CN105906113B - 一种苯胺类废水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种苯胺类废水的处理方法，包括：步骤1，将苯胺类废水的pH调节至5～7，加入铁、活性炭及稀土元素，在气浮状态下反应，得到处理液；步骤2，处理液经预处理后，进行膜催化处理，完成废水处理。步骤1中，以废水质量为基准，铁用量为0.1～3％，活性炭用量为0.01％～1％。步骤1中，稀土元素为铈或镧，以废水质量为基准，稀土元素的投加量为0.01～0.1‰。本发明提供的苯胺类废水的处理方法，能够显著降低苯胺类废水的COD值，使苯胺类废水满足排放要求。

Description

一种苯胺类废水的处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种苯胺类废水的处理方法。
背景技术
苯胺类化合物是重要的有机化工原料和精细化工中间体，同时也是严重污染环境和危害人体健康的有害物质。国内众多炼化厂、染料厂、农药厂等在生产过程中会产生大量苯胺类废水，其质量浓度有时可高达数千mg/L。由于苯胺类物质对生态生物的毒性，其已被列入“中国环境优先污染物黑名单”中，在工业排水中要求严格控制。目前，我国对于苯胺类污染物的治理达标率都很低，治理任务十分艰巨。
迄今国内外对苯胺类废水的处理主要有生物，物理，化学等方法，但大多数方法的处理效果都不理想，普遍存在成本高、二次污染严重、排放不达标等问题。例如，公开号为CN101279808A的发明专利文献公开的处理苯胺类废水方法，先将高浓度硝基苯、苯胺废水通过絮凝沉降处理后，再通过多级固定化微生物-厌氧生物滤池和固定化微生物-曝气生物滤池处理，该技术工艺路线长，水力停留时间长，微生物的活性难以保持稳定，絮凝剂用量大且难以回收再利用，絮凝产生的污泥处理仍是难题。
公开号为CN 102001765A的发明专利文献公开的采用臭氧氧化-改性活性炭/改性蒙脱土吸附联合工艺来处理苯胺废水，是先用臭氧对废水初步氧化，而后将废水先后流入改性活性炭吸附池和改性蒙脱土吸附池，苯胺污染物被吸附除去，是物理法联合化学法的处理技术，其中臭氧对苯胺的氧化程度很有限，所使用的改性活性炭、改性蒙脱土吸附剂制备较复杂，且吸附剂再生困难，易出现废水排放不达标的问题。
发明内容
本发明提供了一种苯胺类废水的处理方法，能够降低苯胺类废水的COD值，使苯胺类废水满足排放要求。
一种苯胺类废水的处理方法，包括：
步骤1，将苯胺类废水的pH调节至5～7，加入铁、活性炭及稀土元素，在气浮状态下反应，得到处理液；
步骤2，处理液经预处理后，进行膜催化处理，完成废水处理。
所述的苯胺类废水为含苯胺或者苯胺衍生物的高COD、高盐度、难降解废水，主要来自染料、医药、农药及油漆行业，我国苯胺类废水最高允许排放浓度为5mg/L。
通过步骤1的气浮与铁碳协同处理，可以将大部分有机大分子降解为无色的小分子物质，然后通过电催化进一步氧化降解有机物，通过膜催化处理，得到酸和碱，优选地，膜催化处理得到的酸和碱回用至步骤1中调节苯胺类废水的pH值。
除盐后的苯胺类废水COD、BOD、含盐量等可生化性均满足生化处理条件，可进行生化处理，或者进行工业应用。
步骤1中水处理中的气浮法，是在水中形成高度分散的微小气泡，粘附废水中疏水基的固体或液体颗粒，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒粘附气泡后，形成表观密度小于水的絮体而上浮到水面，形成浮渣层被刮除，从而实现固液分离。此外，密集气泡附着有机物吸附在活性炭上，利用稀土金属、铁和活性炭体系形成微电流氧化有机物，从而实现气浮与铁碳微电解的协同作用。
作为优选，步骤1中，以废水质量为基准，铁用量为0.1～3％，活性炭用量为0.01％～1％。
本发明中，铁、活性炭、絮凝剂、废水、处理液之间计算用量关系时，均采用质量为计量单位，例如，以废水质量为基准，铁用量为0.1～3％，即铁的投加质量为废水质量的0.1～3％。步骤1中，稀土元素为铈或镧，以废水质量为基准，稀土元素的投加量为0.01～0.1‰。
进一步优选，步骤1中，以废水质量为基准，铁用量为0.5～2％，活性炭用量为0.1～0.5％。
作为优选，步骤2中所述的预处理包括依次进行的一次絮凝、电催化和二次絮凝。
本发明提供的苯胺类废水处理方法中包括两步絮凝操作，分别为一次絮凝和二次絮凝，两次絮凝操作均为了除去溶液中的悬浮微粒，以便于电催化过程和膜催化过程顺利进行。
一次絮凝和二次絮凝为两次独立地絮凝操作，可以选择相同的絮凝剂，也可以选择不同的絮凝剂，优选地，一次絮凝和二次絮凝的絮凝剂各自独立地选取以下絮凝剂中的至少一种：
聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝铁。
进一步优选，一次絮凝和二次絮凝的絮凝剂各自独立地为聚合硫酸铝或聚合硫酸铁。
一次絮凝和二次絮凝的絮凝剂用量可以相同，也可以不同，优选地，以处理液的质量为基准，一次絮凝和二次絮凝的絮凝剂各自为0.01％～2％。
进一步优选，一次絮凝和二次絮凝的絮凝剂各自为0.1％～1％。
电催化氧化法是利用阳极的高电位或阳极反应所产生的活性自由基，将废水中的污染物氧化降解的方法，目前在制药废水、印染废水、农药废水的处理中已得到一定的应用。
电催化三维电极是在二维电极的两极板中间投入粒状的电极材料，向主电极的两端施加电压后，电极间填充的粒子表面会带电，从而成为新的一极。三维电极体系在主电极上的反应与二维电极体系相同，主要的不同之处在于，三维电极体系中的粒子电极在电场的作用下，会形成表面带有电荷的微电极，也可以参加相应的电化学反应。同二维电极相比，三维电极具有更大的有效面积，从而提高了传质的效果，电流效率更高。
作为优选，所述电催化采用直流电，恒压为0.5-3V/cm。进一步优选，所述电催化采用二维电催化或三维电催化，电催化采用直流电，恒压为0.5-3V/cm。再优选，所述电催化采用三维电催化，恒压为1～2V/cm。
作为优选，所述膜催化的膜采用聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜、聚芳醚酮(PEK)膜、聚芳醚砜(PES)膜中的一种或几种。
为了提高膜催化的效率，优选地，膜催化的膜上负载有催化剂，催化剂为TiO2、CuO、MnO2、Fe3O4、ZrO2中的至少一种，催化剂的负载量为0.1～0.5g/m2。
本发明提供的苯胺类废水的处理方法，能够显著降低苯胺类废水的COD值，使苯胺类废水满足排放要求。
具体实施方式
实施例1
苯胺废水，呈黑褐色，COD＝20000mg/L，硫酸钠含量3％。
(1)将苯胺废水调pH＝5，以废水质量为基准，铁用量2％，活性炭用量为0.1％，镧用量为0.05‰，常温下在气浮设备中反应3h，出水呈浅红色。
(2)絮凝：絮凝剂为聚合硫酸铁，以步骤(1)的出水质量为基准，聚合硫酸铁用量0.2％，过滤分离，出水颜色变浅，经测定出水COD为11000mg/L。
(3)电催化：电催化为三维电催化，电极为碳素电极，电催化时间3h，直流供电，恒压为1.5V/cm，出水COD＝8400mg/L。
(4)絮凝：絮凝剂为聚合硫酸铁，以步骤(1)的出水质量为基准，聚合硫酸铁用量0.1％，快搅20min，慢搅10min完成絮凝。出水颜色变浅，悬浮物被絮凝下来。
(5)膜催化：选择膜催化的膜为聚芳醚砜(PES)膜，膜负载催化剂为TiO2，负载量为0.2g/m2(即每平方米膜上催化剂的负载量为0.2g)，阴阳膜产生的酸碱可回用至步骤(1)中调节废水pH，出水COD为350mg/L。
对比例1
苯胺废水，呈黑褐色，COD＝20000mg/L，硫酸钠含量3％。
(1)将苯胺废水调pH＝5，以废水质量为基准，铁用量3％，活性炭用量为0.5％，镧用量为0.1‰，常温下在气浮设备中反应3h，出水呈浅红色。
(2)絮凝：絮凝剂为聚合硫酸铁，以步骤(1)的出水质量为基准，聚合硫酸铁用量0.2％，过滤分离，出水颜色变浅，经测定出水COD为8000mg/L。
(3)电催化：电催化为三维电催化，电极为碳素电极，电催化时间3h，直流供电，恒压为1.5V/cm，出水COD＝5400mg/L。
(4)絮凝：絮凝剂为聚合硫酸铁，以步骤(1)的出水质量为基准，聚合硫酸铁用量0.1％，快搅20min，慢搅10min完成絮凝。出水颜色变浅，悬浮物被絮凝下来。
(5)膜催化：选择膜催化的膜为聚芳醚砜(PES)膜，膜负载催化剂为TiO2，负载量为0.2g/m2，阴阳膜产生的酸碱可回用至步骤(1)中调节废水pH，出水COD为107mg/L。
对比例2
苯胺废水，呈黑褐色，COD＝20000mg/L，硫酸钠含量3％。
(1)将苯胺废水调pH＝5，以废水质量为基准，铁用量2％，活性炭用量为0.1％，镧用量为0.05‰，常温下在气浮设备中反应3h，出水呈浅红色。
(2)絮凝：絮凝剂为聚合硫酸铁，以步骤(1)的出水质量为基准，聚合硫酸铁用量0.2％，过滤分离，出水颜色变浅，经测定出水COD为11000mg/L。
(3)电催化：电催化为二维电催化，电极为碳素电极，电催化时间3h，直流供电，恒压为1.5V/cm，出水COD＝9106mg/L。
(4)絮凝：絮凝剂为聚合硫酸铁，以步骤(1)的出水质量为基准，聚合硫酸铁用量0.1％，快搅20min，慢搅10min完成絮凝。出水颜色变浅，悬浮物被絮凝下来。
(5)膜催化：选择膜催化的膜为聚芳醚砜(PES)膜，膜负载催化剂为TiO2，负载量为0.2g/m2，阴阳膜产生的酸碱可回用至步骤(1)中调节废水pH，出水COD为478mg/L。
对比例3
苯胺废水，呈黑褐色，COD＝20000mg/L，硫酸钠含量3％。
(1)将苯胺废水调pH＝5，以废水质量为基准，铁用量2％，活性炭用量为0.1％，镧用量为0.05‰，常温下在气浮设备中反应3h，出水呈浅红色。
(2)絮凝：絮凝剂为聚合硫酸铁，以步骤(1)的出水质量为基准，聚合硫酸铁用量0.2％，过滤分离，出水颜色变浅，经测定出水COD为11000mg/L。
(3)电催化：电催化为三维电催化，电极为碳素电极，电催化时间3h，直流供电，恒压为1.5V/cm，出水COD＝8400mg/L。
(4)絮凝：絮凝剂为聚合硫酸铁，以步骤(1)的出水质量为基准，聚合硫酸铁用量0.1％，快搅20min，慢搅10min完成絮凝。出水颜色变浅，悬浮物被絮凝下来。
(5)膜催化：选择膜催化的膜为聚芳醚砜(PES)膜，膜负载催化剂为CuO，负载量为0.2g/m2，阴阳膜产生的酸碱可回用至步骤(1)中调节废水pH，出水COD为495mg/L。
实施例2
对硝基苯胺废水，呈黑色，COD＝30000mg/L，硫酸钠含量4％。
(1)将苯胺废水调pH＝6，以废水质量为基准，铁用量3％，活性炭用量为0.5％，铈用量为0.06‰，常温下在气浮设备中反应4h。出水呈浅褐色。
(2)絮凝：絮凝剂为聚合硫酸铁，以步骤(1)的出水质量为基准，聚合硫酸铁用量0.3％，快搅20min，慢搅10min完成絮凝。出水颜色变浅，悬浮物被絮凝下来，经测定出水COD为13908mg/L。
(3)电催化：选择电催化为三维电催化，电极为碳素电极，电催化时间3h，直流供电，恒压为2V/cm，出水COD＝6800mg/L。
(4)絮凝：絮凝剂为聚合硫酸铁，以步骤(1)的出水质量为基准，聚合硫酸铁用量0.2％，快搅20min，慢搅10min完成絮凝。出水颜色变浅，悬浮物被絮凝下来。
(5)膜催化：选择膜催化的膜为PVDF膜，膜负载催化剂为TiO2，负载量为0.1g/m2，阴阳膜产生的酸碱可回用至步骤(1)中调节废水pH，出水COD为298mg/L。
实施例3
邻硝基苯胺废水，呈黑色，COD＝20000mg/L，硫酸钠含量4％。
(1)将苯胺废水调pH＝7，以废水质量为基准，铁用量2％，活性炭用量为0.1％，铈用量为0.05‰，常温下在气浮设备中反应4h，出水呈浅褐色。
(2)絮凝：絮凝剂为聚合硫酸铁，以步骤(1)的出水质量为基准，聚合硫酸铁用量0.2％，快搅20min，慢搅10min完成絮凝，出水颜色变浅，悬浮物被絮凝下来，经测定出水COD为10948mg/L。
(3)电催化：选择电催化为三维电催化，电极为石墨电极，电催化时间3h，直流供电，恒压为2V/cm，出水COD为4980mg/L。
(4)絮凝：絮凝剂为聚合硫酸铁，以步骤(1)的出水质量为基准，聚合硫酸铁用量0.2％，快搅20min，慢搅10min完成絮凝，出水颜色变浅，悬浮物被絮凝下来。
(5)膜催化：选择膜催化的膜为PEK膜，膜负载催化剂为TiO2，负载量为0.3g/m2，阴阳膜产生的酸碱可回用至步骤(1)中调节废水pH，出水COD为320mg/L。

Claims (6)

1.一种苯胺类废水的处理方法，其特征在于，包括：
步骤1，将苯胺类废水的pH调节至5~7，加入铁、活性炭及稀土元素，在气浮状态下反应，得到处理液；以废水质量为基准，铁用量为0.1~3%，活性炭用量为0.01%~1%；
步骤2，处理液经预处理后，进行膜催化处理，完成废水处理；膜催化的膜上负载有催化剂，催化剂为TiO2 、CuO 、MnO2 、Fe3O4、ZrO2中的至少一种，催化剂的负载量为0.1～0.5g/m2；
所述的预处理包括依次进行的一次絮凝、电催化和二次絮凝；所述电催化采用三维电催化，恒压为1~2V/cm。
2.如权利要求1所述的苯胺类废水的处理方法，其特征在于，步骤1中，稀土元素为铈或镧，以废水质量为基准，稀土元素的投加量为0.01~0.1‰。
3.如权利要求1所述的苯胺类废水的处理方法，其特征在于，一次絮凝和二次絮凝的絮凝剂各自独立地选取以下絮凝剂中的至少一种：聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝铁。
4.如权利要求1所述的苯胺类废水的处理方法，其特征在于，以处理液的质量为基准，一次絮凝和二次絮凝的絮凝剂投加量各自为0.01%~2%。
5.如权利要求1所述的苯胺类废水的处理方法，其特征在于，所述膜催化的膜采用聚偏氟乙烯微孔膜、聚芳醚酮膜、聚芳醚砜膜中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的苯胺类废水的处理方法，其特征在于，膜催化处理得到的酸和碱回用至步骤1中调节苯胺类废水的pH值。
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