CN107311357A - 一种磁性生物铁锰氧化物降解水中有机污染物的处理工艺 - Google Patents

一种磁性生物铁锰氧化物降解水中有机污染物的处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种磁性生物铁锰氧化物降解水中有机污染物的处理工艺，属于污水处理技术领域。其基本技术路线是经过格栅过滤装置去除悬浮颗粒物后的污水，与磁性生物降解反应器中的磁性生物铁锰氧化物发生反应后，经反应器中强力电磁铁吸附降解，经在线检测合格后出水，同时利用压力加药计量装置能保持磁性生物铁锰氧化物活性，反冲洗回收装置和回流装置保证磁性材料和水资源得以回收利用。本发明工艺运行成本低、流程简单、降解效率高、可全封闭进行，资源回收利用率高，无二次污染，是降解水中有机污染物较为理想的选择。

Description

一种磁性生物铁锰氧化物降解水中有机污染物的处理工艺
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种磁性生物铁锰氧化物降解水中有机污染物的处理工艺。
技术背景
对于水中有机物的降解方法有很多，在公布号CN1120833公布名“含有有机化合物和无机化合物的污水处理方法”专利中提到的利用热碱处理工序、臭氧处理工序和生物处理工序，这些方法均存在降解速率较慢、一次性降解不够彻底、材料不能循环利用并且存在二次污染的可能性等问题。而磁性料由于其本身的结构特性，具有对某些特定有机物的降解效果极为理想、降解速率较快、材料可以回收利用，不造成二次污染等优点。例如公布号CN 102680673公开名“一种用于净化黄曲霉毒素样本的免疫磁性微粒极其制备和应用方法”中，利用具有特异性的磁性材料将黄曲霉素亲和吸附到微粒表面，实现有效净化。
目前已公布的利用磁性材料的净水工艺均有各自的特点和适用性。
如公布号CN 102020390公布名“磁电纳滤污水净化系统和净化工艺”中提到利用磁技术，结合先进的钢纤维微滤技术、炭纤维纳滤技术和膜过滤技术等物理过滤技术，最后采用磁电催化装置、强磁还原装置、磁电过滤装置、矿化装置等一系列处理来净化污水，尽管这种工艺具有无需添加其他试剂，没有二次污染的优点，但多道过滤滤网具有较高的堵塞风险，且工艺流程较为复杂。
又如公布号CN 102648161公布名“使用涂布有超微粒强磁性铁氧体的纳米过滤件的饮用水净化方法”中，使用由涂抹于无纺布纳米超微铁氧体所构成的纳米过滤件，浸渍于饮用水中，使纳米材料产生的磁力线作用于饮用水的铁分并带有磁性的含有砷及其化合物的凝集物质，通过吸附净化，这种工艺具有简易低成本的优点，但也存在其适用范围主要应用于重金属吸附，未阐述材料循环的可能性。
如公布号CN 1562817A公布名“磁性纳米材料TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂净化废水方法及装置”中提到利用磁性纳米材料作为催化剂，对经过预处理的污水进行光催化氧化反应，从而使水中有害粒子被氧化或者还原，这种方法及装置具有环保，应用范围较广，纳米催化剂强氧化能力对有机污染物效果较强等优点，但其在有机物降解过程中需要特定的紫外光源催化。
因此，本发明利用磁性生物铁锰氧化物降解水中有机污染物的处理工艺，整体流程简单，操作简便，投资、运行成本极低，降解高效、快速，能够循环利用和回收原材料，并且实现水质监控，不对环境造成二次污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对水中有机物具有较强降解作用，处理效率更高，整体流程简单，运行成本较低，没有二次污染的环保节能的处理工艺。
本发明的技术思路是污水通过微米级格栅滤网进入集水池，通过pH调节装置预处理后进入到反应器，与磁性生物降解反应器中预先放置好的磁性生物铁锰氧化物混合反应，降解水中有机物，降解反应完成后，通过强力电磁铁的磁场吸附磁性材料，排出净化后的水，通过在线监测装置检测，合格后进入出水池，如果不合格则通过回流装置返回集水池，同时通过压力加药计量装置将营养液、锰源加入到反应器，同时强力电磁铁失电，搅拌机同步启动混合搅拌一定时间使磁性生物锰氧化物重新具有活性，直接用于下一批次污水处理。当定量的磁性生物铁锰氧化物达到使用批次限值，利用反冲洗回收装置冲洗反应器和回收材料，重新加入磁性生物铁锰氧化物到反应器，再次开始处理污水。
为达到这一目的，本发明的工艺，其特征在于：所述的一种磁性生物铁锰氧化物降解水中有机污染物的处理工艺主要有用于过滤污水中悬浮颗粒物的格栅过滤装置，用于放置经过预处理污水的集水池，用于降解目标污染物的磁性生物降解反应器，压力加药计量装置，用于检测出水水质的在线监测装置，用于回收不合格出水的回流泵，反冲洗回收装置，出水池这8个部件组成。
进一步的，所述磁性生物铁锰氧化物和压力加药计量装置中的培养基、锰源由申请号201710583319.5名称为“一种可降解单苯环污染物的磁性生物铁锰氧化物的制备方法”中所得到，同时反应器中的磁性生物铁锰氧化物投放量标准为5～20g/L。
进一步的，所述的格栅过滤装置如图2所示是采用双层微米过滤网，滤网网格大小在50um以下。
进一步的，所述预处理的污水，其特征在于：经过集水池中设有的pH调节装置调节，调节用的酸碱液分别为盐酸和氢氧化钠，保证pH值稳定在7～8之间。
进一步的，所述集水池和反应器之间连接有原水泵和流量计，用以保证进水口水流平稳、进水量均匀。
进一步的，所述磁性生物降解反应器采用可调转速的精密搅拌器，搅拌速率在125～200r/min之间。
进一步的，所述反应器设有强力电磁铁，在降解反应完成后0.5～24h左右，吸附反应器中可降解目标污染物的磁性功能材料。
进一步的，所述的压力加药计量装置如图3所示为卧式单罐体双容器结构，其中一个容器1为放置营养液，另一个容器2为放置锰源。
进一步的，所述的在线监测装置，采用COD监测仪。
进一步的，所述反冲洗回收装置如图4所示采用双过滤网双回收结构，第一个过滤网为50um以下的微米级滤网，回收磁性生物铁锰氧化物，第二个为密集的电流线圈滤网，利用其通电产生的电磁场回收未利用或与生物锰氧化物剥离的磁性纳米铁。
本发明是利用具有超顺磁特性和特有的裹聚镶嵌结构磁性生物铁锰氧化物降解水中有机污染物，通过吸附磁性生物铁锰氧化物与水中有机污染降解反应的生成物，达到水中有机物降解的目的，同时循环利用和回收原材料，整体工艺流程简单，降解能力高效，运行成本低，资源循环利用率高，无二次污染。
附图说明
图1为本发明所述的一种磁性生物铁锰氧化物降解水中有机污染物的处理工艺流程图；
图2为本发明所述的格栅过滤装置结构示意图；
图3为本发明所述的压力加药计量装置结构示意图；
图4为本发明所述的反冲洗回收装置结构示意图。
附图标记说明：
1、格栅过滤装置；2、集水池；3、pH调节装置；4、原水泵；5、流量计；6、磁性生物降解反应器；7、精密搅拌器；8、压力加药计量装置；；9、在线监测装置；10、出水池；11、回流泵；12、反冲洗回收装置；13、强力电磁铁；201、微米过滤网；202、栅格过滤装置阀门；301、加药罐容器1；302、加药罐容器2；401、密集电磁线圈滤网；402、反洗回收泵；403、反洗泵。
具体实施方法
对于本发明工艺的具体实施步骤，将结合具体的实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。
首先打开格栅过滤装置1的阀门202，使污水经过微米过滤网201过滤掉污水中的悬浮颗粒物后进入集水池2，经过pH调节装置3预处理，使pH值稳定在7～8之间，启动原水泵4，污水进入磁性生物降解反应器6，反应器6中预先放置的磁性生物铁锰氧化物量根据反应器6标准进水量计算，标准为5～20g/L，观察流量计5确认污水输送量达到标准量，关闭原水泵4，打开精密搅拌器7，设置转速为125～200r/min之间，持续搅拌约24h以后，使磁性生物铁锰氧化物与污水充分反应，停止搅拌，反应器6中强力电磁铁13通电，吸附磁性物质约5～30分钟后，打开反应器6出水阀出水，观察COD在线监测装置9，如果水质合格，打开出水池球阀门，处理后的水进入出水池10；如果不合格，则打开回流泵11，使不合格水通过回流管重新进入集水池2等待再次处理，同时启动压力加药计量装置8，使加药罐容器1 301中的营养液和容器2 302中的锰源加入到磁性生物降解反应器6中，并同时使反应器6中强力电磁铁13失电，经过约5～24h培养后使磁性生物铁锰氧化物重新获得活性，直接用于下一批次污水处理。当定量的磁性生物铁锰氧化物达到使用批次限值，打开反冲洗回收装置12中反洗泵403和反冲洗阀，从反洗水箱中将冲洗水冲入反应器6，关闭反冲洗阀，打开回收阀和启动反洗回收泵402，使反洗水连带废渣依次通过反洗回收装置12中的微米过滤网201和密集电磁线圈滤网401，分别过滤掉无活性的磁性生物铁锰氧化物和可能为未利用或与磁性锰氧化物剥离的磁性纳米铁。重新加入具有活性的磁性生物锰氧化物，开始污水处理。
通过此实例，最终每一批次24h降解处理后的污水中，对乙酰氨基酚的降解率为100％，对1-萘酚的降解率为75％，可见其降解效果良好。
最后说明的是，尽管通过上述优选实施例已经对本发明实施步骤进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种磁性生物铁锰氧化物降解水中有机污染物的处理工艺，其特征在于：主要有用于过滤污水中悬浮颗粒物的格栅过滤装置(1)，用于放置经过预处理污水的集水池(2)，用于降解目标污染物的磁性生物降解反应器(6)，压力加药计量装置(8)，用于检测出水水质的在线监测装置(9)，用于回收不合格出水的回流泵(11)，反冲洗回收装置(12)，出水池(10)这8个部件组成。
2.根据权利要求1所述磁性生物铁锰氧化物和压力加药计量装置(8)中培养基和锰源由申请号201710583319.5名称为“一种可降解单苯环污染物的磁性生物铁锰氧化物的制备方法”中所得到，磁性生物铁锰氧化物的投放量标准为5～20g/L。
3.根据权利要求1所述预处理的污水，其特征在于：经过集水池(2)中设有的pH调节装置(3)调节，调节用的酸碱液分别为盐酸和氢氧化钠，保证pH值稳定在7～8之间。
4.根据权利要求1所述的格栅过滤装置(3)，其特征在于：采用双层微米过滤网(201)，滤网网格大小在50um以下。
5.根据权利要求1所述集水池(2)和磁性生物降解反应器(6)之间连接有原水泵(4)和流量计(5)，用以保证进水口水流平稳、进水量均匀。
6.根据权利要求1所述磁性生物降解反应器(6)，其特征在于：采用可调转速的精密搅拌器(7)，搅拌速率在125～200r/min之间。
7.根据权利要求1所述磁性生物降解反应器(6)，其特征在于：设有强力电磁铁(13)，在降解反应完成后0.5～24h左右，通电吸附反应器(6)中各种磁性物质。
8.根据权利要求1所述的压力加药计量装置(8)，其特征在于：为卧式单罐体双容器结构，其中一个容器1(301)放置营养液，另一个容器2(302)为放置锰源。
9.根据权利要求1所述在线监测装置(9)，其特征在于：采用COD监测仪。
10.根据权利要求1所述反冲洗回收装置(12)，其特征在于：采用双过滤网双回收结构，第一个过滤网为50um以下的微米过滤网(201)，回收磁性生物铁锰氧化物，第二个为密集的电流线圈滤网(402)，利用其通电产生电磁场回收未利用或与生物锰氧化物剥离的磁性纳米铁。
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