CN105084516A - 一种降解废水cod的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种降解废水COD的方法，将炭用酸溶液浸泡至其pH值＜7，再加入亚铁溶液震荡后，取出进行洗涤至中性，得到含亚铁的固体催化剂；将含亚铁的固体催化剂与待处理的废水混合，再加入双氧水，然后在微波下进行催化处理，得处理后废水，即完成降解废水COD。本发明利用非均相氧化原理，具有高效氧化作用，能明显降解COD，本发明简单可行，对后续工艺可减少负荷，保证其稳定运行，废水的pH适用范围广（pH=2～8），产生污泥量小。
Description
技术领域
本发明涉及一种降解废水COD的方法，属于污废水处理技术领域。
背景技术
工业废水均含有COD，而COD是国家严格控制的污染指标，常以生物降解、氧化混凝沉淀等方法处理。
目前，已有方法是以亚铁离子与双氧水协同作用于污水中，虽然具有很强的氧化能力，对难降解物质有着较高的去除率，但是由于它对pH要求比较苛刻，需要在酸性条件下（pH=3左右）才能很好的发挥作用，这就要求先将进水调成酸性，反应结束后还需将处理后的水调节成近中性以利于排放，反应前后两次调节pH大大增加了处理成本。另外，由于溶液中会残留大量的铁离子，反应结束后会形成含铁污泥，引发二次污染。
如何能避免铁离子的流失、使高效的氧化反应能在更宽的pH范围内进行反应，已经成为目前的研究热点。
研究发现将亚铁离子固定在炭上，形成固体催化剂，可以在一定程度上拓宽pH值的范围，对废水COD的降解能力强，减少污泥产生量。如何将所形成的固体催化剂更好地应用于废水处理上，还需进一步研究。
发明内容
为将固体催化剂优化用于废水处理上，本发明提供一种降解废水COD的方法，该方法具有流程简单、废水应用范围广、COD降解效率高、污泥产生少，为后续工艺减少负荷等特点。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种降解废水COD的方法，经过下列各步骤：
（1）将炭用酸溶液浸泡至炭的pH值＜7；
（2）在步骤（1）所得炭中加入亚铁溶液，经震荡1～24h后，洗涤至中性，得到含亚铁的固体催化剂；
（3）按固体催化剂和废水的固液比g/mL计为（0.01～10）:100，将步骤（2）所得含亚铁的固体催化剂与待处理的废水，在搅拌速度为10～200r/min条件下混合5～30min后，再加入质量浓度为20～40%的双氧水，在功率为100～1000w的微波条件下，进行微波催化处理10s～10min，即完成废水COD的降解。
所述步骤（1）的炭为颗粒炭，粒度为90～200目。
所述步骤（1）的炭为活性炭或焦炭。
所述步骤（1）的酸溶液是体积浓度为1～98%的硫酸、盐酸、硝酸或磷酸溶液。
所述步骤（2）的亚铁溶液为质量浓度1～50%的硫酸亚铁或氯化亚铁溶液。
所述步骤（2）的震荡速度为10～200r/min。
所述步骤（2）的洗涤至中性是用水进行洗涤，再用浓度为0.01～20mol/L的酸溶液或碱溶液调节pH值为中性。
所述酸溶液是硫酸、盐酸、硝酸或磷酸溶液。
所述碱溶液是氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾或碳酸钾溶液。
所述步骤（3）含亚铁的固体催化剂与待处理的废水混合后按实际所需调节pH值为2～8。若待处理的废水的pH>8，则混合后需调节；若待处理的废水pH<8，则混合后pH在2～8之间，无需再调节。
所述步骤（3）的双氧水加入量按下列公式计算：加入量（mL）=（0.2～0.5）×待处理的废水的COD值/100。
所述步骤（3）的微波催化处理中，由于加入双氧水，形成非均相芬顿反应，使微波催化处理能降解废水中的高含量COD。
所述步骤（3）的处理后废水送入下级处理系统，下级处理系统为超滤+反渗透+纳滤膜系统。
本发明和现有技术相比，具有以下效果：
1、本发明利用非均相氧化原理，具有高效氧化作用，能明显降解COD，因此本发明处理高COD废水，可以不考虑废水的可生化性；
2、本发明简单可行，可实现设备一体化；
3、对不同行业的高COD废水的处理均可实现，根据工艺要求，此方法主要与其他工艺进行组合，作为预处理工艺，对后续工艺可减少负荷，保证其稳定运行；
4、废水的pH适用范围广（pH=2～8），不需将废水调至pH=3，减少了处理成本；
5、产生污泥量小。由于亚铁离子负载在炭上，不会形成氢氧化铁沉淀，故污泥量减小。不会形成含铁污泥。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
（1）将粒度为200目的活性炭用体积浓度为49%的硫酸溶液浸泡至其pH值＜7；
（2）在步骤（1）所得炭中加入质量浓度19.3%的硫酸亚铁溶液，在震荡速度为10r/min下震荡24h后，取出用水洗涤，再用浓度为20mol/L的酸溶液或碱溶液调节pH值为中性，得到含亚铁的固体催化剂；所述酸溶液是硫酸、盐酸、硝酸或磷酸溶液；所述碱溶液是氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾或碳酸钾溶液；
（3）按固体催化剂和废水的固液比g/mL计为5:100，将步骤（2）所得含亚铁的固体催化剂与COD=2592.86mg/L的待处理焦化废水，在搅拌速度为10r/min条件下混合30min后，按实际所需调节pH值为2～8，再加入质量浓度为40%的双氧水，双氧水加入量按下列公式计算：加入量（mL）=（0.2～0.5）×2592.86/100=7.78，然后在微波功率为1000w下进行微波加热以催化处理3min，得处理后废水，即完成降解废水COD。处理后废水COD为812.24mg/L。
将处理后的废水送入下级处理系统（超滤+反渗透+纳滤膜系统）。
实施例2
（1）将粒度为100目的焦炭用体积浓度为1%的盐酸浸泡至其pH值＜7；
（2）在步骤（1）所得炭中加入质量浓度50%的氯化亚铁溶液，震荡速度为200r/min下震荡1h后，取出用水洗涤，再用浓度为2mol/L的酸溶液或碱溶液调节pH值为中性，得到含亚铁的固体催化剂；所述酸溶液是硫酸、盐酸、硝酸或磷酸溶液；所述碱溶液是氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾或碳酸钾溶液；
（3）按固体催化剂和废水的固液比g/mL计为10:100，将步骤（2）所得含亚铁的固体催化剂与COD=2218mg/L的待处理废水，在搅拌速度为200r/min条件下混合5min后，按实际所需调节pH值为2～8；再加入质量浓度为30%的双氧水，双氧水加入量按下列公式计算：加入量（mL）=（0.2～0.5）×2218/100=4.44，然后在微波功率为100w下进行微波加热以催化处理10min，得处理后废水，即完成降解废水COD。处理后废水COD为806.43mg/L。
将处理后的废水送入下级处理系统（超滤+反渗透+纳滤膜系统）。
实施例3
（1）将粒度为90目的活性炭用体积浓度为98%的硝酸或磷酸溶液浸泡至其pH值＜7；
（2）在步骤（1）所得炭中加入质量浓度1%的硫酸亚铁溶液，震荡速度为100r/min下震荡12h后，取出用水洗涤，再用浓度为0.01mol/L的酸溶液或碱溶液调节pH值为中性，得到含亚铁的固体催化剂；所述酸溶液是硫酸、盐酸、硝酸或磷酸溶液；所述碱溶液是氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾或碳酸钾溶液；
（3）按固体催化剂和废水的固液比g/mL计为0.01:100，将步骤（2）所得含亚铁的固体催化剂与COD=2218mg/L的待处理废水，在搅拌速度为100r/min条件下混合20min后，按实际所需调节pH值为2～8，再加入质量浓度为20%的双氧水，双氧水加入量按下列公式计算：加入量（mL）=0.5×2218/100=11.1，然后在微波功率为800w下进行微波加热以催化处理10s，得处理后废水，即完成降解废水COD。处理后废水COD为811.27mg/L。
将处理后的废水送入下级处理系统（超滤+反渗透+纳滤膜系统）。
对比例1：同实施例2，仅在步骤（3）中不加入双氧水。所得处理后废水COD为2107.26mg/L。
对比例2：同实施例2，仅在步骤（3）中不使用微波加热，而使用常规电加热。所得处理后废水COD为1663.48mg/L。
Claims (9)
1.一种降解废水COD的方法，其特征在于经过下列各步骤：
（1）将炭用酸溶液浸泡至炭的pH值＜7；
（2）在步骤（1）所得炭中加入亚铁溶液，经震荡1～24h后，洗涤至中性，得到含亚铁的固体催化剂；
（3）按固体催化剂和废水的固液比g/mL计为（0.01～10）:100，将步骤（2）所得含亚铁的固体催化剂与待处理的废水，在搅拌速度为10～200r/min条件下混合5～30min，再加入质量浓度为20～40%的双氧水，在功率为100～1000w的微波条件下，进行微波催化处理10s～10min，即完成废水COD的降解。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（1）的炭为颗粒状活性炭或焦炭，其粒度为90～200目。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（1）的酸溶液是体积浓度为1～98%的硫酸、盐酸、硝酸或磷酸溶液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（2）的亚铁溶液是质量浓度为1～50%的硫酸亚铁或氯化亚铁溶液。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（2）的震荡速度为10～200r/min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（2）的洗涤是用水进行洗涤，再用浓度为0.01～20mol/L的酸溶液或碱溶液调节pH值为中性。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述酸溶液是硫酸、盐酸、硝酸或磷酸溶液；所述碱溶液是氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾或碳酸钾溶液。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（3）含亚铁的固体催化剂与待处理的废水混合后，调节pH值为2～8。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（3）的双氧水加入量按下列公式计算：加入量（mL）=（0.2～0.5）×待处理的废水的COD值/100。
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