CN105417880A - 一种去除工业废水中cod的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种去除工业废水中COD的处理方法，废水依次通过集水井、粗格栅、一次沉淀池、pH值调节池、纳米微孔超声波间歇聚合反应槽、二次沉淀池、曝气硝化池、生物脱氮池、三次沉淀池进行处理。本方法创造性的利用了特定频率超声波的协同化学效应，处于此条件下的废水中有机物质，会在纳米微孔膜材料表面发生C-H键的断裂和快速再结合，从而在纳米微孔表面聚合体的表面发生聚合反应，当超声波催化反应和搅拌过程两者间歇交替发生时，可使有机物聚合体的分子量不断增大，逐步汇聚成大颗粒的不溶物质并从纳米微孔膜材料表面脱落，以悬浮物的形式分散于废水中，最终通过沉淀过程加以去除。
Description
技术领域
本发明涉及一种去除工业废水中COD的处理方法，属于环境保护中的废水处理领域。
背景技术
化学需氧量COD（ChemicalOxygenDemand）是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。废水、废水处理厂出水和受污染的水中，能被强氧化剂氧化的物质（一般为有机物）的氧当量。因此，化学需氧量通常作为衡量水中有机物质含量多少的指标，化学需氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。在河流污染和工业废水性质的研究以及废水处理厂的运行管理中，它是一个重要的而且能较快测定的有机物污染参数，也是我国水污染物排放总量控制计划中最重要的控制指标之一。
含有高浓度COD的工业废水一般是由造纸、皮革及食品等行业排出的COD浓度大于4000mg/L的废水。根据工业废水COD的性质和来源，可以将其分为3类：第1类为不含有害物质且易于生物降解的高浓度有机废水，如食品工业废水；第2类为含有害物质且易于生物降解的高浓度有机废水，如部分化学工业和制药业废水；第3类为含有害物质且不易生物降解的高浓度有机废水，如有机化学合成工业和农药废水。高浓度有机废水具有浓度高、成分复杂、有毒有害的特点，未经处理直接排入水体，会使水体环境受到严重污染。
目前，现有的工业废水COD处理方法包括化学法、生物法和物理化学法三种。
（1）化学法处理COD的优点是设备费用低、处理效果好、操作简单；缺点是需要不断向废水中投放化学药剂，其运行费用高，常用于处理成分复杂的废水。
（2）生物化学法处理COD的优点是去除溶解或胶体有机物的效率较高、出水水质较好、污泥的沉降性能好；缺点是运行管理较复杂、会产生污泥膨胀现象、对原水水质要求高、环境温度适应性差、占地面积较大等。
（3）物理化学法处理COD的优点是处理效果好、适应性强，但其设备费用高、操作复杂、对操作人员要求较高。
由于上述传统治理方法均存在一定的缺点，因此，有必要摆脱现有的治理技术路线，开辟出处理工业废水COD的新途径，进而开发一种全新形式的工业废水COD处理技术。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种去除工业废水中COD的处理方法，含COD的工业废水通过废水管线进入集水井，集水井的出口通过废水管线连接粗格栅，粗格栅的出口通过废水管线连接一次沉淀池，一次沉淀池的出口通过废水管线连接pH值调节池，pH值调节池的出口通过废水管线连接纳米微孔超声波间歇聚合反应槽，纳米微孔超声波间歇聚合反应槽的出口通过废水管线连接二次沉淀池，二次沉淀池的出口通过废水管线连接曝气硝化池，曝气硝化池的出口通过废水管线连接生物脱氮池，生物脱氮池的出口通过废水管线连接三次沉淀池，三次沉淀池的出口通过废水管线连接净水池，净水池的出口通过废水管线将经过本系统处理后的净化出水外排；其中，纳米微孔超声波间歇聚合反应槽的槽体采用高强度玻璃钢材质，其顶板和底板上各并排装有8支超声波发生器，槽体中部设有上、下两道不锈钢网状龙骨，分别用于固定上、下两组纳米微孔表面聚合体，两组纳米微孔表面聚合体中央安装了6支搅拌桨叶，槽体左侧设有进水阀门，右侧设有出水阀门；经过酸化的工业废水通过纳米微孔超声波间歇聚合反应槽左侧的进水阀门进入反应槽内部，16支超声波发生器开始工作，发出超声波，使废水中的有机物在超声波协同化学效应的作用下，在纳米微孔表面聚合体的表面发生C-H键的短暂断裂，由于纳米微孔表面聚合体材料中添加有能够催化聚合反进行的氯化烯丙基钯二聚物，在其催化聚合作用下，已经断裂的C-H键会迅速在纳米微孔表面聚合体的纳米孔隙处发生C-H键的再结合，从而在纳米微孔表面聚合体的表面发生聚合反应，超声波发生器开启一定时间后即停止工作，同时两组纳米微孔表面聚合体中央的6支搅拌桨叶同时开始搅拌以产生液体湍流作用，这会使刚刚形成的有机物聚合体的分子量不断增大，逐步汇聚成大颗粒的不溶物质并从纳米微孔表面聚合体表面脱落，以悬浮物的形式分散于废水中，并随废水通过反应槽右侧的出水阀门排出反应槽，进入二次沉淀池，并最终通过沉淀过程从废水中加以除去，同时，纳米微孔超声波间歇聚合反应槽中的搅拌桨叶停止工作，超声波发生器重新开启，并通过进水阀门重新注入废水，开始新一轮催化聚合反应过程，如此往复循环；其中，pH值调节池的作用是将经过一次沉淀的废水pH值调节至1.5~3.0，以满足纳米微孔超声波间歇聚合反应槽的入水pH值要求；其中，曝气硝化池的作用是通过好氧曝气过程，使废水中的各种含氮物质均转化为硝酸盐氮；其中，生物脱氮池的作用是通过生物活性反应过程，将废水中的硝酸盐氮分解转化，从而去除硝酸盐氮。
其纳米微孔超声波间歇聚合反应槽，其槽体有效容积为185m3，超声波发生器能够发出频率范围为25100~27800Hz的超声波，正常工作电压为15V，工作寿命一般为7500h。
其纳米微孔表面聚合体的材料为多孔型丙烯腈碳纤维，其孔径为5~12nm，比表面积为503m2/g，孔容为0.32cm3/g，氯化烯丙基钯二聚物的纯度为90.2%。
本发明的优点在于：
（1）本方法摆脱了现有的工业废水COD净化处理模式，，创造性的采用了物理手段与化学方法相结合的技术路线，通过特定频率超声波的协同化学效应，使工业废水中的有机物在纳米微孔表面聚合体的表面发生C-H键的断裂和快速再结合，从而发生聚合反应，逐步汇聚成大颗粒的不溶物质，从而通过沉淀过程加以去除，其COD的去除效率达到94.5%
（2）本方法采用了纳米微孔表面聚合体的设计，使废水中的有机物分子能够充分参与协同化学效应，提高了聚合反应效率，提升了整个系统的处理能力。
（3）本方法采用了超声波物理催化手段，杜绝了重金属、有机物等有毒性化学物质的使用，从而消除了引入新的、危害更大的污染物的风险。
（4）本方法原理简单易行，设计施工成本较低，并且处理效果较好，运行维护成本很低，有利于大范围推广应用。
附图说明
图1是本发明的设备示意图。
图中：1-集水井、2-粗格栅、3-一次沉淀池、4-pH值调节池、5-纳米微孔超声波间歇聚合反应槽、6-二次沉淀池、7-曝气硝化池、8-生物脱氮池、9-三次沉淀池、10-净水池
图2是纳米微孔超声波间歇聚合反应槽的示意图。
51-高强度玻璃钢槽体、52-超声波发生器、53-不锈钢网状龙骨、54-纳米微孔表面聚合体、55-搅拌桨叶、56-进水阀门、57-出水阀门
具体实施方式
如图1所示的去除工业废水中COD的处理方法，该方法通过一处理系统实现，该处理系统包括集水井1、粗格栅2、一次沉淀池3、pH值调节池4、纳米微孔超声波间歇聚合反应槽5、二次沉淀池6、曝气硝化池7、生物脱氮池8、三次沉淀池9、净水池10等；其中含COD的工业废水通过废水管线进入集水井1，在此进行集中收集和初步稳定调节，集水井1的出口通过废水管线连接粗格栅2，在此去除工业废水中的大直径固体物质，粗格栅2的出口通过废水管线连接一次沉淀池3，在此进一步去除废水中的不溶物质，一次沉淀池3的出口通过废水管线连接pH值调节池4，废水在此进行酸化处理和pH值的精确调节，pH值调节池4出水的pH值范围为1.5~3.0，pH值调节池4的出口通过废水管线连接纳米微孔超声波间歇聚合反应槽5，纳米微孔超声波间歇聚合反应槽5的出口通过废水管线连接二次沉淀池6，在此去除上一处理步骤中所形成的大颗粒不溶物质，二次沉淀池6的出口通过废水管线连接曝气硝化池7，在此通过好氧曝气过程，使废水中的各种含氮物质均转化为硝酸盐氮，曝气硝化池7的出口通过废水管线连接生物脱氮池8，其作用是通过生物活性反应过程，将废水中的硝酸盐氮分解转化，从而去除硝酸盐氮，生物脱氮池8的出口通过废水管线连接三次沉淀池9，在此将废水中的剩余不溶物质全部除去，三次沉淀池9的出口通过废水管线连接净水池10，净水池10的出口通过废水管线将经过本系统处理后的净化出水外排；其中，纳米微孔超声波间歇聚合反应槽5的槽体采用高强度玻璃钢材质，其有效容积为185m3，其顶板和底板上各并排装有8支超声波发生器52，能够发出频率范围为25100~27800Hz的超声波，其正常工作电压为15V，工作寿命一般为7500h，槽体中部设有上、下两道不锈钢网状龙骨53，分别用于固定上、下两组纳米微孔表面聚合体54，其材料为多孔型丙烯腈碳纤维，孔径为5~12nm，比表面积为503m2/g，孔容为0.32cm3/g，两组纳米微孔表面聚合体54中央安装了6支搅拌桨叶55，槽体左侧设有进水阀门56，右侧设有出水阀门57；经过酸化（pH值：1.5~3.0）的工业废水通过纳米微孔超声波间歇聚合反应槽5左侧的进水阀门56进入反应槽内部，16支超声波发生器52开始工作，发出特定频率（25100~27800Hz）的超声波，使废水中的有机物在超声波协同化学效应的作用下，在纳米微孔表面聚合体的表面发生C-H键的短暂断裂，由于纳米微孔表面聚合体材料中添加有能够催化聚合反进行的氯化烯丙基钯二聚物，在其催化聚合作用下，已经断裂的C-H键会迅速在纳米微孔表面聚合体的纳米孔隙处发生C-H键的再结合，从而在纳米微孔表面聚合体的表面发生聚合反应，超声波发生器52开启240s后即停止工作，同时，两组纳米微孔表面聚合体54中央的6支搅拌桨叶55开始搅拌以产生液体湍流作用，这会使刚刚形成的有机物聚合体的分子量不断增大，逐步汇聚成大颗粒的不溶物质并从纳米微孔表面聚合体54表面脱落，以悬浮物的形式分散于废水中，并随废水通过反应槽右侧的出水阀门57排出反应槽，进入二次沉淀池6，并最终通过沉淀过程从废水中加以除去。同时，纳米微孔超声波间歇聚合反应槽5中的搅拌桨叶55停止工作，超声波发生器52重新开启，并通过进水阀门56重新注入废水，开始新一轮催化聚合反应过程，如此往复循环。
通过本系统处理后的工业废水，其COD去除效率可达95.5%。
Claims (3)
1.一种去除工业废水中COD的处理方法，其特征在于，工业废水通过废水管线进入集水井，集水井的出口通过废水管线连接粗格栅，粗格栅的出口通过废水管线连接一次沉淀池，一次沉淀池的出口通过废水管线连接pH值调节池，pH值调节池的出口通过废水管线连接纳米微孔超声波间歇聚合反应槽，纳米微孔超声波间歇聚合反应槽的出口通过废水管线连接二次沉淀池，二次沉淀池的出口通过废水管线连接曝气硝化池，曝气硝化池的出口通过废水管线连接生物脱氮池，生物脱氮池的出口通过废水管线连接三次沉淀池，三次沉淀池的出口通过废水管线连接净水池，净水池的出口通过废水管线将经过本系统处理后的净化出水外排；其中，纳米微孔超声波间歇聚合反应槽的槽体采用高强度玻璃钢材质，其顶板和底板上各并排装有8支超声波发生器，槽体中部设有上、下两道不锈钢网状龙骨，分别用于固定上、下两组纳米微孔表面聚合体，两组纳米微孔表面聚合体中央安装了6支搅拌桨叶，槽体左侧设有进水阀门，右侧设有出水阀门；经过酸化的工业废水通过纳米微孔超声波间歇聚合反应槽左侧的进水阀门进入反应槽内部，16支超声波发生器开始工作，发出超声波，废水中的有机物在超声波协同化学效应的作用下，在纳米微孔表面聚合体的表面发生C-H键的短暂断裂，由于纳米微孔表面聚合体材料中添加有能够催化聚合反应进行的氯化烯丙基钯二聚物，在其催化聚合作用下，已经断裂的C-H键会迅速在纳米微孔表面聚合体的纳米孔隙处发生C-H键的再结合，从而在纳米微孔表面聚合体的表面发生聚合反应，超声波发生器开启一定时间后即停止工作，同时两组纳米微孔表面聚合体中央的6支搅拌桨叶同时开始搅拌以产生液体湍流作用，这会使刚刚形成的有机物聚合体的分子量不断增大，逐步汇聚成大颗粒的不溶物质并从纳米微孔表面聚合体表面脱落，以悬浮物的形式分散于废水中，并随废水通过反应槽右侧的出水阀门排出反应槽，进入二次沉淀池，并最终通过沉淀过程从废水中加以除去，同时，纳米微孔超声波间歇聚合反应槽中的搅拌桨叶停止工作，超声波发生器重新开启，并通过进水阀门重新注入废水，开始新一轮催化聚合反应过程，如此往复循环；其中，pH值调节池的作用是将经过一次沉淀的废水pH值调节至1.5~3.0，以满足纳米微孔超声波间歇聚合反应槽的入水pH值要求；其中，曝气硝化池的作用是通过好氧曝气过程，使废水中的各种含氮物质均转化为硝酸盐氮；其中，生物脱氮池的作用是通过生物活性反应过程，将废水中的硝酸盐氮分解转化，从而去除硝酸盐氮。
2.根据权利要求1所述的去除工业废水中COD的处理方法，其特征在于，纳米微孔超声波间歇聚合反应槽，其槽体有效容积为185m3，超声波发生器发出的超声波的频率范围约为25100~27800Hz，正常工作电压为15V。
3.根据权利要求1所述的去除工业废水中COD的处理方法，其特征在于，纳米微孔表面聚合体的材料为多孔型丙烯腈碳纤维，其孔径约为5~12nm，比表面积为503m2/g，孔容为0.32cm3/g，氯化烯丙基钯二聚物的纯度为90.2%。
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