CN105152455B - 一种催化氧化污水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效催化氧化污水处理方法，包括以下步骤：冷凝器加入高压制冷剂液体，冷却时间为1‑2h,冷凝器温度控制在‑15℃，高浓度有机废水穿过冷凝器进行预冷冻处理，高浓度有机废水通过离心分离机结成冰晶体，离心机转速为4000r/min,离心时间为10min,对污水进行预处理；冷冻后的污水进入升流式厌氧污泥床，反应器内厌氧消化温度控制在55℃±1℃，反应器的容积负荷为15kgCOD/m³·d；将处理过的污水输送至缺氧池，池中设定为PH值为6‑10，溶解氧含量为0.1‑0.2mg/L。本发明能够大幅降低废水中的COD及悬浮物，在处理过程中每个环节都能够发挥最大的功效，将混凝处理和纳米材料融合，提高水汽传质并实现废水分段氧化，提高污染物讲解效果，能够有效排除后续污水处理的障碍。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种催化氧化污水处理方法
背景技术
虽然我国是一个水资源丰富的国家，利用水的能力为人们的生活带来了很多便利，但我国所面临的水资源污染和水资源浪费十分严重，很多给水工厂在处理水污染的方法上大部分通过引进臭氧氧化技术去除水资源中的微量有机污染物。其次，臭氧作为一种强氧化剂，在处理污水中通过化学与物理的方法促进臭氧分解产生羟基自由基，加速有机污染物的分解反应，具有高效、彻底、使用范围广、二次污染少的特点。臭氧催化氧化作为臭氧高级氧化技术之一，由于其处理效果好、操作简单而得到了较快的发展，臭氧催化氧化污水处理技术能够进行广泛推广。然而，在传统的臭氧氧化过程中，臭氧与有机物的直接反应具有非常强的选择性，具有双键的有机物很容易受到感染，同时，臭氧的利用效率受到极大影响。同时，大部分臭氧氧化程序之前的工序都无法有效处理污水中存在的杂质，尤其难降解有机物，例如苯并芘、喹啉、吡啶等，脱除效果无法达到要求，如何针对进入电膜盐水时水资源的高效处理，避免电膜盐水装置受到污染而无法完成水资源的过滤成为当今一大难题。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种催化氧化污水处理方法，能够大幅降低污水中的COD及悬浮物，在处理过程中每个环节都能够发挥最大的功效，将混凝处理和纳米材料融合，提高水汽传质并实现污水分段氧化，提高污染物讲解效果，能够有效排除后续污水处理的障碍。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：冷凝器加入高压制冷剂液体，冷却时间为1-2h，冷凝器温度控制在-15℃，高浓度有机污水穿过冷凝器进行预冷冻处理，高浓度有机污水通过离心分离机结成冰晶体，离心机转速为4000r/min，离心时间为10min，对污水进行预处理；
经过预处理后的污水进入升流式厌氧污泥床，反应器内厌氧消化温度控制在55℃±1℃，反应器的容积负荷为15kgCOD/m³·d；
污水通过厌氧污泥床输送至缺氧池，池中设定为pH值为6-10，溶解氧含量为0.1-0.2mg/L，缺氧池处理过后的污水输送至好氧池进行好氧处理，溶解氧含量为2-4mg/L，缺氧池与好氧池中的活性污泥能够吸附、降解有机物；
经过好氧池处理后的污水输送至MBR膜生物反应器进行污水处理；
经过MBR膜生物反应器处理的污水进行回收集中后进行混凝处理，在混凝的过程中加入纳米制剂，通过紫外光线照射进行复合反应，混凝处理中pH设定在6-8，随后将加入混凝剂的污水进行快速搅拌，混凝剂包括以下各重量份数的原料组分：硫酸亚铁120-260、二氧化氮140-160、硫酸300-500、氢氧化钠100-200、聚铁30-60、聚丙烯酰胺50-100，纳米制剂包括以下各重量份数的原料组分：二氧化硅10-20、二氧化钛5-10；
将混凝过后的污水加入融合的均相与非均相催化剂进行处理，催化分解出羟基自由基去除污水中的有机物，所述均相催化剂包括以下过渡金属中的一种或多种的组合物：Cr3+、Fe2+、Cd2+、Ni2+、Zn2+，非均相催化剂包括一种或多种的组合物：铁氧化物、铝氧化物；
将臭氧发生器中产生的臭氧通入含有催化剂的污水中，臭氧与催化剂进行反应，进行污水处理。
作为本发明的一种优选方案，所述混凝剂中聚铁为3000ppm，硫酸浓度为92%wt-95%wt，聚丙烯酰胺为阴离子型聚合物。
作为本发明的一种优选方案，所述加入混凝剂污水的搅拌速度为250r/min，搅拌时间为2min。
作为本发明的一种优选方案，所述均相催化剂与非均相催化剂的配比为2:3-4。
本发明具备的有益效果：采用冷冻工艺对污水进行预处理脱盐，将盐浓度降低后，通过离心技术去除高浓度有机物，其次，运用生化处理工艺，根据产水对COD和氨氮要求过高的原因，必须将污水COD和氨氮指标降至最低，最后通过高效混凝与催化氧化进行催化氧化和混凝沉淀，使污水中的COD值进一步降低，完成催化氧化污水处理的最终目的。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
一种催化氧化污水处理方法，主要内容包括冷凝器加入高压制冷剂液体，冷却时间为1-2h,冷凝器温度控制在-15℃，高浓度有机污水穿过冷凝器进行预冷冻处理，高浓度有机污水通过离心分离机结成冰晶体，离心机转速为4000r/min,离心时间为10min,对污水进行预处理。
表1 采用冷冻工艺对污水进行预处理脱盐的实验结果
综合考虑产淡水率和脱盐率两项指标，脱盐率均达到80%以上，但综合各个指标的参数设计，综合试验后得出最佳冷冻条件为：冷冻温度为-15℃，冷冻时间为30min，离心时间为10min。
冷冻后的污水进入升流式厌氧污泥床，由于污水中含有大量的COD，必须通过高效的厌氧处理技术，将难以生物降解的大分子有机物降解成小分子有机物，直至二氧化碳和氮气排出，提高污水的可生化性。所以反应器内厌氧消化温度控制在55℃±1℃，反应器的容积负荷为15kgCOD/m³·d。
将厌氧污泥床处理过的污水输送至缺氧池，曝气池通过调整污泥符合、污泥泥龄或污泥浓度进行工艺控制，池中设定为pH值为6-10，溶解氧含量为0.1-0.2mg/L，通过水解反应后输送至好氧池进行好氧处理，溶解氧含量为2-4mg/L，通过缺氧池与好氧池的共同运作，可去除含氮化合物，总氮去除率可达70%-95%，二次污染小且比较经济。
采用MBR膜生物反应器的分离技术进行深度处理，对污水中的COD和有机物进行分离过滤，保证之后的处理效果进一步提高。
经过MBR膜生物反应器处理的污水进行回收集中后进行混凝处理，在混凝的过程中加入纳米制剂，通过紫外光线照射进行复合反应，混凝处理中pH设定在6-8，混凝剂包括以下各重量份数的原料组分：硫酸亚铁120-260、二氧化氮140-160、硫酸300-500、氢氧化钠100-200、聚铁30-60、聚丙烯酰胺50-100，纳米制剂包括以下各重量份数的原料组分：二氧化硅10-20、二氧化钛5-10，将硫酸亚铁通过0.04-0.08g/ml的氢氧化钠溶液，加入适量的羟基羧酸络合剂和缓冲剂，维持恒温80℃。随反应的进行，不断有黑色Fe3O4生成。反应结束，将Fe3O4结晶转移至pH=8、含有为Fe3O4质量比为10%～20%的油酸钠溶液中进行表面处理，搅拌悬浊液，恒温80℃，0.5h后将悬浊液用稀盐酸（1：3）调pH=6～6.5，将Fe3O4油酸吸附包覆物，热水搅洗数次，搅拌速度为250r/min，搅拌时间为2min ，随后采用50～60℃进行真空烘干，慢速升温至550～600℃焙烧0.5h达到需要的氧化剂，混凝剂中聚铁的含量为3000ppm，COD出水浓度为120mg/L，硫酸浓度为92%wt-95%wt，聚丙烯酰胺为阴离子型。
将混凝过后的污水加入融合的均相与非均相催化剂进行处理，催化分解出羟基自由基去除污水中的有机物，所述均相催化剂中包括以下过渡金属中的一种或多种的组合物： Cr3+、Fe2+、Cd2+、Ni2+、Zn2+，可以运用其中的一种过渡金属，也可以综合其中的多种金属组成，金属离子促进臭氧分解 ,然后生成·OH ,通过·OH将一些难降解的有机物降解掉，非均相催化剂包括以下一种或多种的组合物：铁氧化物和铝氧化物，同时均相催化剂与非均相催化剂的配比为2:3-4。
如表二所示将臭氧发生器中产生的臭氧通入含有催化剂的污水中，臭氧与催化剂进行反应，进行污水深层次处理，臭氧浓度的变化对水处理产生不一样的效果。
表二 显示不同臭氧浓度对污水处理的色度、COD、氨氮和总酚参数
通过实验测得，在臭氧浓度达到9.50mg/L的情况下，臭氧对COD的去除能力达到最佳，在污水中色度的处理和对不饱和芳香族化合物具有良好的降解效果，均相催化剂与非均相催化剂的融合能够显著提高污水处理的效果，在混凝剂、纳米材料与臭氧催化剂的共同作用下达到处理污水所需的目标，也为之后的污水处理奠定了良好的基础。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种催化氧化污水处理方法，其特征在于包括以下步骤：
冷凝器加入高压制冷剂液体，冷却时间为1-2h，冷凝器温度控制在-15℃，高浓度有机污水穿过冷凝器进行预冷冻处理，高浓度有机污水通过离心分离机结成冰晶体，离心机转速为4000r/min，离心时间为10min，对污水进行预处理；
经过预处理后的污水进入升流式厌氧污泥床，反应器内厌氧消化温度控制在55℃±1℃，反应器的容积负荷为15kgCOD/m³·d；
污水通过厌氧污泥床输送至缺氧池，池中设定为pH值为6-10，溶解氧含量为0.1-0.2mg/L，缺氧池处理过后的污水输送至好氧池进行好氧处理，溶解氧含量为2-4mg/L，缺氧池与好氧池中的活性污泥能够吸附、降解有机物；
经过好氧池处理后的污水输送至MBR膜生物反应器进行污水处理；
经过MBR膜生物反应器处理的污水进行回收集中后进行混凝处理，在混凝的过程中加入纳米制剂，通过紫外光线照射进行复合反应，混凝处理中pH设定在6-8，随后将加入混凝剂的污水进行快速搅拌，混凝剂包括以下各重量份数的原料组分：硫酸亚铁120-260、二氧化氮140-160、硫酸300-500、氢氧化钠100-200、聚铁30-60、聚丙烯酰胺50-100，纳米制剂包括以下各重量份数的原料组分：二氧化硅10-20、二氧化钛5-10；
将混凝过后的污水加入融合的均相与非均相催化剂进行处理，催化分解出羟基自由基去除污水中的有机物，所述均相催化剂包括以下过渡金属中的一种或多种的组合物：Cr3+、Fe2+、Cd2+、Ni2+、Zn2+，非均相催化剂包括以下的一种或多种的组合物：铁氧化物、铝氧化物；
将臭氧发生器中产生的臭氧通入含有催化剂的污水中，臭氧与催化剂进行反应，进行污水处理。
2.根据权利要求1所述的一种催化氧化污水处理方法，其特征在于：所述混凝剂中聚铁为3000ppm，硫酸浓度为92%wt-95%wt，聚丙烯酰胺为阴离子型聚合物。
3.根据权利要求1所述的一种催化氧化污水处理方法，其特征在于：所述加入混凝剂污水的搅拌速度为250r/min，搅拌时间为2min。
4.根据权利要求1所述的一种催化氧化污水处理方法，其特征在于：所述均相催化剂与非均相催化剂的配比为2:3-4。
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