CN108862753A - 硝基苯类废水电化学深度处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硝基苯类废水电化学深度处理的方法，该方法首先将硝基苯废水调节pH后进入电芬顿原理的电解槽内电解，加入氧化剂A后进行一级氧化反应，再调节pH，加入絮凝剂进行一级絮凝沉降，上清液调节pH后加入氧化剂B，进行二级氧化反应，再加入絮凝剂进行二级絮凝沉淀，最终出水达标排放。本发明的方法与传统的微电解‑化学芬顿相比，既可高效去除各项污染物，又大幅减少Fe2+、H2O2的用量和污泥的产量，进而大幅降低处理成本，并能使系统保持稳定、可控的运行。

Description

硝基苯类废水电化学深度处理的方法
技术领域
本发明涉及工业废水处理领域，具体涉及一种硝基苯类废水电化学深度处理的方法。
背景技术
硝基苯类化合物是染料、炸药等化工产品生产的原料。在生产硝基苯类化合物及其衍生物时，会不可避免地产生含硝基苯化合物的废水。硝基苯类化合物对微生物和人类具有较大的毒性。该类废水一般采用电化学、化学等方法预处理后，进入生化系统进行降解，但生化出水仍难以达标排放。
申请号为201010181115.7的中国发明专利公开了一种多相电催化氧化-Fenton耦合法降解硝基苯类废水的方法及其反应器，这种反应器由于电极间距大(4～8cm)，槽压高(20～40V)，且粒子电极和固体催化剂在曝气时会不断碰撞摩擦，形成碎屑随废水流失，导致运行效果很快变差，因此需要不断往电解槽中添加新的粒子电极和固体催化剂，不仅增加实际运行的操作难度，还提高了运行费用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种硝基苯类废水电化学深度处理的方法；该方法可直接将硝基苯废水生化出水处理至排放水平，且具有能耗低、操作简便的特点。
为实现上述目的，本发明所设计一种硝基苯类废水电化学深度处理的方法，包括以下步骤：
1)电芬顿电解
调节硝基苯类废水的pH值至1～5，然后进入电芬顿原理的电解槽内电解，在溶解出Fe2+同时将硝基苯类物质还原为苯胺类物质；所述电芬顿原理的电解槽采用的电极，阳极采用铁基电极，阳极可以产生Fe2+，阴极采用铁基、铜基、不锈钢或碳基电极，阴极可以将硝基苯类物质还原为苯胺类物质；
2)一级氧化反应
向电解的废水中氧化剂A，进行一级氧化反应；
3)一级絮凝沉降
调节一级氧化的废水pH值至3～7，加入絮凝剂，混合均匀后进行一级絮凝沉降，得到下层污泥和一级上清液，下层污泥进入污泥处理系统处理；
4)二级氧化反应
调节一级上清液的pH值至7～9，加入氧化剂B，进行二级氧化反应；
5)二级絮凝沉降
向二级氧化的废水中加入絮凝剂，混合均匀后进行二级氧化沉降，得到下层污泥和二级上清液，其中，下层污泥进入污泥处理系统处理，二级上清液即达标排放。
进一步地，所述步骤1)中，调节硝基苯类废水的pH值至2～3，每立方废水中，电芬顿原理的电解槽的投加电量为50～1000Ah/t。
再进一步地，所述步骤2)中，氧化剂A为质量分数为10～40％的双氧水；氧化剂A投加量为电解的废水总体积的0.01～1％。
再进一步地，所述步骤4)中，氧化剂B为有效氯质量分数为5～13％的次氯酸钠溶液，氧化剂B投加量为一级上清液总体积的0.01～1％。
本发明中，废水调节pH是为了给电解提供合适的反应条件。电芬顿电解槽内，电解时阳极产生Fe2+，阴极可将-NO2还原成-NH2。电芬顿电解槽产生的Fe2+，与加入的氧化剂A发生一级氧化反应，产生具有强氧化性的·OH，将经过阴极还原以及未被还原的硝基苯类有机污染物氧化降解。经过一级氧化反应的废水要通过一级絮凝沉降，将Fe3+去除。经过一级絮凝沉淀的废水，含苯环的有机污染物浓度大幅降低，此时剩余的污染物为苯环开环后的产物，因此再加入氧化剂B，可与一级沉降后残留的Fe2+发生二级氧化反应，进一步去除污染物，使其降至排放要求以下，再经过二级絮凝沉淀，去除Fe3+和固体悬浮物后，既可达标排放。
本发明的有益效果：
1.本发明采用电芬顿原料的电解槽电解，产生的Fe2+活性比外加Fe2+更好，因此相对于化学芬顿，最终铁泥的产量大幅减少，进而减少废水的处理成本。
2.本发明采用电芬顿电解槽电解，产生的Fe2+的量可以通过投加电量的值进行精确控制，投加电量是通过调节电流和废水流量精确控制的，而微电解产生的Fe2+难以控制，因此相对于微电解技术，工艺参数的控制更加简单、快捷。
3.本发明的方法中电芬顿电解槽内电解将硝基苯的-NO2还原成-NH2，对后续一级氧化和二级氧化非常重要，因为带的苯环相对于带的苯环电子云密度更大，·OH更容积进攻苯环，并将其破坏，提高了有机物的降解速率，减少了H2O2和Fe2+的需求量，进而大幅降低废水处理成本。
附图说明
图1为本发明方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。
实施例1
如图1所述的硝基苯类废水电化学深度处理的方法，包括以下步骤：
1)电芬顿电解
取COD＝100mg/L、硝基苯＝5mg/L的废水，加入硫酸调节硝基苯类废水的pH值至2.7，然后进入电芬顿原理的电解槽内电解(阳极为铁基电极，阴极为铜基电极)，500ml废水中，电芬顿原理的电解槽的投加电量为50Ah/t；
2)一级氧化反应
向电解的废水中质量分数为10％的双氧水，进行一级氧化反应10min；双氧水投加量为电解的废水总体积的0.01％。
3)一级絮凝沉降
调节一级氧化的废水pH值至3，加入絮凝剂，混合均匀后进行一级絮凝沉降，得到下层污泥和一级上清液，下层污泥进入污泥处理系统处理；
4)二级氧化反应
调节一级上清液的pH值至7，加入有效氯质量分数为5％的次氯酸钠溶液，进行二级氧化反应10min；其中，次氯酸钠溶液投加量为一级上清液总体积的0.01％。
5)二级絮凝沉降
向二级氧化的废水中加入絮凝剂，混合均匀后进行二级氧化沉降，得到下层污泥和二级上清液，其中，下层污泥进入污泥处理系统处理，二级上清液即达标排放。
经检测，上述经处理后二级上清液COD浓度降为50mg/L，去除率为50％；硝基苯类化合物降为1mg/L，去除率为80％。
实施例2
硝基苯类废水电化学深度处理的方法，包括以下步骤：
1)电芬顿电解
取COD＝100mg/L、硝基苯＝100mg/L的废水，加入硫酸调节硝基苯类废水的pH值至2.1，然后进入电芬顿原理的电解槽内电解(阳极为铁基电极，阴极为不锈钢电极)，500ml废水中，电芬顿原理的电解槽的投加电量为1000Ah/t；
2)一级氧化反应
向电解的废水中质量分数为140％的双氧水，进行一级氧化反应180min；双氧水投加量为电解的废水总体积的1％。
3)一级絮凝沉降
调节一级氧化的废水pH值至7，加入絮凝剂，混合均匀后进行一级絮凝沉降，得到下层污泥和一级上清液，下层污泥进入污泥处理系统处理；
4)二级氧化反应
调节一级上清液的pH值至9，加入有效氯质量分数为13％的次氯酸钠溶液，进行二级氧化反应300min；其中，次氯酸钠溶液投加量为一级上清液总体积的1％。
5)二级絮凝沉降
向二级氧化的废水中加入絮凝剂，混合均匀后进行二级氧化沉降，得到下层污泥和二级上清液，其中，下层污泥进入污泥处理系统处理，二级上清液即达标排放。
经检测，上述经处理后二级上清液COD浓度降为80mg/L，去除率为92％；硝基苯类化合物降为2mg/L，去除率为98％。
实施例3
硝基苯类废水电化学深度处理的方法，包括以下步骤：
1)电芬顿电解
取COD＝300mg/L、硝基苯＝10mg/L的废水，加入硫酸调节硝基苯类废水的pH值至2.3，然后进入电芬顿原理的电解槽内电解(阳极为铁基电极，阴极为铁基电极)，500ml废水中，电芬顿原理的电解槽的投加电量为300Ah/t；
2)一级氧化反应
向电解的废水中质量分数为27％的双氧水，进行一级氧化反应60min；双氧水投加量为电解的废水总体积的0.2％。
3)一级絮凝沉降
调节一级氧化的废水pH值至5，加入絮凝剂，混合均匀后进行一级絮凝沉降，得到下层污泥和一级上清液，下层污泥进入污泥处理系统处理；
4)二级氧化反应
调节一级上清液的pH值至8，加入有效氯质量分数为9％的次氯酸钠溶液，进行二级氧化反应120min；其中，次氯酸钠溶液投加量为一级上清液总体积的0.4％。
5)二级絮凝沉降
向二级氧化的废水中加入絮凝剂，混合均匀后进行二级氧化沉降，得到下层污泥和二级上清液，其中，下层污泥进入污泥处理系统处理，二级上清液即达标排放。
经检测，上述经处理后二级上清液COD浓度降为30mg/L，去除率为90％；硝基苯类化合物降为1mg/L，去除率为90％。
实施例4
硝基苯类废水电化学深度处理的方法，包括以下步骤：
1)电芬顿电解
取COD＝500mg/L、硝基苯＝40mg/L的废水，加入硫酸调节硝基苯类废水的pH值至2.2，然后进入电芬顿原理的电解槽内电解(阳极为铁基电极，阴极为铁基电极)，500ml废水中，电芬顿原理的电解槽的投加电量为500Ah/t；
2)一级氧化反应
向电解的废水中质量分数为32％的双氧水，进行一级氧化反应120min；双氧水投加量为电解的废水总体积的0.3％。
3)一级絮凝沉降
调节一级氧化的废水pH值至4，加入絮凝剂，混合均匀后进行一级絮凝沉降，得到下层污泥和一级上清液，下层污泥进入污泥处理系统处理；
4)二级氧化反应
调节一级上清液的pH值至8，加入有效氯质量分数为13％的次氯酸钠溶液，进行二级氧化反应180min；其中，次氯酸钠溶液投加量为一级上清液总体积的0.5％。
5)二级絮凝沉降
向二级氧化的废水中加入絮凝剂，混合均匀后进行二级氧化沉降，得到下层污泥和二级上清液，其中，下层污泥进入污泥处理系统处理，二级上清液即达标排放。
经检测，上述经处理后二级上清液COD浓度降为60mg/L，去除率为88％；硝基苯类化合物降为2mg/L，去除率为95％。
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (4)

1.一种硝基苯类废水电化学深度处理的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)电芬顿电解
调节硝基苯类废水的pH值至1～5，然后进入电芬顿原理的电解槽内电解；
2)一级氧化反应
向电解的废水中氧化剂A，进行一级氧化反应；
3)一级絮凝沉降
调节一级氧化的废水pH值至3～7，加入絮凝剂，混合均匀后进行一级絮凝沉降，得到下层污泥和一级上清液，下层污泥进入污泥处理系统处理；
4)二级氧化反应
调节一级上清液的pH值至7～9，加入氧化剂B，进行二级氧化反应；
5)二级絮凝沉降
向二级氧化的废水中加入絮凝剂，混合均匀后进行二级氧化沉降，得到下层污泥和二级上清液，其中，下层污泥进入污泥处理系统处理，二级上清液即达标排放。
2.根据权利要求1所述硝基苯类废水电化学深度处理的方法，其特征在于：所述步骤1)中，调节硝基苯类废水的pH值至2～3，每立方废水中，电芬顿原理的电解槽的投加电量为50～1000Ah/t。
3.根据权利要求1所述硝基苯类废水电化学深度处理的方法，其特征在于：所述步骤2)中，氧化剂A为质量分数为10～40％的双氧水；氧化剂A投加量为电解的废水总体积的0.01～1％。
4.根据权利要求1所述硝基苯类废水电化学深度处理的方法，其特征在于：所述步骤4)中，氧化剂B为有效氯质量分数为5～13％的次氯酸钠溶液，氧化剂B投加量为一级上清液总体积的0.01～1％。
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