CN109626757A - 一种微电解-mbr耦合技术处理实验室废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种采用微电解‑MBR耦合技术处理实验室废水的方法，该方法先利用微电解技术对实验室废水进行处理，去除其中的重金属及难降解的污染物，以减轻对MBR膜中微生物的毒害作用，同时提高废水的可生化性。之后通过结合MBR技术对废水进行生化处理，对废水中COD的降解能力显著增强，处理后的废水可实现达标排放。

Description

一种微电解-MBR耦合技术处理实验室废水的方法
技术领域
本发明涉及化工废水处理技术领域，具体涉及一种采用微电解-MBR耦合技术处理实验室废水的方法。
背景技术
实验室废水是指在教学、科研、化验、测试等过程中产生的综合废水，具体来源为实验室药品、试剂、试液、残留试剂、容器洗涤、仪器清洗等过程产生的综合废水。
实验室废水主要具有以下特点：(1)废水成分复杂，含有铅、汞、镉、六价铬、铜、锑、二价铁、铝、锰等重金属以及酸、碱、非金属离子等无机污染物，各类有机污染物及致病病原体等微生物污染物，具有腐蚀、有毒、有害等特性。据统计，化学类、药学类实验室涉及到的试剂种类可达到6000～10000种；(2)废水排放无规律性，尤其是科研实验室，排放的种类和数量都不具备规律性，不具备重现性，且可生化性差；(3)废水新增排放种类明显，随着科研活动的推进，往往会产生新的污水排放物；(4)废水排放量增大，随着国家对科研投入的力度加大，科研活动增多，废水排放水量逐年增大；
鉴于以上特点，实验室废水危害主要有以下几点：(1)腐蚀排放管网，如酸类废水腐蚀铁质下水道，有机溶剂类废水腐蚀PVC管道；(2)废水中含有毒剧毒物质，重金属、难降解物质，对城市污水处理厂运行造成冲击；(3)废水中的污染物质在降解过程中可能造成二次污染。
目前一般的城市污水处理厂不具备处理化学实验室特殊排放物的处理条件；高校或科研实验室，在处理实验室废水时，通常采用的是中和沉淀、过滤的方法，处理效果并不理想。处理后的废水中仍含有高浓度剧毒物质、难降解物质等，达不到排放标准。因而寻求一种能有效处理实验室废水的方法尤为重要。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用微电解-MBR耦合技术处理实验室废水的方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明涉及一种采用微电解-MBR耦合技术处理实验室废水的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将实验室废水通入第一pH值调节池，将pH值调节为3～4，得到第一产水；
(2)将所述第一产水通入催化微电解装置进行氧化反应，得到第二产水；
(3)将所述第二产水通入第二pH调节池，将pH值调节为8～10，进行沉降处理并进行泥水分离，得到的上清液为第三产水；
(4)将所述第三产水通入第三pH调节池，将pH值调节为6～9，得到第四产水；
(5)将所述第四产水通入MBR反应装置，得到第五产水。
优选地，步骤(1)、(3)和(4)中，用于pH值调节的药物为石灰、纯碱、硫酸和烧碱中的至少一种。
优选地，所述第一pH值调节池、第二pH值调节池和第三pH值调节池均配有在线pH值监测器和加药泵。
优选地，步骤(3)中，用于沉降处理的药物为PAC和PAM。
优选地，所述PAC的用量为40～80mg/L，所述PAM的用量为0.5～5mg/L。
优选地，所述催化微电解装置中含有铁碳填料。
优选地，所述MBR反应器包括生物接触氧化池、鼓风曝气装置、污泥过滤脱水装置和MBR膜生物反应装置。
优选地，步骤(5)中，将所述第四产水通入生物接触氧化池，利用微生物的作用继续降解COD，得到的产水进入MBR膜生物反应装置，利用好氧微生物将污染物最终分解成二氧化碳和水，再经膜的过滤作用实现泥水混合物的固液分离，得到第五产水。
优选地，步骤(5)中，生物接触氧化池和MBR膜生物反应装置产生的污泥进入污泥过滤脱水装置。
优选地，所述第五产水消毒后，可直接排放或进行中水回用。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种采用微电解-MBR耦合技术处理实验室废水的方法。该方法先利用微电解技术对实验室废水进行处理，去除其中的重金属及难降解的污染物，以减轻对MBR膜中微生物的毒害作用，同时提高废水的可生化性。与传统电解相比，新型催化微电解克服了传统电解易钝化、易板结的问题。
微电解结束后，本发明通过结合MBR技术对废水进行生化处理，对废水中COD的降解能力显著增强。处理后的废水可实现达标排放。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是采用微电解-MBR耦合技术处理实验室废水的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明实施例涉及一种采用微电解-MBR耦合技术处理实验室废水的方法。该方法的流程图如图1所示，包括以下步骤：
(1)由于微电解反应需要在酸性条件下进行，因此在第一pH值调节池中，需要采用酸和碱，例如石灰、纯碱、硫酸和烧碱将实验室废水的pH值调节为3～4，得到第一产水。第一pH值调节池可配有在线pH值监测器和加药泵，以实现实施调控。
在本发明的一个实施例中，进行步骤(1)之前，先对实验室废水进行预处理，即调节水质水量和除去其中的固体沉淀物，将得到的预处理液通入第一pH值调节池。
(2)将第一产水通入催化微电解装置进行氧化反应，得到第二产水。
在本发明的一个实施例中，催化微电解装置中含有铁碳填料。该填料是由铁、碳、防板结催化剂、其它金属催化剂，采用高温微孔活化技术熔融制备得到，具有铁炭一体化、微孔架构式合金结构、比表面积大、比重轻、活性强、电流密度大、作用水效率高等特点。将其作用于实验室废水，可高效去除COD、降低色度、提高可生化性，处理效果稳定，可避免运行过程中的填料钝化、板结等现象。
即使在不通电的情况下，铁碳填料自身也能产生1.2V的电位差对废水进行电解处理，同时形成的具有絮凝作用的铁离子。其原理是利用铁-碳颗粒之间存在着电位差而形成了无数个细微原电池。因此，催化微电解装置是基于电化学、氧化-还原、物理吸附以及絮凝沉淀的共同作用对废水进行处理。具有适用范围广、处理效果好、使用寿命长、成本低、操作维护方便等优势。
进一步地，催化微电解装置的底部可以为倒三角形，并采用高压气管向下脉冲曝气，使铁碳填料呈流化态与废水充分接触。这样有利于提高处理效率，同时可有效避免铁碳填料发生板结失效。
(3)催化微电解反应完成后，将得到的第二产水通入第二pH调节池，加入碱性物质，如石灰乳或纯碱，将产水的pH值调节为8～10。并向产水中投入用于沉降处理的药物，使产水中的有机物和重金属发生沉降。之后进行泥水分离，得到的上清液为第三产水。
在本发明的一个实施例中，用于沉降处理的药物可以为PAC和PAM。其中，PAC(polyaluminum chloride)为聚合氯化铝，是介于AlCl3和Al(OH)3之间的一种水溶性无机高分子聚合物，化学通式为[Al2(OH)nCl6-nLm]，其中m代表聚合程度，n表示PAC产品的中性程度。该物质对水中胶体和颗粒物具有高度电中和及桥联作用，并可强力去除微有毒物及重金属离子，性状稳定。PAM是Polyacrylamide的缩写，中文名为聚丙烯酰胺。PAM是国内常用的非离子型高分子絮凝剂，分子量150～2000万，商品浓度一般为8％。有机高分子絮凝剂具有在颗粒间形成更大的絮体，由此产生的巨大表面吸附作用。进一步地，PAC的用量可以为40～80mg/L，PAM的用量可以为0.5～5mg/L。
另外，由于催化电解采用铁碳合金，水相中存在的铁离子会与石灰乳形成胶体物质，如Fe(OH)3及Fe(OH)2。上述物质具有极强的絮凝作用，能够吸附废水中大量的不溶物。
(4)由于MBR反应器对入水pH值有一定要求，絮凝沉降完成后，将得到的第三产水通入第三pH调节池，加入酸性物质，将pH值调节为6～9，得到第四产水。
与第一pH值调节池相似，第二pH值调节池和第三pH值调节池也配有在线pH值监测器和加药泵。
(5)pH值调节完成后，将得到的第四产水通入MBR反应装置，实现有机污染物的彻底分解，得到第五产水。
MBR反应器全称为MBR膜生物反应器，是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池，在生物反应器中保持高活性，减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷以减少污泥量。与传统的生化水处理技术相比，MBR具有以下主要特点：处理效率高、出水水质好；设备紧凑、占地面积小；易实现自动控制、运行管理简单。
进一步地，本发明中MBR反应器包括生物接触氧化池、鼓风曝气装置、污泥过滤脱水装置和MBR膜生物反应装置。
在本发明的一个实施例中，步骤(5)的具体过程包括：将第四产水通入生物接触氧化池，利用微生物的作用继续降解COD，在此绝大部分有机污染物通过生物氧化、吸附得以降解。得到的产水溢流进入MBR膜生物反应装置，利用好氧微生物将污染物最终分解成二氧化碳和水，再经膜的过滤作用实现泥水混合物的固液分离，从而达到去除污染物的目的，得到第五产水。第五产水消毒后，可直接排放或进行中水回用。
上述过程中，生物接触氧化池和MBR膜生物反应装置产生的污泥进入污泥过滤脱水装置，脱水后进行输出利用。
实施例1
以北京某高校化学实验室的废水作为样品，按照以下步骤进行处理：
(1)将实验室废水通入第一pH值调节池，将pH值用硫酸调节为3～4，得到第一产水；
(2)将第一产水通入装有铁碳填料的催化微电解装置进行氧化反应，得到第二产水；
(3)将第二产水通入第二pH调节池，用石灰和纯碱将pH值调节为8～10，加入PAC和PAM进行沉降处理并进行泥水分离，得到的上清液为第三产水；
(4)将第三产水通入第三pH调节池，将pH值调节为6～9，得到第四产水；
(5)将第四产水通入MBR反应装置，MBR反应器包括生物接触氧化池、鼓风曝气装置、污泥过滤脱水装置和MBR膜生物反应装置，得到第五产水作为出水。
该废水的进水和出水指标如表1所示。
对比例1
废水样品同实施例1，区别在于将实验室废水的pH值调节为6～9后，直接送入MBR反应装置进行处理。
该废水的进水和出水指标如表1所示。
表1
注：最高允许值指《GB8978-1996综合污水排放标准》中的一级排放标准。
表1说明采用本发明提供的方法，能够除去实验室废水中大部分的COD和重金属，达到环保排放标准。如在进行MBR处理之前未进行催化电解反应，则无法达到排放标准。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种采用微电解-MBR耦合技术处理实验室废水的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将实验室废水通入第一pH值调节池，将pH值调节为3～4，得到第一产水；
(2)将所述第一产水通入催化微电解装置进行氧化反应，得到第二产水；
(3)将所述第二产水通入第二pH调节池，将pH值调节为8～10，进行沉降处理并进行泥水分离，得到的上清液为第三产水；
(4)将所述第三产水通入第三pH调节池，将pH值调节为6～9，得到第四产水；
(5)将所述第四产水通入MBR反应装置，得到第五产水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)、(3)和(4)中，用于pH值调节的药物为石灰、纯碱、硫酸和烧碱中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一pH值调节池、第二pH值调节池和第三pH值调节池均配有在线pH值监测器和加药泵。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述催化微电解装置中含有铁碳填料。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，用于沉降处理的药物为PAC和PAM。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述PAC的用量为40～80mg/L，所述PAM的用量为0.5～5mg/L。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MBR反应器包括生物接触氧化池、鼓风曝气装置、污泥过滤脱水装置和MBR膜生物反应装置。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，将所述第四产水通入生物接触氧化池，利用微生物的作用继续降解COD，得到的产水进入MBR膜生物反应装置，利用好氧微生物将污染物最终分解成二氧化碳和水，再经膜的过滤作用实现泥水混合物的固液分离，得到第五产水。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，生物接触氧化池和MBR膜生物反应装置产生的污泥进入污泥过滤脱水装置。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第五产水消毒后，可直接排放或进行中水回用。
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