CN105645671A - 一种skl三相催化氧化-baf深度处理化工废水的方法 - Google Patents

一种skl三相催化氧化-baf深度处理化工废水的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种SKL三相催化氧化-BAF深度处理化工废水的方法。本发明为进水至SKL三相催化氧化反应器反应，再进入调节稳定池，再进入曝气生物滤池，最后出水；将经“物化+生化”二级处理后的化工废水，由泵提升进入SKL三相催化氧化反应器，废水经磁化预处理后，与固相催化剂SKL-A和氧化剂发生催化氧化反应，反应过程辅以超声作用，对化工废水中难降解污染物断链开环，进一步调节水量完善反应，进入曝气生物滤池进行生化处理。本发明克服了过去方法存在的处理负荷有限、运行费高、投资大、工程经验少的困难等缺陷。本发明通过磁化预处理，使化学反应的速度和反应程度显著增高，减少了固相催化剂的损耗和氧化剂的使用量，运行成本显著降低。

Description

一种SKL三相催化氧化-BAF深度处理化工废水的方法
技术领域
本发明涉及深度水处理领域，特别涉及一种SKL三相催化氧化-BAF深度处理化工废水的方法。
背景技术
在本发明作出之前，对于化工废水在进行厌氧-好氧生物处理的基础上再进行深度处理的方法主要包括：Fenton氧化法、臭氧氧化法、超临界水氧化法、催化湿式氧化法与电化学氧化法等。这些新技术由于存在处理负荷有限、运行费高、投资大、工程经验少的困难，无法大规模的工程应用。
另外，化工废水中可能含有一定量的吡啶、DMF(N-N-二甲基甲酰胺)等杂环含氮类物质，吡啶为医药中间体，化学性质很稳定，重铬酸钾都难以氧化；DMF为农药中间体，有机溶剂，化学性质稳定。采用高电位的催化氧化技术(SKL三相催化氧化技术)，可以将吡啶、DMF等含氮杂环类物质开环断链转化为氨氮，导致化工废水深度处理后出水氨氮升高，总氮保持不变。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述缺陷，研制一种SKL三相催化氧化-BAF深度处理化工废水的方法。
本发明的技术方案是：
一种SKL三相催化氧化-BAF深度处理化工废水的方法，其特征在于进水至SKL三相催化氧化反应器反应，再进入调节稳定池，从调节稳定池出来进入曝气生物滤池，最后出水；
包括以下3个工艺单元：
(1)将经“物化+生化”二级处理后的化工废水，由泵提升进入SKL三相催化氧化反应器，废水经磁化预处理后，与固相催化剂SKL-A和氧化剂发生催化氧化反应，反应过程辅以超声作用，对化工废水中难降解污染物断链开环；
(2)步骤(1)的出水进入调节稳定池，进一步调节水量完善反应；
(3)步骤(2)的出水进入曝气生物滤池进行生化处理。
所述SKL-三相催化氧化反应器是由SKL-反应器I型连通SKL-反应器II型组成；所述SKL-反应器I型进水口设在底部，出水口设在顶部，底部设置布水器，下半部内置永磁材料，上半部内置固相催化剂SKL-A和超声波换能器I型；所述SKL-反应器II型底部设置布水器，布水器上面安置磁环，SKL-反应器II型上半部内置超声波换能器II型。
所述SKL-反应器I型下半部内置永磁材料为稀土永磁材料钕铁硼Nd2Fe14B，其剩磁为1.12-1.37T，矫顽力836-915kA/m，最大磁能积239-358kJ/m3，工作温度≤80℃。
所述SKL-反应器I型上半部内置超声波换能器I型，对应的超声波发生器I型为外置，所发出的频率f为35-50kHz；SKL-反应器II型上半部内置超声波换能器II型，对应的超声波发生器II型为外置，所发出的频率f为25-35kHz。
所述SKL-反应器II型底部设置的布水器上面安置的磁环为T650-2，电感系数58.0L/N2，相对磁导率10μ0，涂层为环氧树脂。
所述废水经提升泵，从SKL-反应器I型底部经布水器均匀进水；首先经磁化预处理，SKL-反应器I型下半部内置永磁材料，磁化时间5-10min，永磁材料采用稀土永磁材料钕铁硼Nd2Fe14B，其剩磁为1.12-1.37T，矫顽力836-915kA/m，最大磁能积239-358kJ/m3，工作温度≤80℃。
所述磁化预处理后废水进入SKL-反应器I型上半部，上半部内置固相催化剂SKL-A和超声波换能器I型，反应时间5-10min，超声波发生器I型外置，其所发出的频率f为35-50kHz。固相催化剂SKL-A装填密度为50kg/m3。
所述SKL-反应器I型出水和氧化剂均匀混合后经管道进入SKL-反应器II型。在SKL-反应器I型出水口管道上加入氧化剂，氧化剂储槽、加药泵外置。
所述废水进入SKL-反应器II型完善催化氧化反应，降解污染物，SKL-反应器II型反应时间7-15min。SKL-反应器II型底部设置布水器，布水器上面安置磁环，磁环采用进口磁环T650-2，电感系数58.0L/N2，相对磁导率10μ0，涂层为环氧树脂，数量30-45个。SKL-反应器II型上半部内置超声波换能器II型，超声波发生器II型外置，其所发出的频率f为25-35kHz。
所述氧化剂优选双氧水，浓度30％，投加量在300-500ppm之间；所述调节稳定池反应时间根据处理废水性质和氧化剂的投加量而定。一般反应时间在0.5-1.5h之间，其中，含农药类的化工废水调节稳定池反应时间优选1.5h；所述曝气生物滤池可选用一级或多级，每级水力停留时间在2-8h，曝气量以满足水中溶氧量含量不低于3mg/L为宜。
本发明与现有技术相比具有如下特点和优势：
1.本发明所采用的SKL三相催化氧化工艺为成熟、先进、已实现大规模应用的催化氧化技术，具有较强的可行性。
2.SKL三相催化氧化技术解决了传统高级氧化技术的缺陷。
3.通过磁化预处理，减少了极性有机物活性点与药剂分子的碰撞屏障，从而使化学反应的速度和反应程度显著增高，减少了固相催化剂的损耗和氧化剂的使用量，运行成本显著降低。
4.采用超声技术避免了长期运行后固相催化剂被废水中悬浮物包裹、堵塞，确保催化剂SKL-A的活性。同时超声技术使废水中难降解污染物分子结构发生改变，加速催化氧化反应，从而加速污染物质的水解、分解和聚合过程，大大提高了催化氧化反应速率。
5.优选固相催化剂SKL-A代替传统亚铁催化氧化，比表面积大，催化活性点多，催化活性提高，氧化反应速率和氧化能力提高。针对化工废水，催化剂SKL-A更为高效、光谱，使用时浸出少，可连续重复使用，产泥量少。
6.SKL三相催化氧化反应器处理效果好、运行成本低、能耗低、操作简单。已实现大规模应用，处理规模2万-30万吨/日。
7.工艺操作简单，运行管理方便。不需要设置单独的沉淀系统，可直接联合BAF，去除少量的悬浮固体。
8.达到深度脱氮、降COD的效果。农药、染料类化工废水一般含吡啶、DMF(N-N-二甲基甲酰胺)等杂环含氮类物质，属于有机溶剂，化学性质稳定，难以氧化。SKL三相催化氧化技术具有非常高的电位，可以将吡啶、DMF等含氮杂环类物质开环断链转化为氨氮。联合BAF工艺，可达到深度降解污染物和脱氮的目的。
9.该发明工艺深度处理后的化工废水可直排，生态性良好，社会环境效益好。
附图说明
图1——本发明总的流程示意图。
具体实施方式
本发明的技术思路是：
本发明通过对催化氧化工艺的改进创新，降低运行成本特别是无需添加亚铁减少氧化剂双氧水的投加量；提高反应效率特别是COD、色度、总磷去除率提高20-30个百分点；确保长期稳定运行特别是避免了固相催化剂的堵塞且保证了催化剂活性；实现了大型规模化应用。通过与BAF技术联合，省去了固液分离且达到彻底脱氮的效果，确保化工废水深度处理后出水达标排放。
下面将结合说明书附图图1，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明包括以下3个工艺单元：
(1)将经“物化+生化”二级处理后的化工废水，由泵提升进入SKL三相催化氧化反应器，废水经磁化预处理后，与固相催化剂SKL-A和氧化剂发生催化氧化反应，反应过程辅以超声作用，对化工废水中难降解污染物断链开环；
(2)步骤(1)的出水进入调节稳定池，进一步调节水量完善反应；
(3)步骤(2)的出水进入曝气生物滤池进行生化处理。
SKL三相催化氧化反应器包括通过管道相连的SKL-反应器I型、SKL-反应器II型。SKL-反应器I型进水口设在底部，出水口设在顶部，其底部设置布水器，下半部内置永磁材料，永磁材料采用稀土永磁材料即钕铁硼Nd2Fe14B，其剩磁为1.12-1.37T，矫顽力836-915kA/m，最大磁能积239-358kJ/m3，工作温度≤80℃，上半部内置固相催化剂SKL-A和超声波换能器I型，超声波发生器I型外置，其所发出的频率f为35-50kHz，SKL-反应器器I型反应时间10-20min；所述SKL-反应器II型底部设置布水器，布水器上面安置磁环，磁环采用进口磁环T650-2，电感系数58.0L/N2，相对磁导率10μ0，涂层为环氧树脂，数量30-45个，其上半部内置超声波换能器II型，超声波发生器II型外置，其所发出的频率f为25-35kHz，SKL-反应器II型反应时间7-15min。
其具体步骤：
(1)化工废水经提升泵，从SKL-反应器I型底部经布水器均匀进水，首先经磁化预处理，SKL-反应器I型下半部内置永磁材料，磁化时间5-10min，永磁材料采用稀土永磁材料(钕铁硼Nd2Fe14B)，其剩磁为1.12-1.37T，矫顽力836-915kA/m，最大磁能积239-358kJ/m3，工作温度≤80℃。
(2)磁化预处理后废水进入SKL-反应器I型上半部，上半部内置固相催化剂SKL-A和超声波换能器I型，反应时间5-10min，超声波发生器I型外置，其所发出的频率f为35-50kHz。固相催化剂SKL-A装填密度为50kg/m3。
(3)SKL-反应器I型出水和氧化剂均匀混合后经管道进入SKL-反应器II型。在SKL-反应器I型出水口管道上加入氧化剂，氧化剂优选双氧水，浓度30％，投加量一般在300-500ppm，氧化剂储槽、加药泵外置。
(4)废水进入SKL-反应器II型完善催化氧化反应，降解污染物，SKL-反应器II型反应时间7-15min。SKL-反应器II型底部设置布水器，布水器上面安置磁环，磁环采用进口磁环T650-2，电感系数58.0L/N2，相对磁导率10μ0，涂层为环氧树脂，数量30-45个。SKL-反应器II型上半部内置超声波换能器II型，超声波发生器II型外置，其所发出的频率f为25-35kHz。
(5)SKL三相催化氧化反应器出水进入调节稳定池，进一步完善催化氧化反应，对难降解污染物进一步断链开环，其反应时间根据处理废水性质和氧化剂的投加量而定。一般反应时间在0.5-1.5h之间，其中，含农药类的化工废水调节稳定池反应时间优选1.5h。
(6)调节稳定池出水经泵提升进入曝气生物滤池(BAF)，进行生化反应，达到进一步降解COD和脱氮的目的。曝气生物滤池(BAF)可选用一级或多级，每级水力停留时间在2-8h，曝气量以满足水中溶氧量含量不低于3mg/L为宜。
实施例1：
废水来源：某化工园污水处理厂生化后二沉池出水，该污水厂主要处理来自该园区内70多家化工企业生产废水，处理规模2.5万吨/日。生化后二沉池出水COD在200-300mg/L，色度偏高，废水水质复杂且水量波动大，B/C低，可生化性。
采用SKL三相催化氧化与一级BAF联合处理该废水。
二沉池出水经泵提升进入SKL三相催化氧化反应器，首先经SKL-反应器I型，反应时间15min，在进SKL-反应器II型之前投加氧化剂双氧水，浓度为30％，投加量400-500ppm，进行催化氧化反应，SKL-反应器II型反应时间11min。
SKL三相催化氧化反应器出水自流进入调节稳定池，进一步调节水量完善反应，停留时间60min。
调节稳定池出水经泵提升进入曝气生物滤池(BAF)，曝气生物滤池(BAF)水力停留时间8h，溶解氧控制3-5mg/L。
深度处理效果见表1、表2。
表1处理前后COD指标
表2处理前后NH3-N指标
由表1、表2，该化工园污水处理厂，生化后出水经SKL三相催化氧化与一级BAF联合深度处理后，出水COD降至80mg/L以下，氨氮降至15mg/L以下，达到化工行业污水排放标准(DB321939-2006)一级标准。对有毒有害化工废水COD、氨氮的去除率显著提高。
实施例2：
废水来源：某精细化工园污水处理厂二级处理后MBR出水，出水COD在132-168mg/L之间，NH3-N在10.9-15.2mg/L之间。
采用SKL三相催化氧化与一级BAF联合处理该废水。
MBR出水经泵提升进入SKL三相催化氧化反应器，首先经SKL-反应器I型，反应时间10min，在进SKL-反应器II型之前投加氧化剂双氧水，浓度为30％，投加量300-400ppm，进行催化氧化反应。
SKL三相催化氧化反应器出水自流进入调节稳定池，进一步调节水量完善反应，停留时间45min。
调节稳定池出水经泵提升进入曝气生物滤池(BAF)，曝气生物滤池(BAF)水力停留时间4h。
处理效果见表3。其中，SKL三相催化氧化出水和调节稳定池出水均过滤检测水质指标。
表3处理各阶段水质指标
反应工段 进水 SKL三相催化氧化出水 调节稳定池出水 BAF出水
COD(mg/L) 156 96 86 57
NH3-N(mg/L) 15.2 18.14 19.66 7.63
TN(mg/L) 40.9 40.3 41.2
由表3，该厂MBR出水经SKL三相催化氧化处理后，COD去除率达38.5％，经调节稳定池完善反应后COD去除率达44.9％，最后BAF出水降至60mg/L以下，达一级B标。显然，SKL三相催化氧化通过对难降解有机污染物的断链开环，提高了B/C，从而进一步有助于降解COD。另外，经SKL三相催化氧化的断链开环作用，其出水氨氮上升，但总氮不变，经BAF生化反应后，氨氮有19.66mg/L降至7.63mg/L，总氮也由41.2mg/L降至20.5mg/L，达到彻底脱氮的目的。

Claims (10)

1.一种SKL三相催化氧化-BAF深度处理化工废水的方法，其特征在于进水至SKL三相催化氧化反应器反应，再进入调节稳定池，从调节稳定池出来进入曝气生物滤池，最后出水；
包括以下3个工艺单元：
(1)将经“物化+生化”二级处理后的化工废水，由泵提升进入SKL三相催化氧化反应器，废水经磁化预处理后，与固相催化剂SKL-A和氧化剂发生催化氧化反应，反应过程辅以超声作用，对化工废水中难降解污染物断链开环；
(2)步骤(1)的出水进入调节稳定池，进一步调节水量完善反应；
(3)步骤(2)的出水进入曝气生物滤池进行生化处理。
2.根据权利要求1所述的一种SKL三相催化氧化-BAF深度处理化工废水的方法，其特征在于所述SKL-三相催化氧化反应器是由SKL-反应器I型连通SKL-反应器II型组成；所述SKL-反应器I型进水口设在底部，出水口设在顶部，底部设置布水器，下半部内置永磁材料，上半部内置固相催化剂SKL-A和超声波换能器I型；所述SKL-反应器II型底部设置布水器，布水器上面安置磁环，SKL-反应器II型上半部内置超声波换能器II型。
3.根据权利要求2所述的一种SKL三相催化氧化-BAF深度处理化工废水的方法，其特征在于所述SKL-反应器I型下半部内置永磁材料为稀土永磁材料钕铁硼Nd2Fe14B，其剩磁为1.12-1.37T，矫顽力836-915kA/m，最大磁能积239-358kJ/m3，工作温度≤80℃。
4.根据权利要求2所述的一种SKL三相催化氧化-BAF深度处理化工废水的方法，其特征在于所述SKL-反应器I型上半部内置超声波换能器I型，对应的超声波发生器I型为外置，所发出的频率f为35-50kHz；SKL-反应器II型上半部内置超声波换能器II型，对应的超声波发生器II型为外置，所发出的频率f为25-35kHz。
5.根据权利要求2所述的一种SKL三相催化氧化-BAF深度处理化工废水的方法，其特征在于所述SKL-反应器II型底部设置的布水器上面安置的磁环为T650-2，电感系数58.0L/N2，相对磁导率10μ0，涂层为环氧树脂。
6.根据权利要求2所述的一种SKL三相催化氧化-BAF深度处理化工废水的方法，其特征在于废水经提升泵，从SKL-反应器I型底部经布水器均匀进水；首先经磁化预处理，SKL-反应器I型下半部内置永磁材料，磁化时间5-10min，永磁材料采用稀土永磁材料钕铁硼Nd2Fe14B，其剩磁为1.12-1.37T，矫顽力836-915kA/m，最大磁能积239-358kJ/m3，工作温度≤80℃。
7.根据权利要求2所述的一种SKL三相催化氧化-BAF深度处理化工废水的方法，其特征在于磁化预处理后废水进入SKL-反应器I型上半部，上半部内置固相催化剂SKL-A和超声波换能器I型，反应时间5-10min，超声波发生器I型外置，其所发出的频率f为35-50kHz。固相催化剂SKL-A装填密度为50kg/m3。
8.根据权利要求2所述的一种SKL三相催化氧化-BAF深度处理化工废水的方法，其特征在于SKL-反应器I型出水和氧化剂均匀混合后经管道进入SKL-反应器II型。在SKL-反应器I型出水口管道上加入氧化剂，氧化剂储槽、加药泵外置。
9.根据权利要求2所述的一种SKL三相催化氧化-BAF深度处理化工废水的方法，其特征在于废水进入SKL-反应器II型完善催化氧化反应，降解污染物，SKL-反应器II型反应时间7-15min。SKL-反应器II型底部设置布水器，布水器上面安置磁环，磁环采用进口磁环T650-2，电感系数58.0L/N2，相对磁导率10μ0，涂层为环氧树脂，数量30-45个。SKL-反应器II型上半部内置超声波换能器II型，超声波发生器II型外置，其所发出的频率f为25-35kHz。
10.根据权利要求2或8所述的一种SKL三相催化氧化-BAF深度处理化工废水的方法，其特征在于氧化剂优选双氧水，浓度30％，投加量在300-500ppm之间；所述调节稳定池反应时间根据处理废水性质和氧化剂的投加量而定。一般反应时间在0.5-1.5h之间，其中，含农药类的化工废水调节稳定池反应时间优选1.5h；所述曝气生物滤池可选用一级或多级，每级水力停留时间在2-8h，曝气量以满足水中溶氧量含量不低于3mg/L为宜。
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