CN104355466A - 一种甲醚化废水的净化处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种甲醚化废水的净化处理工艺，包括将所述甲醚化废水依次进行铁碳反应处理、芬顿反应处理、絮凝反应处理和活性炭吸附处理。本发明将铁碳反应、芬顿反应、絮凝反应以及活性炭吸附处理进行合理的组合，相互间协调合作，达到了协同增效的作用，最大化的提高甲醚化废水的处理效果，降低废水的COD含量和有机物浓度，提高出水水质。

Description

一种甲醚化废水的净化处理工艺
技术领域
本发明涉及废水处理技术和环保技术领域，具体涉及一种甲醚化废水的净化处理工艺。
背景技术
甲醚作为一种化工原料和清洁燃料，倍受企业的关注，已有越来越多的企业生产甲醚。然而，在甲醚生产过程中，会产生大量的废水。由于废水水质会因生产工艺的不同而存在较大差异，所以相应的废水处理工艺也会有所不同。
目前，上述废水的处理方法主要有：物理法、化学法和生物法等，具体又包括吸附法、萃取法、氧化法和电解法等。
李尔炀等在2003年2期《环境科学与技术》杂志中发表了题目为“工程菌处理高纯二甲醚生产废水的研究”的论文，介绍了生物法取得的一些新进展以及此种方法对二甲醚废水的处理效果，但也提及了生物法的一些弊端，如：生物法直接处理通常并不适用，大多数情况下都要经过一定的预处理。
肖羽堂等在2009年24期《中国给水排水》杂志中发表了题目为“二甲醚生产废水的深度处理及回用”的论文，采用水解酸化+接触氧化+混凝沉淀+富氧生物活性炭+UV消毒的组合工艺处理二甲醚废水，混凝沉淀出水的水质满足绿化用水要求，富氧生物活性炭处理的出水水质满足洗车及景观用水要求，实现了二甲醚生产废水的零排放。但此种方法存在工艺流程复杂，操作费用高，处理负荷低等缺点。
薛耿等在2010年1期《污染防治技术》杂志中发表了题目为“好氧+物化组合工艺处理甲醇废水的工程应用研究”的论文，介绍了接触氧化+混凝沉淀+过滤+消毒的组合工艺在处理二甲醚生产废水中的应用，经处理后的出水水质可以达到国家循环冷却水系统补充水水质的标准，可用作循环水系统的补充用水。
公开号为CN102976561A的发明专利申请，公开了一种处理含酚苯甲醚生产废水的工艺，该工艺采用气浮+萃取+膜生物反应器+催化氧化工艺对该类废水进行处理，获得的出水水质满足国家水质标准，但存在运行费用高，操作复杂，反应条件苛刻等问题。
发明内容
本发明提供了一种甲醚化废水的净化处理工艺，该工艺操作简单、可有效降低甲醚衍生物生产过程中产生的废水的COD和有机物浓度。
一种甲醚化废水的净化处理工艺，包括将所述甲醚化废水依次进行铁碳反应处理、芬顿反应处理、絮凝反应处理和活性炭吸附处理。
本发明所处理的废水为甲醚衍生物生产过程中产生的废水，该废水中存在大量难生物降解的酚、甲醇和甲醚等污染物，废水组分复杂，COD含量高，有机物浓度高，可生化性差。
所述铁碳反应处理的过程为：调节甲醚化废水的pH值在2.5～3之间，向废水中加入铁碳球并进行曝气，反应时间为6～8小时。
铁碳球加入废水后，铁碳球和废水之间可以形成无数个原电池，发生铁碳反应，即铁碳微电解反应。在废水底部添加曝气装置，进行曝气，可以使铁碳球与废水之间充分反应。通常情况下，铁碳反应时间为6～8小时，在此期间若废水的pH值上升，需要回调酸，以便废水的pH值维持在2.5～3之间，确保铁碳反应完全。
铁碳球的粒径大小和比表面积大小均会影响铁碳反应的效果，进而影响絮凝、混凝效果；并且针对废水中不同的污染物种类和浓度，采用的铁碳球粒径也不同。作为优选，所述铁碳球的粒径为15mm～35mm。更优选，所述铁碳球的不同粒径的重量配比为：15～20mm∶21～25mm∶26～30mm∶31～35mm＝0.3～0.5∶0.5～0.8∶1∶0.4～0.6。
作为优选，所述铁碳球的组分重量比为：铁∶碳∶催化剂＝0.6～0.7∶0.25～0.35∶0.05～0.1。作为优选，所述催化剂为铜粉、铅粉和稀土金属Gd中的一种。所述芬顿反应处理的过程为：向铁碳反应后的废水中加入质量浓度为30％的双氧水，40～50℃条件下，反应1～2小时。双氧水可被铁碳反应过程中产生的Fe2+催化分解产生·OH，其为强氧化剂，氧化电位达到2.8V，可通过电子转移等途径将废水中的有机物氧化分解成小分子；与此同时，Fe2+被氧化成Fe3+，产生混凝沉淀，去除大量有机物，以达到水质净化的目的。作为优选，所述双氧水与甲醚化废水质量比为0.5％～1％。
所述絮凝反应处理的过程为：向芬顿反应后的废水中加入可溶性碱溶液，调节废水的pH值为9～10。可溶性碱溶液可以为氢氧化钠或氢氧化钾。废水中加入可溶性碱溶液后可沉淀废水中残留的大量Fe3+和Fe2+，使其形成Fe(OH)3胶体，该胶体在形成沉降物时，可将废水中细微的悬浮物和小颗粒作为晶核或吸附质予以捕获而与其一同沉降下来，从而达到净化水质的作用。为达到絮凝效果，pH调节完成后，还可通过先快速搅拌后慢速搅拌的方式，促使小颗粒有效碰撞形成大颗粒物质，并沉降下来。
经过上述反应处理后，向废水中加入活性炭进行吸附，可以吸附小分子有机物，从而进一步净化水质。作为优选，所述活性炭与甲醚化废水的质量比为0.1％～0.3％。
本发明处理工艺中铁碳反应处理、芬顿反应处理、絮凝反应处理和活性炭吸附处理的处理顺序非常重要，不可颠倒。活性炭的吸附处理必须放置在整个工艺的最后一步，否者活性炭会因吸附大量絮凝沉淀物而丧失其吸附小分子有机物的功效，影响最终的出水水质。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明将铁碳反应、芬顿反应、絮凝反应以及活性炭吸附处理进行合理的组合，相互间协调合作，达到了协同增效的作用，最大化的提高甲醚化废水的处理效果，降低废水的COD含量和有机物浓度，提高出水水质；
(2)本发明采用的工艺手段操作简单、环保节能、成本低廉。
附图说明
图1为本发明甲醚化废水的净化处理工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
某化工厂的甲醚化废水原水组成为：COD＝39870mg/L，pH＝11；
一种甲醚化废水的净化处理工艺，包括以下步骤：
(1)向废水中加入与甲醚化废水质量比为0.38％的质量份数为98％的浓硫酸，调节废水的pH值在2.5～3之间，加入过量的粒径范围为15～35mm的铁碳球，发生铁碳反应；并向废水中进行曝气，使铁碳球和废水之间充分反应，反应时间为6个小时；
(2)待步骤(1)反应充分，向废水中加入质量浓度为30％且与甲醚化废水质量比为0.5％的双氧水，发生芬顿反应，反应时间为1小时，温度为40℃；
(3)再加入氢氧化钠溶液调节废水的pH值至9，搅拌、沉降絮凝物质；
(4)最后，向废水中加入与甲醚化废水的质量比为0.3％的活性炭，吸附结束后，获得出水。
经上述工艺处理后排出的水的COD含量降至364.2mg/L。
实施例2
某化工厂的甲醚化废水原水组成为：COD＝39864mg/L，pH＝11；
一种甲醚化废水的净化处理工艺，包括以下步骤：
(1)向废水中加入与甲醚化废水质量比为0.42％的质量份数为98％的浓硫酸，调节废水的pH值在2.5～3之间，加入过量粒径范围为15～35mm的铁碳球，发生铁碳反应，铁碳球由铁、碳和催化剂组成，铁、碳和催化剂的质量比为0.7∶0.35∶0.1，催化剂为铅粉；并向废水中进行曝气，使铁碳球和废水之间充分反应，反应时间为7个小时；
(2)待步骤(1)反应充分，向废水中加入质量浓度为30％且与甲醚化废水质量比为0.8％的双氧水，发生芬顿反应，反应时间为1.5小时，温度为50℃；
(3)再加入氢氧化钾溶液调节废水的pH值至9，搅拌、沉降絮凝物质；
(4)最后，向废水中加入与甲醚化废水的质量比为0.3％的活性炭，吸附结束后，获得出水。
经上述工艺处理后排出的水的COD含量降至343.2mg/L。
实施例3
某化工厂的甲醚化废水原水组成为：COD＝39979mg/L，pH＝11；
一种甲醚化废水的净化处理工艺，包括以下步骤：
(1)向废水中加入与甲醚化废水质量比为0.36％的质量份数为98％的浓硫酸，调节废水的pH值在2.5～3之间，加入过量粒径范围为15～35mm的铁碳球，发生铁碳反应，铁碳球的不同粒径重量配比为：15～20mm∶21～25mm∶26～30mm∶31～35mm＝0.3∶0.8∶1∶0.6；铁碳球由铁、碳和催化剂组成，铁、碳和催化剂的质量比为0.6∶0.25∶0.1，催化剂为铜粉；并向废水中进行曝气，使铁碳球和废水之间充分反应，反应时间为7个小时；
(2)待步骤(1)反应充分，向废水中加入质量浓度为30％且与甲醚化废水质量比为1％的双氧水，发生芬顿反应，反应时间为1.5小时，温度为45℃；
(3)再加入氢氧化钾溶液调节废水的pH值至9，搅拌、沉降絮凝物质；
(4)最后，向废水中加入与甲醚化废水的质量比为0.3％的活性炭，吸附结束后，获得出水。
经上述工艺处理后排出的水的COD含量降至349.2mg/L。
实施例4
某化工厂的甲醚化废水原水组成为：COD＝39986mg/L，pH＝11；
一种甲醚化废水的净化处理工艺，包括以下步骤：
(1)向废水中加入与甲醚化废水质量比为0.53％的质量份数为98％的浓硫酸，调节废水的pH值在2.5～3之间，加入过量粒径范围为15～35mm的铁碳球，发生铁碳反应，铁碳球的不同粒径重量配比为：15～20mm∶21～25mm∶26～30mm∶31～35mm＝0.5∶0.5∶1∶0.4；铁碳球由铁、碳和催化剂组成，铁、碳和催化剂的质量比为0.6∶0.25∶0.1，催化剂为稀土金属Gd；并向废水中进行曝气，使铁碳球和废水之间充分反应，反应时间为7个小时；
(2)待步骤(1)反应充分，向废水中加入质量浓度为30％且与甲醚化废水质量比为0.5％的双氧水，发生芬顿反应，反应时间为1.5小时，温度为45℃；
(3)再加入氢氧化钾溶液调节废水的pH值至10，搅拌、沉降絮凝物质；
(4)最后，向废水中加入与甲醚化废水的质量比为0.3％的活性炭，吸附结束后，获得出水。
经上述工艺处理后排出的水的COD含量降至321.2mg/L。
对比例1
某化工厂的甲醚化废水原水组成为：COD＝39870mg/L，pH＝11；
一种甲醚化废水的净化处理工艺，包括以下步骤：
(1)向废水中加入与甲醚化废水质量比为0.38％的质量份数为98％的浓硫酸，调节废水的pH值在2.5～3之间，加入过量的铁碳球，发生铁碳反应；并向废水中进行曝气，使铁碳球和废水之间充分反应，反应时间为6个小时；
(2)再加入氢氧化钠溶液调节废水的pH值至9，搅拌、沉降絮凝物质；
(3)最后，向废水中加入与甲醚化废水的质量比为0.3％的活性炭，吸附结束后，获得出水。
经上述工艺处理后排出的水的COD含量降至3387.2mg/L。
对比例2
某化工厂的甲醚化废水原水组成为：COD＝39870mg/L，pH＝11；
一种甲醚化废水的净化处理工艺，包括以下步骤：
(1)向废水中加入与甲醚化废水质量比为0.38％的质量份数为98％的浓硫酸，调节废水的pH值在2.5～3之间，加入过量的铁碳球，发生铁碳反应；并向废水中进行曝气，使铁碳球和废水之间充分反应，反应时间为6个小时；
(2)待步骤(1)反应充分，向废水中加入质量浓度为30％且与甲醚化废水质量比为0.5％的双氧水，发生芬顿反应，反应时间为1小时，温度为40℃；
(3)最后，向废水中加入与甲醚化废水的质量比为0.3％的活性炭，吸附结束后，获得出水。
经上述工艺处理后排出的水的COD含量降至4017.0mg/L。
对比例3
某化工厂的甲醚化废水原水组成为：COD＝39870mg/L，pH＝11；
一种甲醚化废水的净化处理工艺，包括以下步骤：
(1)向废水中加入与甲醚化废水的质量比为0.3％的活性炭，吸附悬浮小颗粒和一些小分子有机物；
(2)向废水中加入与甲醚化废水质量比为0.38％的质量份数为98％的浓硫酸，调节废水的pH值在2.5～3之间，加入过量的铁碳球，发生铁碳反应；并向废水中进行曝气，使铁碳球和废水之间充分反应，反应时间为6个小时；
(3)待步骤(2)反应充分，向废水中加入质量浓度为30％且与甲醚化废水质量比为0.5％的双氧水，发生芬顿反应，反应时间为1小时，温度为40℃；
(4)最后，加入氢氧化钠溶液调节废水的pH值至9，搅拌、沉降絮凝物质，获得出水。
经上述工艺处理后排出的水的COD含量降至3342.0mg/L。
对比例4
某化工厂的甲醚化废水原水组成为：COD＝39870mg/L，pH＝11；
一种甲醚化废水的净化处理工艺，包括以下步骤：
(1)向废水中加入与甲醚化废水质量比为0.38％的质量份数为98％的浓硫酸，调节废水的pH值在2.5～3之间，加入过量的铁碳球，发生铁碳反应；并向废水中进行曝气，使铁碳球和废水之间充分反应，反应时间为3个小时；
(2)待步骤(1)反应充分，向废水中加入质量浓度为30％且与甲醚化废水质量比为0.5％的双氧水，发生芬顿反应，反应时间为1小时，温度为40℃；
(3)最后，加入与甲醚化废水的质量比为0.3％的活性炭，并用氢氧化钠溶液调节废水的pH值至9，搅拌、沉降絮凝物质，获得出水。
经上述工艺处理后排出的水的COD含量降至3456.7mg/L。

Claims (10)

1.一种甲醚化废水的净化处理工艺，其特征在于，包括将所述甲醚化废水依次进行铁碳反应处理、芬顿反应处理、絮凝反应处理和活性炭吸附处理。
2.如权利要求1所述的甲醚化废水的净化处理工艺，其特征在于，所述铁碳反应处理的过程为：调节甲醚化废水的pH值在2.5～3之间，向废水中加入铁碳球并进行曝气，反应时间为6～8小时。
3.如权利要求2所述的甲醚化废水的净化处理工艺，其特征在于，所述铁碳球的粒径为15mm～35mm。
4.如权利要求3所述的甲醚化废水的净化处理工艺，其特征在于，所述铁碳球的不同粒径的重量配比为：15～20mm∶21～25mm∶26～30mm∶31～35mm＝0.3～0.5∶0.5～0.8∶1∶0.4～0.6。
5.如权利要求2所述的甲醚化废水的净化处理工艺，其特征在于，所述铁碳球的组分重量比为：铁∶碳∶催化剂＝0.6～0.7∶0.25～0.35∶0.05～0.1。
6.如权利要求5所述的甲醚化废水的净化处理工艺，其特征在于，所述催化剂为铜粉、铅粉和稀土金属Gd中的一种。
7.如权利要求1所述的甲醚化废水的净化处理工艺，其特征在于，所述芬顿反应处理的过程为：向铁碳反应后的废水中加入质量浓度为30％的双氧水，40～50℃条件下，反应1～2小时。
8.如权利要求7所述的甲醚化废水的净化处理工艺，其特征在于，所述双氧水与甲醚化废水质量比为0.5％～1％。
9.如权利要求1所述的甲醚化废水的净化处理工艺，其特征在于，所述絮凝反应处理的过程为：向芬顿反应后的废水中加入可溶性碱溶液，调节废水的pH值为9～10。
10.如权利要求1所述的甲醚化废水的净化处理工艺，其特征在于，所述活性炭与甲醚化废水的质量比为0.1％～0.3％。
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