下进行离心分离，然后用去离子水洗涤3次，冷冻干燥得到具有氮磷缓释功能的吸附剂；

将具有氮磷缓释功能的吸附剂在石油烃降解菌培养液中培养24h取出风干，即可得到多功能吸附剂。

(3)降解实验

运用本发明得到的吸附-再生流化床对煤化工废水进行了吸附-生物降解试验，结果表明该吸附-再生流化床能够高效去除煤化工废水中的多种难降解有机化合物，当进水COD为124mg/L时，连续运行20天，处理后出水中的COD均能降低到37mg/L以下。

Claims (1)

1.一种深度处理煤化工废水的吸附-再生流化床，其特征在于，该流化床由进水口、多功能吸附剂、分离斗、连接管、出水口、转轴、扇叶、反应器主体组成；反应器主体由前平顶锥、中部空心圆柱体和后平顶锥三部分组成，在空心圆柱体的前段上部开口；进水口位于反应器主体的外部前端；连接管位于反应器主体的外部后端；多功能吸附剂、转轴和扇叶在反应器主体的内部，且扇叶位于转轴上，随转轴旋转而转动；多功能吸附剂与水流一起在反应器主体内部运动；分离斗与连接管相连，分离斗的底端出口与反应器主体的开口处相连；出水口位于分离斗的下部集水区；其中，多功能吸附剂由如下方法制备：

(1)将100mL浓度为0.35mol／L的NH₄HCO₃溶液和100mL浓度为0.62mol／L的NH₄H₂PO₄混合均匀，得到混合液A1，然后用浓度为0.01mol／L的NH₄OH溶液和浓度为0.01mol／L的盐酸溶液调节混合液A1的pH值为9.0，得混合液A；

(2)将200mL混合液A在搅拌条件下缓慢滴加到300mL浓度为0.025mol／L的Ca(NO₃)₂溶液中，得到混合液B；

(3)向混合液B中逐滴加入浓HNO₃至澄清，得到混合液C；

(4)用浓度为0.01mol／L的NaOH溶液和浓度为0.01mol／L的盐酸溶液调节混合液C的pH值为3.5，得到混合液D；

(5)向混合液D中加入100mL浓度为1.1mol／L的NH₄Cl水溶液，混合均匀后得到混合液E；

(6)向混合液E中加入50mL浓度为0.15mol／L的乙二胺四乙酸钙钾溶液，混合均匀后得到混合液F；

(7)将200mL质量分数为11.5％的苯乙烯氯仿溶液、40mL质量分数为9.5％的二乙烯苯氯仿溶液和40mL质量分数为1.5％的偶氮二异丁腈氯仿溶液充分混合，得到混合液M；

(8)将70mL混合液F在1000r／min搅拌条件下滴加到混合液M中，然后在1000r／min条件下搅拌8min，得到混合液O；

(9)将420mL混合液O在1000r／min搅拌条件下滴加到210mL质量分数为5.5％的聚乙烯醇溶液中，然后在1000r／min条件下搅拌8min，得到混合液P；

(10)将1380mL质量分数为0.7％的聚乙烯醇溶液加入到混合液P中，在1000r／min条件下搅拌7～8h，然后在转速为6000r／min条件下进行离心分离，然后用去离子水洗涤3次，冷冻干燥得到具有磷缓释功能的吸附剂；

(11)将步骤(10)得到的吸附剂在石油烃降解菌培养液中培养24h，使石油烃降解菌吸附固定在吸附剂上，其中石油烃降解菌培养液的含菌量为5×10¹⁰CFU／ml，培养液的组成为：NH₄NO₃：2.0g.L^-1，NaCl：10.5g／L，KH₂PO₄：2.5g·L^-1，FeCl₃：0.10g·L^-1，MgSO₄：3.5g·L^-1，CaCl₂.2H₂O：0.15g·L^-1；

(12)将步骤(11)得到的吸附剂取出风干，即可得到多功能吸附剂。

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