CN104556500B - 一种彩晶合成废水的预处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种彩晶合成废水的预处理装置及方法，属于废水处理领域。本发明的预处理装置，包括两个调节池、两个混凝沉淀池、两个中间池、两个铁碳反应池；本发明的预处理方法，首先通过两个调节池均质均量高、低浓度废水，然后混凝沉淀、调酸处理、内电解处理后，再次调酸处理、内电解处理，最后再次混凝沉淀。采用本发明的装置及方法预处理的废水能够满足生化处理要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种彩晶合成废水的预处理装置及方法，属于废水处理领域。
背景技术
彩晶合成企业是比较严重的污染企业，在生产过程中使用四氢呋喃(THF)作为有机溶剂，排放的废水主要成分为THF。
THF是一种重要的有机化工原料，具有低毒、低沸点、流动性好等优点，广泛用作反应性溶剂，有“万能溶剂”之称。其也广泛应用于合成树脂和天然树脂加工生产工程塑料、热固和热塑弹性体、制革、医药中间体、粘结剂及多种有机化学反应中。在生产四氢呋喃或者四氢呋喃作为中间产物的其他化工产品生产中所造成的污染并没有引起世界各国的足够重视。在各国重点控制的有毒有机物种类中只有德国巴四氢呋喃列于环境优先污染物“黑名单”中。随着THF工业使用量的快速增长，含THF废水的处理，以及其对人体和环境的影响评价已经受到人们的关注。四氢呋哺是一种有毒、易挥发性杂环类有机物，从结构分析属于难降解物，且对人类健康有极大的危害，单杂环化合物中的吡咯、眯唑以及毗啶等化合物的生物降解性征已经有不同程度的研究与报道。
20世纪80年代人们提出了高级氧化工艺(AOPs)的概念，指出通过反应生成羟基自由基[·OH]是有效地进行难降解污染物的无害化处理的关键步骤。科学工作者开始研究用电化学方法产生氧化性更强、无二次污染的氧化剂，如[·OH]、H2O2和O3等。90年代初，逐渐发展形成了电化学氧化工艺。电化学氧化法通过有催化活性的电极直接或间接产生羟基自由基或强氧化活性物质，从而有效氧化难降解污染物。因在电化学氧化过程中，不需要加入其它化学物质，且不会产生新的污染物质，而被称为“环境友好”技术，以其多种优势有着其它高级氧化工艺所不能比拟的特点。虽然国外电化学氧化法在垃圾渗滤液、制革废水、印染废水、炼油废水、造纸废水等领域的应用研究进展较快，但是至今为止，电化学氧化法在军工废水上的研究和应用还是很少并存在许多未解决的问题，如操作费用过高和处理效率偏低。难生化高浓度有机废水处理的关键是可生化的预处理，不同的预处理方法对不同的废水有一定的适应性和经济性，采用合理的工艺路线将难降解废水中的毒性物质转化为低毒中间产物，再采用处理费用低廉的生化工艺进行后续处理。
铁碳微电解是将铁屑和碳颗粒浸没在酸性废水中时，由于铁和碳之间的电极电位差，在废水中形成无数个微原电池。这些细微电池以电位低的铁成为阳极,电位高的碳做阴极,在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应。通过电化学反应最终降解水中部分有机污染物，反应中，产生了初生态的Fe2+和原子H，它们具有高化学活性,能改变废水中许多有机物的结构和特性,使有机物发生断链、开环等作用，从而直接提高废水的B/C，有利于废水的后续生化处理。
常规设计铁碳微电解装置时，只考虑废水在装置内的停留时间(即难生化有机化合物的还原时间)，忽略了微电解装置在整个还原过程必须保持较低的酸度，结果是随着反应过程的不断进行，pH值逐渐升高，酸度逐渐减小，还原作用逐渐减弱，化合物的还原效率不断下降，造成Fe(OH)3的沉淀析出，导致铁碳床的堵塞或板结。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预处理彩晶合成废水中四氢呋喃(THF)的工艺及其装置，使出水经处理后达到降低废水生物毒性，达到进入生化处理装置的要求。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的一种彩晶合成废水的预处理装置，包括：调节池1、调节池2、混凝沉淀池1、中间池1、铁碳反应池1、中间池2、铁碳反应池2、混凝沉淀池2；
调节池1和调节池2设置相同，调节池1和调节池2的池底均安装曝气搅拌装置，调节池的侧壁划有容量标线，调节池对废水进行均质均量，应对废水水质水量的波动对处理系统带来的冲击；对生产线所排废水进行简单的清污分流，将高、低浓度废水分别收集；
混凝沉淀池1和混凝沉淀池2设置相同，池内设置pH实时监测装置、碱性调节剂投放装置、絮凝剂加药装置及曝气搅拌装置；其中，碱性调节剂投放装置根据pH实时监测装置设置的pH预定范围自动投放碱性调节剂，将废水的pH调整至pH预定范围，池底部设置有泥斗及排泥通道；
中间池1和中间池2设置相同，中间池内设置pH实时监测装置、酸性调节剂投放装置及曝气搅拌装置；其中，酸性调节剂投放装置根据pH实时监测装置设置的pH预定范围自动投放酸碱调节剂，将废水的pH调整至pH预定范围；
铁碳反应池1和铁碳反应池2设置相同，池底部设曝气管和布水器，进水口在池体布水器底部，布水器上端为填料层，出水口设置在填料层上端的池体侧壁；其中，填料采用铁碳内电解填料，粒径10-14mm；
混凝沉淀池1、中间池1、铁碳反应池1、中间池2、铁碳反应池2、混凝沉淀池2之间的进出水口依次通过管路连接；调节池1和调节池2分别通过管路与混凝沉淀池1的进水口相连；混凝沉淀池1和混凝沉淀池2的排泥通道均通过排泥泵管路连接污泥浓缩池。
中间池1另开一个出水口，铁碳反应池2另开一个进水口，中间池1另开的出水口与铁碳反应池2另开的进水口管路连接，当铁碳反应池1内填料达到使用寿命时，关闭中间池1与铁碳反应池1的连接通道，使中间池1的出水直接进入铁碳反应池2内。
中间池2另开一个出水口，混凝沉淀池2另开一个进水口，中间池2另开的出水口与混凝沉淀池2另开的进水口管路连接，当铁碳反应池2内填料达到使用寿命时，关闭中间池2与铁碳反应池2的连接通道，使中间池2的出水直接进入混凝沉淀池2内。
上述两种管路连接使更换铁碳反应池内填料时无需停止处理废水工序。
本发明的一种彩晶合成废水的预处理方法，具体步骤如下：
1)将彩晶合成工艺中产生的含四氢呋喃的高浓度废水排入调节池1、低废水排入调节池2，两个调节池同时进行曝气搅拌，曝气搅拌的气水比为2:1，停留时间8h以上；
2)将经过第1步经过曝气搅拌后两个调节池中的废水通过水泵并按照高浓度废水与低浓度废水体积比1:9的比例排入混凝沉淀池1，利用高浓度废水自身碱度进行废水中和，同时碱性调节剂投放装置在pH实时监测装置控制下，将混凝沉淀池1内的混合废水调节到pH为7.5±0.5，然后絮凝剂加药装置向池内加入聚丙烯酰胺，投加量为2mg/L，同时进行曝气搅拌2h以上，曝气搅拌的气水比为2:1，再沉淀2h以上；然后去除废水中的悬浮物，同时沉淀后的下层污泥通过排泥泵排至污泥浓缩池；
3)将经过第2步沉淀处理后的混合废水排入中间池1，中间池1内的酸性调节剂投放装置在pH实时监测装置控制下，将池内的混合废水调节到pH为3±0.5，同时曝气搅拌2h以上，曝气搅拌的气水比为2:1；
4)将经过第3步调酸处理后的混合废水排入铁碳反应池1进行内电解处理，使水中的氢离子变成活泼氢和有机物进行反应，降低废水的生物毒性，提高其可生化性，同时产生铁离子，铁离子进一步生成氢氧化铁胶体，氢氧化铁胶体具有较好的吸附性能，可吸附大分子有机物，降低废水中的COD和色度，具有还原降解和混凝等作用；同时进行曝气搅拌，曝气搅拌的气水比为10:1，曝气搅拌2h以上；
5)将经过第4步内电解处理后的混合废水排入中间池2，中间池1内的酸性调节剂投放装置在pH实时监测装置控制下，将池内的混合废水调节到pH为3±0.5，同时曝气搅拌2h以上，曝气搅拌的气水比为2:1；
6)将经过第5步调酸处理后的混合废水排入铁碳反应池2进行内电解处理，同时进行曝气搅拌，曝气搅拌的气水比为10:1，曝气搅拌2h以上；
7)将经过第6步内电解处理后的混合废水排入混凝沉淀池2，碱性调节剂投放装置在pH实时监测装置控制下，将混凝沉淀池2内的混合废水调节到pH为7.5±0.5，然后絮凝剂加药装置向池内加入聚丙烯酰胺，投加量为2mg/L，同时进行曝气搅拌2h以上，曝气搅拌的气水比为2:1，再沉淀2h以上；然后去除废水中的悬浮物，同时沉淀后的下层污泥通过排泥泵排至污泥浓缩池，上层出水已达到生化处理要求。
当需要铁碳反应池1内填料时，关闭中间池1出水口与铁碳反应池1进水口的连接通道，开启中间池1出水口与铁碳反应池2进水口的连接通道，使经过中间池1调酸处理后的混合废水直接进入铁碳反应池2内进行内电解处理；同时调整废水在中间池1和铁碳反应池2内处理时间为不关闭中间池1出水口与铁碳反应池1进水口连接通道时处理时间的2倍。
当需要铁碳反应池2内填料时，关闭中间池2出水口与铁碳反应池2进水口的连接通道，开启中间池2出水口与混凝沉淀池2进水口的连接通道，使经过中间池2调酸处理后的混合废水直接进入混凝沉淀池2内进行混凝沉淀；同时调整废水在铁碳反应池1内处理时间为不关闭中间池2出水口与铁碳反应池2进水口连接通道时处理时间的2倍。
有益效果
1)由于彩晶合成废水中所含四氢呋喃性质稳定，属较难降解有机物，不易被生物降解，对环境的危害大，并且在生产过程排放的废水中还含有中间产物及无机盐分，废水中COD、BOD5等项指标严重超标，因此，加重了企业所排废水的处理难度。本发明工艺着重解决彩晶合成产生的四氢呋喃(THF)废水的可生化性问题，提高其可生化性能，为整个生产废水处理达标排放奠定基础；同时尽可能的降低实际处理生产废水的操作费用和提高废水的处理效率。
2)通过实验证明，彩晶合成废水中含有大量金属离子，两水混合并调pH至7左右，有大量悬浮物产生，在进入后续处理工艺之前，先进行混凝沉淀处理，除有效降低废水的的COD、SS外，还可有效减缓填料板结。
3)本工艺方法采用铁碳内电解法进行四氢呋喃废水预处理，并将单一的内电解设备分解为两级，每级底部设曝气管进行定期搅拌，气水比10:1，填料采用内电解专用滤料，反应pH控制为3，各级停留时间2小时可有效提高废水处理效果，COD去除率能达到40％，有效降低后续生化处理负荷。
4)由于废水经铁碳处理之后，废水中新融入大量Fe2+，为确保生化进水的安全性，特增设二级混凝沉淀工艺，来确保达到生化处理的要求。
5)采用两级铁碳内电解处理，填料使用一定时间时，可将两级转换为一级处理，对另一极的填料进行更换，不影响工厂生产。
附图说明
图1为本发明彩晶合成废水预处理系统的处理过程示意图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的内容做进一步描述：
实施例
以某工厂彩晶合成车间产生的高、低浓度废水为处理对象，采用本发明装置及方法对上述合成废水进行预处理，具体处理过程如下：
1)将彩晶合成工艺中产生的含四氢呋喃的高浓度废水排入调节池1、低废水排入调节池2，两个调节池同时进行曝气搅拌，曝气搅拌的气水比为2:1，停留时间8h以上；
2)将经过第1步经过曝气搅拌后两个调节池中的废水通过水泵并按照高浓度废水与低浓度废水体积比1:9的比例排入混凝沉淀池1，利用高浓度废水自身碱度进行废水中和，同时碱性调节剂投放装置在pH实时监测装置控制下，将混凝沉淀池1内的混合废水调节到pH为7.5，然后絮凝剂加药装置向池内加入聚丙烯酰胺，投加量为2mg/L，同时进行曝气搅拌2h，曝气搅拌的气水比为2:1，再沉淀2h；然后去除废水中的悬浮物，同时沉淀后的下层污泥通过排泥泵排至污泥浓缩池；
3)将经过第2步沉淀处理后的混合废水排入中间池1，中间池1内的酸性调节剂投放装置在pH实时监测装置控制下，将池内的混合废水调节到pH为3±0.5，同时曝气搅拌2h以上，曝气搅拌的气水比为2:1；
4)将经过第3步调酸处理后的混合废水排入铁碳反应池1进行内电解处理，同时进行曝气搅拌，曝气搅拌的气水比为10:1，曝气搅拌2h；
5)将经过第4步内电解处理后的混合废水排入中间池2，中间池1内的酸性调节剂投放装置在pH实时监测装置控制下，将池内的混合废水调节到pH为3，同时曝气搅拌2h，曝气搅拌的气水比为2:1；
6)将经过第5步调酸处理后的混合废水排入铁碳反应池2进行内电解处理，同时进行曝气搅拌，曝气搅拌的气水比为10:1，曝气搅拌2h；
7)将经过第6步内电解处理后的混合废水排入混凝沉淀池2，碱性调节剂投放装置在pH实时监测装置控制下，将混凝沉淀池2内的混合废水调节到pH为7.5±0.5，然后絮凝剂加药装置向池内加入聚丙烯酰胺，投加量为2mg/L，同时进行曝气搅拌2h以上，曝气搅拌的气水比为2:1，再沉淀2h以上；然后去除废水中的悬浮物，同时沉淀后的下层污泥通过排泥泵排至污泥浓缩池，上层出水已达到生化处理要求。
Claims (6)
1.一种彩晶合成废水的预处理装置，其特征是：包括调节池1、调节池2、混凝沉淀池1、中间池1、铁碳反应池1、中间池2、铁碳反应池2、混凝沉淀池2；
调节池1和调节池2设置相同，调节池1和调节池2的池底均安装曝气搅拌装置，调节池的侧壁划有容量标线，调节池对废水进行均质均量，应对废水水质水量的波动对处理系统带来的冲击；对生产线所排废水进行简单的清污分流，将高、低浓度废水分别收集；
混凝沉淀池1和混凝沉淀池2设置相同，池内设置pH实时监测装置、碱性调节剂投放装置、絮凝剂加药装置及曝气搅拌装置；其中，碱性调节剂投放装置根据pH实时监测装置设置的pH预定范围自动投放碱性调节剂，将废水的pH调整至pH预定范围，池底部设置有泥斗及排泥通道；
中间池1和中间池2设置相同，中间池内设置pH实时监测装置、酸性调节剂投放装置及曝气搅拌装置；其中，酸性调节剂投放装置根据pH实时监测装置设置的pH预定范围自动投放酸碱调节剂，将废水的pH调整至pH预定范围；
铁碳反应池1和铁碳反应池2设置相同，池底部设曝气管和布水器，进水口在池体布水器底部，布水器上端为填料层，出水口设置在填料层上端的池体侧壁；其中，填料采用铁碳内电解填料，粒径10-14mm；
混凝沉淀池1、中间池1、铁碳反应池1、中间池2、铁碳反应池2、混凝沉淀池2之间的进出水口依次通过管路连接；调节池1和调节池2分别通过管路与混凝沉淀池1的进水口相连；混凝沉淀池1和混凝沉淀池2的排泥通道均通过排泥泵管路连接污泥浓缩池。
2.如权利要求1所述的一种彩晶合成废水的预处理装置，其特征是：中间池1另开一个出水口，铁碳反应池2另开一个进水口，中间池1另开的出水口与铁碳反应池2另开的进水口管路连接，当铁碳反应池1内填料达到使用寿命时，关闭中间池1与铁碳反应池1的连接通道，使中间池1的出水直接进入铁碳反应池2内。
3.如权利要求1或2所述的一种彩晶合成废水的预处理装置，其特征是：中间池2另开一个出水口，混凝沉淀池2另开一个进水口，中间池2另开的出水口与混凝沉淀池2另开的进水口管路连接，当铁碳反应池2内填料达到使用寿命时，关闭中间池2与铁碳反应池2的连接通道，使中间池2的出水直接进 入混凝沉淀池2内。
4.一种彩晶合成废水的预处理方法，其特征是：具体步骤如下：
1)将彩晶合成工艺中产生的含四氢呋喃的高浓度废水排入调节池1、低浓度废水排入调节池2，两个调节池同时进行曝气搅拌，曝气搅拌的气水比为2:1，停留时间8h以上；
2)将经过第1步经过曝气搅拌后两个调节池中的废水通过水泵并按照高浓度废水与低浓度废水体积比1:9的比例排入混凝沉淀池1，利用高浓度废水自身碱度进行废水中和，同时碱性调节剂投放装置在pH实时监测装置控制下，将混凝沉淀池1内的混合废水调节到pH为7.5±0.5，然后絮凝剂加药装置向池内加入聚丙烯酰胺，投加量为2mg/L，同时进行曝气搅拌2h以上，曝气搅拌的气水比为2:1，再沉淀2h以上；然后去除废水中的悬浮物，同时沉淀后的下层污泥通过排泥泵排至污泥浓缩池；
3)将经过第2步沉淀处理后的混合废水排入中间池1，中间池1内的酸性调节剂投放装置在pH实时监测装置控制下，将池内的混合废水调节到pH为3±0.5，同时曝气搅拌2h以上，曝气搅拌的气水比为2:1；
4)将经过第3步调酸处理后的混合废水排入铁碳反应池1进行内电解处理，同时进行曝气搅拌，曝气搅拌的气水比为10:1，曝气搅拌2h以上；
5)将经过第4步内电解处理后的混合废水排入中间池2，中间池1内的酸性调节剂投放装置在pH实时监测装置控制下，将池内的混合废水调节到pH为3±0.5，同时曝气搅拌2h以上，曝气搅拌的气水比为2:1；
6)将经过第5步调酸处理后的混合废水排入铁碳反应池2进行内电解处理，同时进行曝气搅拌，曝气搅拌的气水比为10:1，曝气搅拌2h以上；
7)将经过第6步内电解处理后的混合废水排入混凝沉淀池2，碱性调节剂投放装置在pH实时监测装置控制下，将混凝沉淀池2内的混合废水调节到pH为7.5±0.5，然后絮凝剂加药装置向池内加入聚丙烯酰胺，投加量为2mg/L，同时进行曝气搅拌2h以上，曝气搅拌的气水比为2:1，再沉淀2h以上；然后去除废水中的悬浮物，同时沉淀后的下层污泥通过排泥泵排至污泥浓缩池，上层出水已达到生化处理要求。
5.如权利要求4所述的一种彩晶合成废水的预处理方法，其特征是：当需要铁碳反应池1内填料时，关闭中间池1出水口与铁碳反应池1进水口的连接 通道，开启中间池1出水口与铁碳反应池2进水口的连接通道，使经过中间池1调酸处理后的混合废水直接进入铁碳反应池2内进行内电解处理；同时调整废水在中间池1和铁碳反应池2内处理时间为不关闭中间池1出水口与铁碳反应池1进水口连接通道时处理时间的2倍。
6.如权利要求4或5所述的一种彩晶合成废水的预处理方法，其特征是：当需要铁碳反应池2内填料时，关闭中间池2出水口与铁碳反应池2进水口的连接通道，开启中间池2出水口与混凝沉淀池2进水口的连接通道，使经过中间池2调酸处理后的混合废水直接进入混凝沉淀池2内进行混凝沉淀；同时调整废水在铁碳反应池1内处理时间为不关闭中间池2出水口与铁碳反应池2进水口连接通道时处理时间的2倍。
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