CN109761397A

CN109761397A - 一种去除生化出水中总有机碳和苯系物的方法和装置

Info

Publication number: CN109761397A
Application number: CN201910123798.1A
Authority: CN
Inventors: 张卿监; 徐静; 吴俊星
Original assignee: South B Environmental Engineering Technology (shanghai) Co Ltd
Current assignee: South B Environmental Engineering Technology (shanghai) Co Ltd
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2019-05-17

Abstract

本发明公开一种去除生化出水中总有机碳和苯系物的方法和装置，所述装置包括水泵、混凝沉淀池、加药系统、改性复配混凝剂、一级提升泵、吸附塔、改性高炉渣、排水泵。其特征在于：所述进水泵、混凝沉淀池、一级提升泵、吸附塔、排水泵由左向右依次相连接，所述加药系统与所述混凝沉淀池相连接，所述改性复配混凝剂置于所述加药系统内，所述改性复配混凝剂由粉煤灰、聚合氯化铝铁、硫酸铝、聚丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化铵等以不同比例加工改性制备，所述混凝沉淀池由混凝搅拌区，沉降区、污水出口、污泥出水口等组成，所述改性高炉渣置于吸附塔内，所述改性高炉渣由水淬高炉渣、氯化亚铁、硫酸铝以不同比例加工改性制备。本发明首次提出了生化废水中去除总有机碳和苯系物的技术方案，系统解决了生化出水污染环境的问题，因此本发明属于绿色环保生产工艺系统。

Description

一种去除生化出水中总有机碳和苯系物的方法和装置

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种去除生化出水中总有机碳和苯系物的方法和装置。

背景技术

目前工业废水主要采用生化处理技术，可是经过处理后的出水水质难以满足各个行业的污染物排放标准的要求。上海市《污水综合排放标准》（DB31/199 -2018）要求总有机碳（TOC）低于15mg/L，苯系物低于1.2mg/L。采用湿式氧化、纳滤、反渗透法等工艺处理生化出水，成本高，操作复杂，不适应于大规模工业生产。

然而到目前为止，还没有同时去除生化出水中总有机碳和苯系物的处理方法和工艺，处理后水质指标满足上海市《污水综合排放标准》（DB31/199-2018）。本发明的目的就是根据生化出水的水质水量情况，开发出经济、高效的污染物处理工艺，减少环境负荷，处理后的水质指标满足上海市排放标准。

发明内容

本发明首次提出了完整的去除生化出水中总有机碳和苯系物的技术方案，系统解决了生化出水污染环境的问题，因此本发明属于绿色环保生产工艺系统。为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案如下:一种生化出水中去除总有机碳和苯系物的系统，包括进水泵、混凝沉淀池、加药系统、改性复配混凝剂、一级提升泵、吸附塔、改性高炉渣、排水泵。

所述生化出水是经过生化池处理过的工业废水。所述生化出水水质特征:pH为6~9，总有机碳为34.2~77.9mg/L，苯系物为3.2~7.3mg/L。

所述生化出水通过进水泵打入混凝沉淀池，混凝沉淀池前部为搅拌区域，后部为斜板沉淀区域。加药系统包括加药罐和加药泵。加药罐中的改性复配混凝剂通过加药泵打入搅拌区域，复配药剂的投加量为153~467mg/L。复配药剂在搅拌区域和生化出水充分混合。搅拌区域的搅拌机的搅拌速度为65~95转/分钟，停留时间为180~420秒。随后生化废水通过溢流进入斜板沉淀区域，斜板沉淀区域停留的时间为35~45分钟。经过混凝沉淀池后，出水pH为6~9，总有机碳为16.4~32.1mg/L，苯系物为1.7~2.6mg/L。

所述改性复配混凝剂根据生化出水的特点制备而成，制备过程如下:1）所述粉煤灰主要成分（质量百分比）为SiO2:41~52%，Al2O3:20~37%，CaO:7~14%，Fe2O3:6~11%，MgO:0.5~2.1%，K2O:0.9~3.9%。所述粉煤灰密度为2.6~3.2g/m3，比表面积为545~680m2/kg。将粉煤灰浸泡在浓度在5.9~11.2%（质量百分比）的稀硫酸溶液中2~3小时，然后再放入浓度在3.7~5.2%（质量百分比）的氢氧化钠中浸泡2~4小时，取出后用清水洗涤至中性，在105℃鼓风干燥箱烘干，冷却后待用。经过酸液和碱液浸泡后，粉煤灰比表面积变为621~735m2/kg；2）将质量百分比7.9~15.8%的聚合氯化铝铁絮凝剂溶液和质量百分比5.9~16.8%的硫酸铝溶液按体积比4~6:1混合，形成复配溶液；3）将粉煤灰按照固液比1:4~6加入复配溶液中，然后按顺序依次加入456~795mg/L的煤制粉末活性炭颗粒，1~3mg/L聚丙烯酰胺和0.1~0.6mg/L的十六烷基三甲基溴化铵，煤制粉末活性炭颗粒的碘值为650~820mg/g。加入药剂后的复配溶液在45~68℃下机械搅拌1~3小时，搅拌速度为55~75转/分钟。冷却后形成改性复配混凝剂。

生化出水再通过一级提升泵进入吸附塔。所述吸附塔中放置改性高炉渣填料。改性高炉渣占整个吸附塔体积的75~85%。生化出水在吸附塔的停留时间为45~55分钟，反洗周期为450~630小时。

所述改性高炉渣填料的制备过程如下:1）水淬高炉渣的筛选:所述水淬高炉渣主要成分（质量百分比）为SiO2:35.7~46.2%，CaO:24.2~40.9%，Al2O3:9.9~15.8%，MgO:1.9~6.2%，Fe2O3:2.1~5.1%，比表面积为534~692m2/kg，密度为2.61~2.97kg/m3，粒径为50~200mm。2）溶液的配制:在每升的去离子水中加入289~356克的氯化亚铁，和45~157克硫酸铝，以60~80转/分钟机械搅拌25~45分钟，形成混合溶液。3）高炉渣按固液比1:2~5加入混合溶液中，浸泡8~10小时，过滤，高炉渣置于105℃烘箱中干燥2~4小时，冷却后制备得到改性高炉渣填料。经过改性后的水淬高炉渣填料比表面积为623~812m2/kg，提高了吸附总有机碳和苯系物的能力。

经过处理后的生化废水可以通过排水泵直接排放，排放的生化废水:pH为6~9，总有机碳为9.4~12.3mg/L，苯系物为0.2~0.9mg/L。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

图1是本发明一种去除生化出水中总有机碳和苯系物的方法，包括进水泵1、混凝沉淀池2、加药系统3、改性复配混凝剂4、一级提升泵5、吸附塔6、改性高炉渣7、排水泵8。

实施例

实施例1:

一种生化出水中去除总有机碳和苯系物的系统，包括进水泵、混凝沉淀池、加药系统、改性复配混凝剂、一级提升泵、吸附塔、改性高炉渣、排水泵。

所述生化出水是经过生化池处理过的工业废水。所述生化出水水质特征:pH为7.7，总有机碳为69.1mg/L，苯系物为5.8mg/L。

所述生化出水通过进水泵打入混凝沉淀池，混凝沉淀池前部为搅拌区域，后部为斜板沉淀区域。加药系统包括加药罐和加药泵。加药罐中的改性复配混凝剂通过加药泵打入搅拌区域，复配药剂的投加量为432mg/L。复配药剂在搅拌区域和生化出水充分混合。搅拌区域的搅拌机的搅拌速度为65~95转/分钟，停留时间为390秒。随后生化废水通过溢流进入斜板沉淀区域，斜板沉淀区域停留的时间为45分钟。经过混凝沉淀池后，出水pH为7.9，总有机碳为27.6mg/L，苯系物为2.1mg/L。

所述改性复配混凝剂根据生化出水的特点制备而成，制备过程如下:1）所述粉煤灰主要成分（质量百分比）为SiO2:49%，Al2O3:31%，CaO:11%，Fe2O3:7%，MgO:0.6%，K2O:1.4%。所述粉煤灰密度为3.1g/m3，比表面积为613m2/kg。将粉煤灰浸泡在浓度在10.9%（质量百分比）的稀硫酸溶液中2~3小时，然后再放入浓度在4.7%（质量百分比）的氢氧化钠中浸泡4小时，取出后用清水洗涤至中性，在105℃鼓风干燥箱烘干，冷却后待用。经过酸液和碱液浸泡后，粉煤灰比表面积变为699m2/kg；2）将质量百分比12.2%的聚合氯化铝铁絮凝剂溶液和质量百分比13.4%的硫酸铝溶液按体积比6:1混合，形成复配溶液；3）将粉煤灰按照固液比1:6加入复配溶液中，然后按顺序依次加入778mg/L的煤制粉末活性炭颗粒， 3mg/L聚丙烯酰胺和0.5mg/L的十六烷基三甲基溴化铵，煤制粉末活性炭颗粒的碘值为769mg/g。加入药剂后的复配溶液在61℃下机械搅拌3小时，搅拌速度为75转/分钟。冷却后形成改性复配混凝剂。

生化出水再通过一级提升泵进入吸附塔。所述吸附塔中放置改性高炉渣填料。改性高炉渣占整个吸附塔体积的85%。生化出水在吸附塔的停留时间为55分钟，反洗周期为600小时。

所述改性高炉渣填料的制备过程如下:1）水淬高炉渣的筛选:所述水淬高炉渣主要成分（质量百分比）为SiO2:43.2%，CaO:34.5%，Al2O3:13.9%，MgO:4.0%，Fe2O3:4.4%，比表面积为633m2/kg，密度为2.77kg/m3，粒径为12 mm。2）溶液的配制:在每升的去离子水中加入345克的氯化亚铁，134克硫酸铝，以80转/分钟机械搅拌35分钟，形成混合溶液。3）高炉渣按固液比1: 5加入混合溶液中，浸泡10小时，过滤，高炉渣置于105℃烘箱中干燥4小时，冷却后制备得到改性高炉渣填料。经过改性后的水淬高炉渣填料比表面积为765 m2/kg，提高了吸附总有机碳和苯系物的能力。

经过处理后的生化废水可以通过排水泵直接排放，排放的生化废水:pH为8.1，总有机碳为10.7mg/L，苯系物为0.7mg/L。

实施例2:

所述生化出水是经过生化池处理过的工业废水。所述生化出水水质特征:pH为8.2，总有机碳为41.9mg/L，苯系物为4.5mg/L。

所述生化出水通过进水泵打入混凝沉淀池，混凝沉淀池前部为搅拌区域，后部为斜板沉淀区域。加药系统包括加药罐和加药泵。加药罐中的改性复配混凝剂通过加药泵打入搅拌区域，复配药剂的投加量为233mg/L。复配药剂在搅拌区域和生化出水充分混合。搅拌区域的搅拌机的搅拌速度为75转/分钟，停留时间为240秒。随后生化废水通过溢流进入斜板沉淀区域，斜板沉淀区域停留的时间为40分钟。经过混凝沉淀池后，出水pH为8.3，总有机碳为17.8mg/L，苯系物为2.1mg/L。

所述改性复配混凝剂根据生化出水的特点制备而成，制备过程如下:1）所述粉煤灰主要成分（质量百分比）为SiO2:45%，Al2O3:33%，CaO:8%，Fe2O3:10%， MgO:1.6%，K2O:2.4%。所述粉煤灰密度为2.6g/m3，比表面积为566m2/kg。将粉煤灰浸泡在浓度在7.7%（质量百分比）的稀硫酸溶液中2~3小时，然后再放入浓度在4.3%（质量百分比）的氢氧化钠中浸泡2小时，取出后用清水洗涤至中性，在105℃鼓风干燥箱烘干，冷却后待用。经过酸液和碱液浸泡后，粉煤灰比表面积变为648m2/kg；2）将质量百分比8.8%的聚合氯化铝铁絮凝剂溶液和质量百分比7.6%的硫酸铝溶液按体积比4:1混合，形成复配溶液；3）将粉煤灰按照固液比1:4加入复配溶液中，然后按顺序依次加入489mg/L的煤制粉末活性炭颗粒，1mg/L聚丙烯酰胺和0.2mg/L的十六烷基三甲基溴化铵，煤制粉末活性炭颗粒的碘值为710mg/g。加入药剂后的复配溶液在55℃下机械搅拌2小时，搅拌速度为60转/分钟。冷却后形成改性复配混凝剂。

生化出水再通过一级提升泵进入吸附塔。所述吸附塔中放置改性高炉渣填料。改性高炉渣占整个吸附塔体积的75%。生化出水在吸附塔的停留时间为45分钟，反洗周期为500小时。

所述改性高炉渣填料的制备过程如下:1）水淬高炉渣的筛选:所述水淬高炉渣主要成分（质量百分比）为SiO2:42.3%，CaO:36.4%， Al2O3:13.1%，MgO:3.5%，Fe2O3:4.7%，比表面积为562m2/kg，密度为2.73kg/m3，粒径为90mm。2）溶液的配制:在每升的去离子水中加入315克的氯化亚铁，和67克硫酸铝，以60转/分钟机械搅拌25分钟，形成混合溶液。3）高炉渣按固液比1:3加入混合溶液中，浸泡8小时，过滤，高炉渣置于105℃烘箱中干燥2小时，冷却后制备得到改性高炉渣填料。经过改性后的水淬高炉渣填料比表面积为682m2/kg，提高了吸附总有机碳和苯系物的能力。

经过处理后的生化废水可以通过排水泵直接排放，排放的生化废水:pH为8.4，总有机碳为10.1mg/L，苯系物为0.3mg/L。

综上所述，本发明首次提出了生化废水中去除总有机碳和苯系物的技术方案，系统解决了生化出水污染环境的问题，因此本发明属于绿色环保生产工艺系统。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变形都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims

1.一种去除生化出水中总有机碳和苯系物的方法和装置，所述装置包括水泵、混凝沉淀池、加药系统、改性复配混凝剂、一级提升泵、吸附塔、改性高炉渣、排水泵；其特征在于：所述进水泵、混凝沉淀池、一级提升泵、吸附塔、排水泵由左向右依次相连接，所述加药系统与所述混凝沉淀池相连接，所述改性复配混凝剂置于所述加药系统内，所述改性复配混凝剂由粉煤灰、聚合氯化铝铁、硫酸铝、聚丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化铵等以不同比例加工改性制备，所述混凝沉淀池由混凝搅拌区，沉降区、污水出口、污泥出水口等组成，所述改性高炉渣置于吸附塔内，所述改性高炉渣由水淬高炉渣、氯化亚铁、硫酸铝以不同比例加工改性制备。

2.根据权利要求1所述的一种去除生化出水中总有机碳和苯系物的方法和装置，其特征在于：所述的混凝沉淀池前部为搅拌区域，后部为斜板沉淀区域；加药系统中的改性复配混凝剂通过加药泵打入搅拌区域，复配药剂的投加量153~467mg/L，复配药剂在搅拌区域和系统进水充分混合，搅拌区域的搅拌机的搅拌速度为65~95转/分钟，停留时间为180~420秒，随后废水通过溢流进入斜板沉淀区域，斜板沉淀区域停留的时间为35~45分钟。

3.根据权利要求1所述一种去除生化出水中总有机碳和苯系物的方法和装置，其特征在于：所述生化出水是经过生化池处理过的工业废水，所述生化出水水质特征:pH为6~9，总有机碳为34.2~77.9mg/L，苯系物为3.2~7.3mg/L。

4.根据权利要求1所述一种去除生化出水中总有机碳和苯系物的方法和装置，其特征在于：所述粉煤灰主要成分（质量百分比）为SiO₂:41~52%，Al₂O₃:20~37%，CaO:7~14%，Fe₂O₃:6~11%，MgO:0.5~2.1%，K₂O:0.9~3.9%，所述粉煤灰密度为2.6~3.2 g/m³，比表面积为545~680m²/kg，将粉煤灰浸泡在浓度在5.9~11.2%（质量百分比）的稀硫酸溶液中2~3小时，然后再放入浓度在3.7~5.2%（质量百分比）的氢氧化钠中浸泡2~4小时，取出后用清水洗涤至中性，在105℃鼓风干燥箱烘干，冷却后待用；经过酸液和碱液浸泡后，粉煤灰比表面积变为621~735m²/kg；2）将质量百分比7.9~15.8%的聚合氯化铝铁絮凝剂溶液和质量百分比5.9~16.8%的硫酸铝溶液按体积比4~6:1混合，形成复配溶液；3）将粉煤灰按照固液比1:4~6加入复配溶液中，然后按顺序依次加入456~795mg/L的煤制粉末活性炭颗粒，1~3mg/L聚丙烯酰胺和0.1~0.6mg/L的十六烷基三甲基溴化铵，煤制粉末活性炭颗粒的碘值为650~820mg/g；加入药剂后的复配溶液在45~68℃下机械搅拌1~3小时，搅拌速度为55~75转/分钟，冷却后形成改性复配混凝剂。

5.根据权利要求1所述一种去除生化出水中总有机碳和苯系物的方法和装置，其特征在于：所述吸附塔中放置改性高炉渣填料，改性高炉渣占整个吸附塔体积的75%~85%；生化出水在吸附塔的停留时间为45~55分钟，反洗周期为450~630小时。

6.根据权利要求1所述一种去除生化出水中总有机碳和苯系物的方法和装置，其特征在于：所述改性高炉渣填料的制备过程如下所述水淬高炉渣主要成分（质量百分比）为SiO₂:35.7~46.2%，CaO:24.2~40.9%，Al₂O₃:9.9~15.8%，MgO:1.9~6.2%，Fe₂O₃:2.1~5.1%，比表面积为534~692m²/kg，密度为2.61~2.97kg/m³，粒径为50~200mm；2）溶液的配制:在每升的去离子水中加入289~356克的氯化亚铁，和45~157克硫酸铝，以60~80转/分钟机械搅拌25~45分钟，形成混合溶液；3）高炉渣按固液比1:2~5加入混合溶液中，浸泡8~10小时，过滤，高炉渣置于105℃烘箱中干燥2~4小时，冷却后制备得到改性高炉渣填料，经过改性后的水淬高炉渣填料比表面积为623~812m²/kg，提高了吸附总有机碳和苯系物的能力。

7.根据权利要求1所述一种去除生化出水中总有机碳和苯系物的方法和装置，其特征在于：经过处理后的生化废水可以通过排水泵直接排放，排放的生化废水:pH为6~9，总有机碳为9.4~12.3mg/L，苯系物为0.2~0.9mg/L。