CN107935094A - 树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺装置及方法，属于水处理领域。该装置包括催化凝聚反应设备、泥水分离浓缩设备、吸附设备和固体脱水设备；催化凝聚反应设备、泥水分离浓缩设备和吸附设备依次用管路连接，泥水分离浓缩设备旁路设置有固体脱水设备。该方法为：向树脂吸附再生高浓度有机废液，投加催化剂，搅拌，将生成的泥水混合物进行泥水分离，将过滤清液进行吸附处理；将泥水浓缩料液进行脱水，污泥外运填埋处置，脱水残液回流至泥水分离浓缩设备前段。该方法对高浓度有机废液中有机物去除率可高达99％以上，同时具有投资、运行成本低、运行管理简单等优点，排水经简单处理就可以实现达标排放，与传统工艺相比具有巨大技术经济优势。

Description

树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺装置及方法
技术领域
本发明涉及一种水处理领域，特别涉及一种树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺装置及方法。
背景技术
焦化、煤化工、制药、化工、石化等行业的生化尾水中通常含有多环芳烃、卤代烃、杂环类化合物、有机氰化物、有机磷农药、表面活性剂、有机染料等难降解有机污染物。这些有机物被微生物分解速度很慢或无法彻底分解，易在生物体内富集，成为水体潜在的污染源。如果这类物质不加治理向环境排放，势必严重地污染环境和威胁人类健康。难降解有机物治理问题是目前水污染防治研究的热点与难点。
大孔树脂是一种高分子聚合物吸附剂。大孔树脂吸附作为一种难降解有机物去除工艺具有如下技术优势：(1)去除效果良好，具有普遍适用性；(2)工艺简单，设备投资不高；(3)不受盐度影响，适用于高盐度废水有机物去除；(4)可以实现浓缩和富集；(5)再生方便，运行管理简单。因此大孔树脂吸附可以广泛应用于焦化、煤化工、制药、化工、石化等行业生化尾水深度处理和化工产业园区提标改造；同时也可以有效降低有机物对膜处理工艺的影响，提升废水再生利用和零排放的工艺安全性和水收率，降低运行成本。
大孔树脂吸附饱和后需进行再生，无论是采用甲醇再生还是碱液再生，再生废液经精馏提纯或碱回收后，都会产生一定量高浓度有机废液。这种高浓度有机废液COD值很高，通常高达数万毫克每升，并且所含有机物都是树脂吸附废水过程富集的各类难降解有机物。由于生化性很差，传统的厌氧-好氧生物处理工艺难以应用，同时这类物质水溶性较好，也很难用混凝工艺进行分离，而由于COD数值很高，采用臭氧氧化、FENTON试剂氧化等高级氧化工艺不仅成本极其高昂，而且其氧化中间产物通常是羟基自由基猝灭剂，导致氧化效率较低，无法达到处理要求。而湿式催化氧化或超临界水氧化效果良好，但设备投资及其高昂，运行管理要求极高，很难为市场所接纳。目前，树脂吸附再生高浓度有机废液缺乏良好的处理工艺装置和方法，所以仍然主要采取混料焚烧或外运填埋等处置手段，不仅成本高昂，而且对设备及环境构成了很大威胁，因此严重的限制了大孔树脂吸附工艺的应用。
综上所述，针对大孔树脂吸附再生高浓度有机废液开发一种处理效果好、投资及运行成本低廉、运行管理简便的处理工艺，对于降低大孔树脂吸附工艺综合处理成本，提高大孔树脂吸附工艺的适用性和实用性具有重要意义。
发明内容
本发明针对大孔树脂吸附再生高浓度有机废液存在的问题，发明了一种树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺装置及方法，该方法涉及催化-凝聚-吸附处理工艺，对高浓度有机废液中有机物去除率可高达99％以上，同时具有投资、运行成本低、运行管理简单等优点，排水经简单处理就可以实现达标排放，与传统工艺相比具有巨大技术经济优势。
本发明的一种树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺装置，包括催化凝聚反应设备、泥水分离浓缩设备、吸附设备和固体脱水设备；
所述的催化凝聚反应设备、泥水分离浓缩设备和吸附设备依次用管路连接，泥水分离浓缩设备旁路设置有固体脱水设备，泥水分离浓缩设备的出口和固体脱水设备进口连接，固体脱水设备设置有固体出口和液体出口，液体出口和泥水分离浓缩设备进口连接。
所述的催化凝聚反应设备包括催化凝聚反应器、催化剂配制投加设备和射流搅拌设备，催化剂配制投加设备和射流搅拌设备均于催化凝聚反应器连接。
其中，所述的催化凝聚反应器为敞口圆筒形反应器，其径高比大于等于5︰1，高度≥2.5m；所述的催化剂配制投加设备采用计量泵湿投加方式；所述的射流搅拌设备采用文丘里喉管射流混合设备，单位时间循环能力≥20倍催化凝聚反应器体积；
所述的泥水分离浓缩设备选用管式超滤设备，最终浓缩固体质量浓度≥1％；
所述的吸附设备采用固定床吸附设备，吸附柱的高度：吸附柱的直径＝(2～3)：1，吸附柱高度≤2.5m，固定床吸附设备为一级，采用间歇循环吸附方式进行吸附；
所述固体脱水设备选用板框压滤机。
本发明的一种树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺方法，包括以下步骤：
步骤1，催化-凝聚
向树脂吸附再生高浓度有机废液由泵打入催化凝聚反应设备，投加催化剂，搅拌，树脂吸附再生高浓度有机废液中的有机物在催化剂作用下发生凝聚反应，有机物转化为固体沉淀，得到泥水混合物；
所述的步骤1中，所述的加入催化剂采用的为催化剂配制投加设备；
所述步骤1中，根据对高浓度有机废液中有机物成分的分析，其催化剂选用能使有机物发生凝聚反应生成沉淀的催化剂，催化剂的加入量根据有机物成分及浓度确定；
所述的步骤1中，所述的搅拌采用的为射流搅拌设备，搅拌混合时间为1～5min。
步骤2，泥水分离
将泥水混合物由泵打入泥水分离浓缩设备进行泥水分离，得到过滤清液和泥水浓缩料液；
步骤3，吸附处理
过滤清液进入吸附设备进行吸附处理，去除残余有机物，吸附出水排入后续处理系统；
步骤4，固体脱水
泥水浓缩料液，由泵打入固体脱水设备进行脱水后，污泥外运填埋处置，脱水残液回流至泥水分离浓缩设备前段重新处理。
所述的步骤1中，所述的投加催化剂采用的为催化剂配制投加设备；
所述的步骤1中，根据对高浓度有机废液中有机物成分的分析，其催化剂选用能使有机物发生凝聚反应生成沉淀的催化剂，催化剂的加入量根据有机物成分及浓度确定；
所述的步骤1中，所述的搅拌采用的为射流搅拌设备，搅拌混合时间为1～5min。
所述的步骤2中，泥水分离浓缩设备为管式超滤设备，经管式超滤设备过滤获得过滤清液，同时得到泥水浓缩料液，泥水浓缩料液去固体设备脱水。
所述的步骤3中，吸附采用固定床吸附工艺，间歇循环吸附，其中，吸附的循环吸附速率为5～20BV/h，吸附时间3～12h；
所述的步骤3中，吸附材料为聚苯乙烯类大孔吸附树脂，其吸附体积倍率为20～50倍，吸附材料填装体积为高浓度有机废液体积的1/20～1/50；
其中，所述的吸附体积倍率为，当树脂吸附饱和后，吸附水量体积与树脂体积的比值。
所述的步骤3中，固定床反应器中填装的床层高度≤2.5m，树脂上柱后的直径：树脂上柱后的高度＝1：(2～3)；
所述的步骤4中，所述的脱水设备为板框压滤机，脱水压力设定为0.3～0.6MPa。
本发明的一种树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺装置及方法，相比于现有技术，其有益效果在于：
该方法涉及催化-凝聚-吸附处理工艺，对高浓度有机废液中有机物去除率可高达99％以上，同时具有投资、运行成本低、运行管理简单等优点，排水经简单处理就可以实现达标排放，与传统工艺相比具有巨大技术经济优势。
附图说明
图1为本发明树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺装置的结构示意图；
其中，A为树脂吸附再生高浓度有机废液；B为脱水残液；
1-催化凝聚反应器；2-催化剂配制投加设备；3-射流搅拌设备；4-泥水分离浓缩设备；5-吸附设备；6-固体脱水设备；7-泵。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实例对本发明作进一步详细说明，但所举实例不作为对本发明的限定。
实施例1
一种树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺装置，其装置流程图见图1，该工艺装置包括催化凝聚反应设备、泥水分离浓缩设备4、吸附设备5和固体脱水设备6；
所述的催化凝聚反应设备、泥水分离浓缩设备4和吸附设备5依次用管路连接，泥水分离浓缩设备4旁路设置有固体脱水设备6，泥水分离浓缩设备4的出口和固体脱水设备6进口连接，固体脱水设备6设置有固体出口和液体出口，液体出口和泥水分离浓缩设备4进口连接。
所述的催化凝聚反应设备包括催化凝聚反应器1、催化剂配制投加设备2和射流搅拌设备3，催化剂配制投加设备2和射流搅拌设备3均于催化凝聚反应器1连接。
其中，所述的催化凝聚反应器1为敞口圆筒形反应器，其径高比等于5︰1，高度为2.5m；所述的催化剂配制投加设备2采用计量泵湿投加方式；所述的射流搅拌设备3采用文丘里喉管射流混合设备，单位时间循环能力≥20倍催化凝聚反应器1的体积；
所述的泥水分离浓缩设备4选用管式超滤设备，最终浓缩固体质量浓度≥1％；
所述的吸附设备5采用固定床吸附设备，吸附柱的高度：吸附柱的直径＝(2～3)：1，吸附柱高度≤2.5m，固定床吸附设备为一级，采用间歇循环吸附方式进行吸附；
所述固体脱水设备6选用板框压滤机。
一种树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺方法，包括以下步骤：
步骤1，催化-凝聚
向树脂吸附再生高浓度有机废液A由泵7打入催化凝聚反应器1，采用催化剂配制投加设备2投加催化剂，采用射流搅拌设备3进行搅拌，搅拌混合时间为1min，树脂吸附再生高浓度有机废液中的有机物在催化剂作用下发生凝聚反应，反应时间为5min，有机物转化为固体沉淀，得到泥水混合物；其中，根据对高浓度有机废液中有机物成分的分析，其催化剂选用能使有机物发生凝聚反应生成沉淀的催化剂，催化剂的加入量根据有机物成分及浓度确定；
步骤2，泥水分离
将泥水混合物由泵7打入泥水分离浓缩设备4进行泥水分离，得到过滤清液和泥水浓缩料液；
泥水分离浓缩设备为管式超滤设备，经管式超滤设备过滤获得过滤清液，同时得到泥水浓缩料液，泥水浓缩料液去固体设备脱水。
步骤3，吸附处理
过滤清液进入吸附设备5进行吸附处理，去除残余有机物，吸附出水排入后续处理系统；
吸附采用固定床吸附工艺，间歇循环吸附，其中，吸附的循环吸附速率为5BV/h，吸附时间12h；
吸附材料为聚苯乙烯类大孔吸附树脂，其吸附体积倍率为20倍，吸附材料填装体积为高浓度有机废液体积的1/50；
固定床反应器中填装的床层高度为2.5m，树脂上柱后的直径：树脂上柱后的高度＝1：3；
步骤4，固体脱水
泥水浓缩料液，由泵打入固体脱水设备6进行脱水后，污泥外运填埋处置，脱水残液B回流至泥水分离浓缩设备前段重新处理。
所述的脱水设备为板框压滤机，脱水压力设定为0.3MPa。
实施例2
一种树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺装置，同实施例1。
一种树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺方法，包括以下步骤：
步骤1，催化-凝聚
向树脂吸附再生高浓度有机废液A由泵7打入催化凝聚反应器1，采用催化剂配制投加设备2投加催化剂，采用射流搅拌设备3进行机械搅拌，搅拌混合时间为5min，树脂吸附再生高浓度有机废液中的有机物在催化剂作用下发生凝聚反应，反应时间为15min，有机物转化为固体沉淀，得到泥水混合物；其中，根据对高浓度有机废液中有机物成分的分析，其催化剂选用能使有机物发生凝聚反应生成沉淀的催化剂，催化剂的加入量根据有机物成分及浓度确定；
步骤2，泥水分离
将泥水混合物由泵7打入泥水分离浓缩设备4进行泥水分离，得到过滤清液和泥水浓缩料液；
泥水分离浓缩设备为管式超滤设备，经管式超滤设备过滤获得过滤清液，同时得到泥水浓缩料液，泥水浓缩料液去固体设备脱水。
步骤3，吸附处理
过滤清液进入吸附设备5进行吸附处理，去除残余有机物，吸附出水排入后续处理系统；
吸附采用固定床吸附工艺，间歇循环吸附，其中，吸附的循环吸附速率为20BV/h，吸附时间3h；
吸附材料为聚苯乙烯类大孔吸附树脂，其吸附体积倍率为50倍，吸附材料填装体积为高浓度有机废液体积的1/20；
固定床反应器中填装的床层高度为2.5m，树脂上柱后的直径：树脂上柱后的高度＝1：3。
步骤4，固体脱水
泥水浓缩料液，由泵打入固体脱水设备6进行脱水后，污泥外运填埋处置，脱水残液B回流至泥水分离浓缩设备前段重新处理。
所述的脱水设备为板框压滤机，脱水压力设定为0.6MPa。
实施例3
一种树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺装置，同实施例1。
一种树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺方法，包括以下步骤：
步骤1，催化-凝聚
向树脂吸附再生高浓度有机废液A由泵7打入催化凝聚反应器1，采用催化剂配制投加设备2投加催化剂，采用射流搅拌设备3进行机械搅拌，搅拌混合时间为3min，树脂吸附再生高浓度有机废液中的有机物在催化剂作用下发生凝聚反应，反应时间为10min，有机物转化为固体沉淀，得到泥水混合物；其中，根据对高浓度有机废液中有机物成分的分析，其催化剂选用能使有机物发生凝聚反应生成沉淀的催化剂，催化剂的加入量根据有机物成分及浓度确定；
步骤2，泥水分离
将泥水混合物由泵7打入泥水分离浓缩设备4进行泥水分离，得到过滤清液和泥水浓缩料液；
泥水分离浓缩设备为管式超滤设备，经管式超滤设备过滤获得过滤清液，同时得到泥水浓缩料液，泥水浓缩料液去固体设备脱水。
步骤3，吸附处理
过滤清液进入吸附设备5进行吸附处理，去除残余有机物，吸附出水排入后续处理系统；
吸附采用固定床吸附工艺，间歇循环吸附，其中，吸附的循环吸附速率为10BV/h，吸附时间8h；
吸附材料为聚苯乙烯类大孔吸附树脂，其吸附体积倍率设置为30倍，吸附材料填装体积为高浓度有机废液体积的1/40；
固定床反应器中填装的床层高度为2.5m，树脂上柱后的直径：树脂上柱后的高度＝1：2；
步骤4，固体脱水
泥水浓缩料液，由泵打入固体脱水设备6进行脱水后，污泥外运填埋处置，脱水残液B回流至泥水分离浓缩设备前段重新处理。
所述的脱水设备为板框压滤机，脱水压力设定为0.5MPa。
以上选用的催化剂为Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ce、Bi、Mn、C、Pd、Ru、Rh、Ir、Pt、Au、Tu中一种或几种活性组分制成的催化剂，如Cu(NO3)2、Fe(NO3)3、CuO-ZnO、CuO-CeO2(3:2)、Mn-Ce(7:3)复合氧化物、Co-Bi(5:1)复合氧化物、Fe-Co(1:2)复合氧化物、、CuO-C(1:19)，Mn/Pd复合催化剂、Cu/Pd复合催化剂。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺装置，其特征在于，该树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺装置包括催化凝聚反应设备、泥水分离浓缩设备、吸附设备和固体脱水设备；
所述的催化凝聚反应设备、泥水分离浓缩设备和吸附设备依次用管路连接，泥水分离浓缩设备旁路设置有固体脱水设备，泥水分离浓缩设备的出口和固体脱水设备进口连接，固体脱水设备设置有固体出口和液体出口，液体出口和泥水分离浓缩设备进口连接。
2.如权利要求1所述的树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺装置，其特征在于，所述的催化凝聚反应设备包括催化凝聚反应器、催化剂配制投加设备和射流搅拌设备，催化剂配制投加设备和射流搅拌设备均于催化凝聚反应器连接；
所述的催化凝聚反应器为敞口圆筒形反应器，其径高比大于等于5︰1，高度≥2.5m；所述的催化剂配制投加设备采用计量泵湿投加方式；所述的射流搅拌设备采用文丘里喉管射流混合设备，单位时间循环能力≥20倍催化凝聚反应器体积。
3.如权利要求1所述的树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺装置，其特征在于，所述的泥水分离浓缩设备选用管式超滤设备，最终浓缩固体质量浓度≥1％。
4.如权利要求1所述的树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺装置，其特征在于，所述的吸附设备采用固定床吸附设备，吸附柱的高度：吸附柱的直径＝(2～3)：1，吸附柱高度≤2.5m，固定床吸附设备为一级，采用间歇循环吸附方式进行吸附。
5.如权利要求1所述的树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺装置，其特征在于，所述固体脱水设备选用板框压滤机。
6.一种树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺方法，其特征在于，采用权利要求1～6中任意一项所述的树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺装置，包括以下步骤：
步骤1，催化-凝聚
向树脂吸附再生高浓度有机废液由泵打入催化凝聚反应设备，投加催化剂，搅拌，树脂吸附再生高浓度有机废液中的有机物在催化剂作用下发生凝聚反应，有机物转化为固体沉淀，得到泥水混合物；
步骤2，泥水分离
将泥水混合物由泵打入泥水分离浓缩设备进行泥水分离，得到过滤清液和泥水浓缩料液；
步骤3，吸附处理
过滤清液进入吸附设备进行吸附处理，去除残余有机物，吸附出水排入后续处理系统；
步骤4，固体脱水
泥水浓缩料液，由泵打入固体脱水设备进行脱水后，污泥外运填埋处置，脱水残液回流至泥水分离浓缩设备前段重新处理。
7.如权利要求6所述的树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺方法，其特征在于，所述的步骤1中，所述的投加催化剂采用的为催化剂配制投加设备；
所述的步骤1中，根据对高浓度有机废液中有机物成分的分析，其催化剂选用能使有机物发生凝聚反应生成沉淀的催化剂，催化剂的加入量根据有机物成分及浓度确定；
所述的步骤1中，所述的搅拌采用的为射流搅拌设备，搅拌混合时间为1～5min。
8.如权利要求6所述的树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺方法，其特征在于，所述的步骤2中，泥水分离浓缩设备为管式超滤设备，经管式超滤设备过滤获得过滤清液，同时得到泥水浓缩料液，泥水浓缩料液去固体设备脱水。
9.如权利要求6所述的树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺方法，其特征在于，所述的步骤3中，吸附采用固定床吸附工艺，间歇循环吸附，其中，吸附的循环吸附速率为5～20BV/h，吸附时间3～12h；
所述的步骤3中，吸附材料为聚苯乙烯类大孔吸附树脂，其吸附体积倍率设置为20～50倍，吸附材料填装体积为高浓度有机废液体积的1/20～1/50；
所述的步骤3中，固定床反应器中填装的床层高度≤2.5m，树脂上柱后的直径：树脂上柱后的高度＝1：(2～3)。
10.如权利要求6所述的树脂吸附再生高浓度有机废液的处理工艺方法，其特征在于，所述的步骤4中，所述的脱水设备为板框压滤机，脱水压力设定为0.3～0.6MPa。
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