CN104058540B - 一种含高浓度有机物、无机盐废水的处理方法 - Google Patents

一种含高浓度有机物、无机盐废水的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种含高浓度有机物、无机盐废水的处理方法，包括以下步骤：将废水引入过滤器、反渗透膜装置进行处理，得到产水和浓水；将浓水引入鸟粪石反应器，然后向鸟粪石反应器加入适量镁盐、MgO和磷酸盐，得到农业肥料和中浓水；将中浓水引入石墨烯吸附塔进行吸附过滤，去除油污等有机物；将除油后的中浓水引入蒸发器中，得到结晶固体粉末和混合气体；将混合气体引入气膜分离器分离得到纯水和增浓的混合气体；将增浓的混合气体引入冷凝器进行冷凝处理，得到水和不凝气体；将不凝气体引入微波紫外催化反应器分解得到CO2、H2O。本发明能有效处理含高浓度有机物、无机盐废水，工艺简单，环境污染少，变废为宝。

Description

一种含高浓度有机物、无机盐废水的处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种含高浓度有机物、无机盐废水的处理方法。
背景技术
目前我国生态环境呈恶化态势，部分生态脆弱地区或无环境容量地区已对企业的总量进行控制，甚至禁止排放污水，以使水生态逐步恢复原有的水体功能。
无论是深度处理膜滤产生的高浓废水还是其它方式产生的高浓废水如果得不到妥善处理，势必会造成超标排放而污染水环境。当前对含油污等有机物、无机盐等高浓废水尚无低成本的处理方法，通常要通过多次蒸发和反渗透浓缩，残留的浓废液外发处理，若不允许外发则需把废液完全蒸发，但这势必造成极高昂的处理费用，因此，业内亟需提供一种能有效处理含高浓度有机物无机盐废水的处理方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种含高浓度有机物、无机盐废水的处理方法，其工艺简单，成本低，环境污染少，变废为宝。
本发明的目的通过以下技术措施实现。
一种含高浓度有机物、无机盐废水的处理方法，包括以下步骤：
步骤A、将含高浓度有机物、无机盐废水引入过滤器进行过滤，去除废水中的颗粒物，得到滤液；
步骤B、将滤液引入反渗透膜装置进行处理，得到产水和高浓有机物、无机盐浓水，产水直接回收利用；
步骤C、将高浓有机物、无机盐浓水引入鸟粪石反应器，然后向鸟粪石反应器加入适量镁盐、MgO和磷酸盐，高浓有机物、无机盐浓水中Mg：N：P的物质的量之比为1-1.2：1：1，反应10-30分钟，去除氨氮，得到沉淀物和中浓水，过滤，得到农业肥料和中浓水；
步骤D、将中浓水引入石墨烯吸附塔进行吸附过滤，去除中浓水中的油污等有机物；
步骤E、将除油后的中浓水引入蒸发器中，得到结晶固体粉末和混合气体，结晶固体粉末回收利用；
步骤F、将混合气体引入气膜分离器分离得到纯水和增浓的混合气体；
步骤G、将增浓的混合气体引入冷凝器进行冷凝处理，得到水和不凝气体；所述冷凝器为水冷式冷凝器；
步骤H、将不凝气体引入微波紫外催化反应器中进行催化分解，得到CO2、H2O等无毒无害小分子物质。
本发明的步骤A中的过滤器采用常规过滤器即可，去除含高浓度有机物、无机盐废水的处理方法中的悬浮物或颗粒物；该过滤器的过滤网的孔径为10-100μm。优选地，过滤网的孔径为20-50μm。
其中，所述步骤A中，所述含高浓度有机物、无机盐废水，COD不小于1000mg/L，BOD与COD的比值为0.01-0.1，pH为5-10，废水盐分不小于1%，含氨氮不小于1000mg/L。
其中，所述步骤E中还包括有升温处理工序，将除油后的中浓水先引入冷凝器，冷凝器放出的热量与除油后的中浓水进行换热，除油后的中浓水被加热为升温浓水，然后将升温浓水引入蒸发器，得到结晶固体粉末和混合气体，有利于降低蒸发能耗，环境污染少。
其中，所述步骤C中，所述镁盐为MgCl2和MgSO4中的一种或两种的混合物，所述磷酸盐为Na2HPO4、NaH2PO4或Na3PO4。
其中，所述步骤C中，镁盐和MgO的物质的量之比为2-5:1。优选地，镁盐和MgO的物质的量之比为2:1。
其中，所述步骤D中，石墨烯吸附塔内填充有石墨烯微片或石墨烯海绵材料，所述石墨烯海绵的密度为0.15-1mg/cm3，孔隙率为98-99%，所述石墨烯微片是由碳层数多于3层、厚度在1-100纳米的超薄的石墨烯层状堆积体。
所述的石墨烯海绵用于吸收有机溶剂或者油脂，具有吸附能力强、吸附速度快的特点。优选地，该石墨烯海绵的密度为0.15-1mg/cm3之间，孔隙率为98-99%。石墨烯微片（GrapheneNanoplatelets)是指碳层数多于3层、厚度在1-100纳米范围内的超薄的石墨烯层状堆积体。石墨烯微片保持了石墨原有的平面型碳六元环共轭晶体结构，具有优异的机械强度、导电、导热性能，以及良好的润滑、耐高温和抗腐蚀特性。相对于普通石墨，石墨烯微片的厚度处在纳米尺度范围内，但其径向宽度可以达到数个到数十个微米，具有超大的形状比（直径/厚度比）。
其中，所述步骤B中，所述反渗透膜装置中的渗透膜为特种抗污染膜；所述步骤E中，所述蒸发器由太阳能、风能、空气能或燃料燃烧发电的发电设备供电；所述步骤F中，所述气膜分离器为中空纤维膜或板式膜材料组成的气膜分离装置。
本发明的反渗透膜装置中的渗透膜为特种抗污染膜，特种抗污染膜是SuperReverseOsmosismembrane的缩写，简称SRO膜，是一种超级反渗透净水技术。一般的反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液（产水）；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液（有机物、无机盐浓水）。
其中，所述步骤H中，采用内置微波激发波长185nm紫外光及石墨烯复合催化材料的分解装置对不凝气进行吸附催化分解，得到CO2、H2O等小分子物质。其中，所述石墨烯复合催化材料为负载有金属盐催化剂的多层石墨烯微片材料。
本发明的微波紫外催化反应器通过内置微波激发波长185nm紫外光和负载有金属盐催化剂的多层石墨烯微片材料，对冷凝器处理后产生的不凝气体进行充分催化分解，形成无毒无害的小分子物质，不会产生二次环境污染。
本发明有益效果为：
（1）本发明能彻底分解含高浓度有机物、无机盐废水，使之转变为纯水和杂用水得以回用，还能回收有价值的物料，如油份、氨氮沉淀物、结晶固体粉末等，环境污染少，资源循环利用率高。
（2）含高浓度有机物、无机盐废水先经过滤器去除颗粒物，再采用反渗透膜装置处理分别得到产水和有机物、无机盐浓水，产水COD小于60ppm，COD指标已达标，符合排放标准，能够直接排放或者回收利用。
（3）反渗透膜装置处理后的高浓水通过鸟粪石反应器去除大部分氨氮，并对鸟粪石沉淀物进行固液分离后做农肥用于林木和花卉盘景等种植，变废为宝，经济效益高。
（4）本发明利用石墨烯吸附塔将废水中的油份进行收集，使油污等有机物与中浓水分离，有利于中浓水的后加工，且石墨烯吸附塔内置石墨烯海绵材料或石墨烯微片材料等石墨烯吸附材料，在挤压或抽真空作用下，石墨烯吸附材料具有可循环使用的特性，能把石墨烯材料中吸附的油污等挤出，从而实现石墨烯吸附材料的再生，再生后的石墨烯材料对油类等非极性物质的吸附效率几乎不变，其吸附再生性能高效、稳定，除油污效果好，减少环境污染。
（5）本发明通过利用太阳能等可再生能源，以及预热高浓废水的方式，将除油后的中浓水加热成升温浓水，减少蒸发能耗，消除蒸发过程污染气体对环境的影响。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，见图1。
实施例1。
一种含高浓度有机物、无机盐废水的处理方法，包括以下步骤：
步骤A、将含高浓度有机物、无机盐废水引入过滤器进行过滤，去除废水中的颗粒物，得到滤液；所述含高浓度有机物、无机盐废水，COD1000mg/L，BOD与COD的比值为0.01，pH为5，废水盐分为1%，含氨氮1000mg/L；
步骤B、将滤液引入反渗透膜装置进行处理，得到产水和高浓有机物、无机盐浓水，产水直接回收利用；所述反渗透膜装置中的渗透膜为SRO膜；
步骤C、将高浓有机物、无机盐浓水引入鸟粪石反应器，然后向鸟粪石反应器加入适量镁盐、MgO和磷酸盐，高浓有机物、无机盐浓水中Mg：N：P的物质的量之比为1：1：1，反应10分钟，去除氨氮，得到沉淀物和中浓水，过滤，得到农业肥料和中浓水；所述镁盐为MgCl2，所述磷酸盐为Na2HPO4；镁盐和MgO的物质的量之比为2:1；
步骤D、将中浓水引入石墨烯吸附塔进行吸附过滤，去除中浓水中的油污等有机物；石墨烯吸附塔内填充有石墨烯微片材料，所述石墨烯微片是由碳层数多于3层、厚度在1-100纳米的超薄的石墨烯层状堆积体；
步骤E、将除油后的中浓水引入蒸发器中，得到结晶固体粉末和混合气体，结晶固体粉末回收利用；所述蒸发器由太阳能、风能、空气能或燃料燃烧发电的发电设备供电；
步骤F、将混合气体引入气膜分离器分离得到纯水和增浓的混合气体；所述气膜分离器为中空纤维膜材料组成的气膜分离装置；
步骤G、将增浓的混合气体引入冷凝器进行冷凝处理，得到水和不凝气体；
步骤H、将不凝气体引入微波紫外催化反应器中进行催化分解，得到CO2、H2O等无毒无害小分子物质，微波紫外催化反应器采用内置微波激发波长185nm紫外光及石墨烯复合催化材料的分解装置对不凝气进行吸附催化分解，所述石墨烯复合催化材料为负载有金属盐催化剂的多层石墨烯微片材料。
实施例2。
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例的步骤E中还包括有升温处理工序，将除油后的中浓水先引入冷凝器，除油后的中浓水被加热为升温浓水，然后将升温浓水引入蒸发器，得到结晶固体粉末和混合气体。
本实施例的其余部分与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例3。
一种含高浓度有机物、无机盐废水的处理方法，包括以下步骤：
步骤A、将含高浓度有机物、无机盐废水引入过滤器进行过滤，去除废水中的颗粒物，得到滤液；所述含高浓度有机物、无机盐废水，COD1500mg/L，BOD与COD的比值为0.05，pH为7，废水盐分2%，含氨氮1300mg/L；
步骤B、将滤液引入反渗透膜装置进行处理，得到产水和高浓有机物、无机盐浓水，产水直接回收利用；所述反渗透膜装置中的渗透膜为SRO膜；
步骤C、将高浓有机物、无机盐浓水引入鸟粪石反应器，然后向鸟粪石反应器加入适量镁盐、MgO和磷酸盐，高浓有机物、无机盐浓水中Mg：N：P的物质的量之比为1.1：1：1，反应20分钟，去除氨氮，得到沉淀物和中浓水，过滤，得到农业肥料和中浓水；所述镁盐为MgSO4，所述磷酸盐为NaH2PO4；镁盐和MgO的物质的量之比为3:1；
步骤D、将中浓水引入石墨烯吸附塔进行吸附过滤，去除中浓水中的油污等有机物；石墨烯吸附塔内填充有石墨烯海绵材料，所述石墨烯海绵的密度为1mg/cm3，孔隙率为99%；
步骤E、将除油后的中浓水引入蒸发器中，得到结晶固体粉末和混合气体，结晶固体粉末回收利用；所述蒸发器由太阳能、风能、空气能或燃料燃烧发电的发电设备供电；
步骤F、将混合气体引入气膜分离器分离得到纯水和增浓的混合气体；所述气膜分离器为中空板式膜材料组成的气膜分离装置；
步骤G、将增浓的混合气体引入冷凝器进行冷凝处理，得到水和不凝气体；
步骤H、将不凝气体引入微波紫外催化反应器中进行催化分解，得到CO2、H2O等无毒无害小分子物质，微波紫外催化反应器采用内置微波激发波长185nm紫外光及石墨烯复合催化材料的分解装置对不凝气进行吸附催化分解，所述石墨烯复合催化材料为负载有金属盐催化剂的多层石墨烯微片材料。
实施例4。
本实施例与实施例3的不同之处在于：本实施例的步骤E中还包括有升温处理工序，将除油后的中浓水先引入冷凝器，除油后的中浓水被加热为升温浓水，然后将升温浓水引入蒸发器，得到结晶固体粉末和混合气体。
本实施例的其余部分与实施例3相同，这里不再赘述。
实施例5。
一种含高浓度有机物、无机盐废水的处理方法，包括以下步骤：
步骤A、将含高浓度有机物、无机盐废水引入过滤器进行过滤，去除废水中的颗粒物，得到滤液；所述含高浓度有机物、无机盐废水，COD1800mg/L，BOD与COD的比值为0.1，pH为10，废水盐分3%，含氨氮1500mg/L；
步骤B、将滤液引入反渗透膜装置进行处理，得到产水和高浓有机物、无机盐浓水，产水直接回收利用；所述反渗透膜装置中的渗透膜为SRO膜；
步骤C、将高浓有机物、无机盐浓水引入鸟粪石反应器，然后向鸟粪石反应器加入适量镁盐、MgO和磷酸盐，高浓有机物、无机盐浓水中Mg：N：P的物质的量之比为1.2：1：1，反应30分钟，去除氨氮，得到沉淀物和中浓水，过滤，得到农业肥料和中浓水；所述镁盐为MgCl2和MgSO4以质量比为1：1的混合物，所述磷酸盐为Na3:1O4；镁盐和MgO的物质的量之比为5:1；
步骤D、将中浓水引入石墨烯吸附塔进行吸附过滤，去除中浓水中的油污等有机物；石墨烯吸附塔内填充有石墨烯海绵材料，所述石墨烯海绵的密度为0.5mg/cm3，孔隙率为98%；
步骤E、将除油后的中浓水引入蒸发器中，得到结晶固体粉末和混合气体，结晶固体粉末回收利用；所述蒸发器由太阳能、风能、空气能或燃料燃烧发电的发电设备供电；
步骤F、将混合气体引入气膜分离器分离得到纯水和增浓的混合气体；所述气膜分离器为中空纤维膜材料组成的气膜分离装置；
步骤G、将增浓的混合气体引入冷凝器进行冷凝处理，得到水和不凝气体；
步骤H、将不凝气体引入微波紫外催化反应器中进行催化分解，得到CO2、H2O等无毒无害小分子物质，微波紫外催化反应器采用内置微波激发波长185nm紫外光及石墨烯复合催化材料的分解装置对不凝气进行吸附催化分解，所述石墨烯复合催化材料为负载有金属盐催化剂的多层石墨烯微片材料。
实施例6。
本实施例与实施例5的不同之处在于：本实施例的步骤E中还包括有升温处理工序，将除油后的中浓水先引入冷凝器，除油后的中浓水被加热为升温浓水，然后将升温浓水引入蒸发器，得到结晶固体粉末和混合气体。
本实施例的其余部分与实施例5相同，这里不再赘述。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种含高浓度有机物、无机盐废水的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤A、将含高浓度有机物、无机盐废水引入过滤器进行过滤，去除废水中的颗粒物，得到滤液；
步骤B、将滤液引入反渗透膜装置进行处理，得到产水和高浓有机物、无机盐浓水，产水直接回收利用；
步骤C、将高浓有机物、无机盐浓水引入鸟粪石反应器，然后向鸟粪石反应器加入适量镁盐、MgO和磷酸盐，高浓有机物、无机盐浓水中Mg：N：P的物质的量之比为1-1.2：1：1，反应10-30分钟，去除氨氮，得到沉淀物和中浓水，过滤，得到农业肥料和中浓水；
步骤D、将中浓水引入石墨烯吸附塔进行吸附过滤，去除中浓水中的油污有机物；
步骤E、将除油后的中浓水引入蒸发器中，得到结晶固体粉末和混合气体，结晶固体粉末回收利用；
步骤F、将混合气体引入气膜分离器分离得到纯水和增浓的混合气体；
步骤G、将增浓的混合气体引入冷凝器进行冷凝处理，得到水和不凝气体；
步骤H、将不凝气体引入微波紫外催化反应器中进行催化分解，得到CO2、H2O无毒无害小分子物质；
所述步骤A中，所述含高浓度有机物、无机盐废水，COD不小于1000mg/L，BOD与COD的比值为0.01-0.1，pH为5-10，废水盐分不小于1%，含氨氮不小于1000mg/L。
2.根据权利要求1所述的一种含高浓度有机物、无机盐废水的处理方法，其特征在于：所述步骤E中还包括有升温处理工序，将除油后的中浓水先引入冷凝器，除油后的中浓水被加热为升温浓水，然后将升温浓水引入蒸发器，得到结晶固体粉末和混合气体。
3.根据权利要求1所述的一种含高浓度有机物、无机盐废水的处理方法，其特征在于：所述步骤C中，所述镁盐为MgCl2和MgSO4中的一种或两种的混合物，所述磷酸盐为Na2HPO4、NaH2PO4或Na3PO4。
4.根据权利要求3所述的一种含高浓度有机物、无机盐废水的处理方法，其特征在于：所述步骤C中，镁盐和MgO的物质的量之比为2-5:1。
5.根据权利要求1所述的一种含高浓度有机物、无机盐废水的处理方法，其特征在于：所述步骤D中，石墨烯吸附塔内填充有石墨烯微片或石墨烯海绵材料，所述石墨烯海绵的密度为0.15-1mg/cm3，孔隙率为98-99%，所述石墨烯微片是由碳层数多于3层、厚度在1-100nm的超薄的石墨烯层状堆积体。
6.根据权利要求1所述的一种含高浓度有机物、无机盐废水的处理方法，其特征在于：所述步骤B中，所述反渗透膜装置中的渗透膜为特种抗污染膜；所述步骤E中，所述蒸发器由太阳能、风能、空气能或燃料燃烧发电的发电设备供电；所述步骤F中，所述气膜分离器为中空纤维膜或板式膜材料组成的装置。
7.根据权利要求1所述的一种含高浓度有机物、无机盐废水的处理方法，其特征在于：所述步骤H中，采用内置微波激发波长185nm紫外光及石墨烯复合催化材料的分解装置对不凝气进行吸附催化分解，得到CO2、H2O小分子物质。
8.根据权利要求7所述的一种含高浓度有机物、无机盐废水的处理方法，其特征在于：所述石墨烯复合催化材料为负载有金属盐催化剂的多层石墨烯微片材料。
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