CN110436706A - 一种纳米颗粒物对化工废水的处理方法 - Google Patents

一种纳米颗粒物对化工废水的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米颗粒物对化工废水的处理方法，包括：对化工废水进行预处理，进行预处理后的化工废水中加入硫酸，调节化工废水的pH至4，得到反应液A；将纳米颗粒物投放入反应液A中，添加浓度为30％的H2O2溶液，进行反应，得到反应液B，纳米颗粒物的添加量为反应液A的5wt％；向反应液C中加入碱性物质，调节pH至8；静置沉淀，进行固液分离，对污水进行检测，污水达到污水综合排放标准GB8978‑1996Ⅰ级排放标准。本发明所述处理方法COD和氨氮去除率高，简单、高效。

Description

一种纳米颗粒物对化工废水的处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，特别是涉及一种纳米颗粒物对化工废水的处理方法。
背景技术
化工废水中含有如氰、酚、砷、汞、镉或铅等有毒或剧毒的物质，在一定的浓度下，对生物和微生物产生毒性影响，另外也可能含有无机酸、碱性等刺激性、腐蚀性的物质。有机物浓度高，特别是石油化工废水中各种有机酸、醇、醛、酮、醚和环氧化物等有机物的浓度较高，在水中会进一步氧化分解，消耗水中大量的溶解氧，直接影响水生生物的生存。化工废水的pH不稳定，营养化物质较多，含磷、氮量较高的废水会造成水体富营养化，使水中藻类和微生物大量繁殖形成赤潮，影响鱼类生长。
有机废水特别是高盐高浓度有机废水处理，一直是国内众多环保工作者及管理部门关注的难题。随着我国化学工业的快速发展，各种新型的化工产品被应用到各行各业，特别是医药、化工、电镀、印染等重污染工业中，在提高产品质量、品质的同时也带了日益严重的环境污染问题，主要表现在：废水中有机污染物浓度高、结构稳定、生化性差，常规工艺难以实现达标排放，且处理成本高，给企业节能减排带来极大的压力。
目前，国内对高浓度COD废水主要采用“厌氧生化+好氧生化+微电解”方法进行处理，目的是首先通过厌氧处理对废水进行水解和酸化，以提高后续的好氧生化处理对COD的去除率，最后利用微电解处理生化过程难以降解的有机物。然而，由于化工废水中包含高浓度的硫化盐，常规方法在处理时存在很多问题。首先，化工废水中所含的硫在厌氧生化过程中会产生硫化氢，而在好氧阶段硫化氢会挥发到空气中造成二次污染。例如化工废水在上流式厌氧污泥床(UASB)反应器中经过厌氧处理后，废水中硫化氢的浓度可达300mg/L，会造成对周围环境的二次污染。其次，废水中含有较高浓度的无机盐时，微电解反应器内的填料会出现板结现象而影响处理效果。化工废水处理是污水处理的重要部分，现有化工废水处理方法步骤繁琐，成本高，可靠性低。因此，有必要提供一种简单、高效、无污染的化工废水处理方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米颗粒物对化工废水的处理方法，以解决上述现有技术存在的问题，该方法能够实现节能降耗、简单、高效、无污染的化工废水处理的目的。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明公开了一种纳米颗粒物对化工废水的处理方法，包括以下步骤：
步骤1、对化工废水进行预处理，在进行预处理后的化工废水中加入pH调节剂，调节化工废水的pH，得到反应液A；
步骤2、将纳米颗粒物投放入反应液A中，添加H2O2溶液，进行反应，得到反应液B；
步骤3、向反应液C中加入碱性物质，调节pH；
步骤4、静置沉淀，进行固液分离，污水达到排放标准。
优选地，所述预处理过程为首先将化工废水进行曝气处理，之后将化工废水过滤。曝气处理一方面增加了水中的含氧量，对微生物的选择和生长有利，另一方面去除了悬浮物表面的有机物，降低后续处理难度。过滤清除了化工废水中的悬浮物、微生物遗体等杂质，减少了对纳米颗粒物的影响。
优选地，步骤1中调节化工废水的pH至3-5。
优选地，步骤2中的H2O2溶液添加量为反应液A质量的20％。
优选地，步骤3中所述碱性物质为电石渣浆液或石灰乳。
优选地，所述pH调节剂为硫酸或盐酸。
优选地，步骤3中调节pH至8-9。
优选地，所述纳米颗粒物含有铁屑、活性炭、聚丙烯酰胺、壳聚糖和硅藻土。
所述纳米颗粒物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将壳聚糖与硫酸亚铁、双氧水、水混合，搅拌反应至完全，固液分离，得到吸附铁离子的壳聚糖；
(2)将吸附铁离子的壳聚糖、聚丙烯酰胺、硅藻土与戊二醛混合，进行交联反应；
(3)加入活性炭和铁屑，将所得产物在700℃的温度下煅烧，氩气作为保护气，得到所述纳米颗粒物。
优选地，壳聚糖与硫酸亚铁的质量比为1:0.5。双氧水为浓度为30％的双氧水，壳聚糖与双氧水的料液比为1：3(g/ml)，聚丙烯酰胺：硅藻土：戊二醛的质量比为1：2:0.7。
本发明公开了以下技术效果：
纳米颗粒物中的铁和炭组分构成微小原电池的正极和负极，以废水为电解质溶液，发生氧化还原反应，形成原电池，然后添加H202溶液以形成芬顿体系，利用H202-Fe2+体系的强氧化作用，可有效处理化工废水中的酚类、芳胺类、芳烃类等有机物，是废水中的有机物达到排放标准。聚丙烯酰胺与分散于溶液中的悬浮物吸附架桥，起到极强的絮凝作用。经过改性的壳聚糖在中性至碱性的环境下也能显著提高吸附效率，降低了制备及使用环境的要求。
本方法采用碱性钙化合物来中和化工废水，充分利用酸性废水的金属离子(包括铁、铝、镁、钛等离子)，它们与化工废水中的阴离子反应，多余的金属离子生成氢氧化物进一步吸附金属离子与金属离子生成的沉淀物及液相杂质离子，使化工废水的磷，氟、砷含量达到排放标准；本工艺中混合废水被中和至pH为8.0-9.0，这是因为水中的杂质离子对pH很敏感。pH不同时，杂质离子浓度也相应发生改变，如对于磷酸根离子浓度(以单质计)，当pH为7时，P为160mg/l，pH7.6时，P为53mg/l，pH为9时，P为10mg/l。PH值波动大，易造成离子浓度发生变化，导致反应及吸附不完全，排放水不能达标排放，因此控制体系中和时的pH为8.0-9.0，有助于磷、氟、砷的处理效果。不需增加进一步处理工序(如添加其它物质或用酸返调等)，从而保证了废水处理后达标排放。不仅工艺流程简便，而且效果极好，处理成本极低。
因酸性废水中含有金属离子，与磷化工废水混合后，在碱性钙化合物中和条件下，生成磷酸盐(如磷酸铁、磷酸铝、磷酸氢镁、磷酸钛)；而废水中氟与钙结合生成氟化钙或氟硅酸钙；砷与铁和钙结合生成砷酸铁和砷酸钙。酸性废水中的铁相对磷、砷而言是过量的，过量的铁盐与氢氧根结合，生成氢氧化亚铁和氢氧化铁，它们具有很强的化学结合和吸附性能，使生成的细小沉淀物质被化学结合和吸附，从而确保液相中的磷、砷、氟含量达到排放标准。
本发明处理后的化工废水达到污水综合排放标准GB8978-1996Ⅰ级排放标准。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中纳米颗粒物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将壳聚糖与硫酸亚铁、双氧水、水混合，搅拌反应至完全，固液分离，得到吸附铁离子的壳聚糖；
(2)将吸附铁离子的壳聚糖、聚丙烯酰胺、硅藻土与戊二醛混合，进行交联反应；
(3)加入活性炭和铁屑，将所得产物在700℃的温度下煅烧，氩气作为保护气，得到所述纳米颗粒物。
其中，壳聚糖与硫酸亚铁的质量比为1:0.5，双氧水为浓度为30％的双氧水，壳聚糖与双氧水的料液比为1：3(g/ml)，聚丙烯酰胺：硅藻土：戊二醛的质量比为1：2:0.7。
实施例1
步骤1、对1吨化工废水进行预处理，首先将化工废水进行曝气处理，曝气时间为30min，之后将化工废水过滤，在进行预处理后的化工废水中加入硫酸，调节化工废水的pH至4，得到反应液A；
步骤2、将纳米颗粒物投放入反应液A中，添加20kg的浓度为30％的H2O2溶液，进行反应，得到反应液B，纳米颗粒物的添加量为反应液A的5wt％；
步骤3、向反应液C中加入电石渣浆液，调节pH至8；
步骤4、静置沉淀，进行固液分离，对污水进行检测，检测结果见表1。
实施例2
步骤1、对1吨化工废水进行预处理，首先将化工废水进行曝气处理，曝气时间为30min，之后将化工废水过滤，在进行预处理后的化工废水中加入硫酸，调节化工废水的pH至3，得到反应液A；
步骤2、将纳米颗粒物投放入反应液A中，添加20kg的浓度为30％的H2O2溶液，进行反应，得到反应液B，纳米颗粒物的添加量为反应液A的5wt％；
步骤3、向反应液C中加入电石渣浆液，调节pH至8；
步骤4、静置沉淀，进行固液分离，对污水进行检测，检测结果见表1。
实施例3
步骤1、对1吨化工废水进行预处理，首先将化工废水进行曝气处理，曝气时间为30min，之后将化工废水过滤，在进行预处理后的化工废水中加入硫酸，调节化工废水的pH至5，得到反应液A；
步骤2、将纳米颗粒物投放入反应液A中，添加20kg的浓度为30％的H2O2溶液，进行反应，得到反应液B，纳米颗粒物的添加量为反应液A的5wt％；
步骤3、向反应液C中加入电石渣浆液，调节pH至8；
步骤4、静置沉淀，进行固液分离，对污水进行检测，检测结果见表1。
实施例4
步骤1、对1吨化工废水进行预处理，首先将化工废水进行曝气处理，曝气时间为30min，之后将化工废水过滤，在进行预处理后的化工废水中加入硫酸，调节化工废水的pH至3，得到反应液A；
步骤2、将纳米颗粒物投放入反应液A中，添加20kg的浓度为30％的H2O2溶液，进行反应，得到反应液B，纳米颗粒物的添加量为反应液A的5wt％；
步骤3、向反应液C中加入石灰乳，调节pH至9；
步骤4、静置沉淀，进行固液分离，对污水进行检测，检测结果见表1。
实施例5
步骤1、对1吨化工废水进行预处理，首先将化工废水进行曝气处理，曝气时间为30min，之后将化工废水过滤，在进行预处理后的化工废水中加入盐酸，调节化工废水的pH至4，得到反应液A；
步骤2、将纳米颗粒物投放入反应液A中，添加20kg的浓度为30％的H2O2溶液，进行反应，得到反应液B，纳米颗粒物的添加量为反应液A的6wt％；
步骤3、向反应液C中加入电石渣浆液，调节pH至8；
步骤4、静置沉淀，进行固液分离，对污水进行检测，检测结果见表1。
实施例6
步骤1、对1吨化工废水进行预处理，首先将化工废水进行曝气处理，曝气时间为25min，之后将化工废水过滤，在进行预处理后的化工废水中加入硫酸，调节化工废水的pH至3，得到反应液A；
步骤2、将纳米颗粒物投放入反应液A中，添加20kg的浓度为30％的H2O2溶液，进行反应，得到反应液B，纳米颗粒物的添加量为反应液A的5wt％；
步骤3、向反应液C中加入电石渣浆液，调节pH至8；
步骤4、静置沉淀，进行固液分离，对污水进行检测，检测结果见表1。
对比例1
步骤1、对1吨化工废水进行预处理，将化工废水过滤，在进行预处理后的化工废水中加入硫酸，调节化工废水的pH至3，得到反应液A；
步骤2、将纳米颗粒物投放入反应液A中，添加20kg的浓度为30％的H2O2溶液，进行反应，得到反应液B，纳米颗粒物的添加量为反应液A的5wt％；
步骤3、向反应液C中加入电石渣浆液，调节pH至8；
步骤4、静置沉淀，进行固液分离，对污水进行检测，检测结果见表1。
对比例2
步骤1、对1吨化工废水进行预处理，首先将化工废水过滤，之后将化工废水进行曝气处理，曝气时间为30min，在进行预处理后的化工废水中加入硫酸，调节化工废水的pH至3，得到反应液A；
步骤2、将纳米颗粒物投放入反应液A中，添加20kg的浓度为30％的H2O2溶液，进行反应，得到反应液B，纳米颗粒物的添加量为反应液A的5wt％；
步骤3、向反应液C中加入电石渣浆液，调节pH至8；
步骤4、静置沉淀，进行固液分离，对污水进行检测，检测结果见表1。
对比例3
步骤1、对1吨化工废水进行预处理，首先将化工废水进行曝气处理，曝气时间为30min，之后将化工废水过滤，在进行预处理后的化工废水中加入硫酸，调节化工废水的pH至4，得到反应液A；
步骤2、将纳米颗粒物投放入反应液A中，进行反应，得到反应液B，纳米颗粒物的添加量为反应液A的5wt％；
步骤3、向反应液C中加入电石渣浆液，调节pH至8；
步骤4、静置沉淀，进行固液分离，对污水进行检测，检测结果见表1。
对比例4
步骤1、对1吨化工废水进行预处理，首先将化工废水进行曝气处理，曝气时间为30min，之后将化工废水过滤，在进行预处理后的化工废水中加入硫酸，调节化工废水的pH至4，得到反应液A；
步骤2、将纳米颗粒物投放入反应液A中，添加20kg的浓度为30％的H2O2溶液，进行反应，得到反应液B，纳米颗粒物的添加量为反应液A的5wt％；
步骤3、静置沉淀，进行固液分离，对污水进行检测，检测结果见表1。
对比例5
步骤1、对1吨化工废水进行预处理，首先将化工废水进行曝气处理，曝气时间为30min，之后将化工废水过滤，在进行预处理后的化工废水中加入硫酸，调节化工废水的pH至4，得到反应液A；
步骤2、将普通的废水处理剂投放入反应液A中，添加20kg的浓度为30％的H2O2溶液，进行反应，得到反应液B，纳米颗粒物的添加量为反应液A的5wt％；
步骤3、向反应液C中加入电石渣浆液，调节pH至8；
步骤4、静置沉淀，进行固液分离，对污水进行检测，检测结果见表1。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种纳米颗粒物对化工废水的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、对化工废水进行预处理，在进行预处理后的化工废水中加入pH调节剂，调节化工废水的pH，得到反应液A；
步骤2、将纳米颗粒物投放入反应液A中，添加H2O2溶液，进行反应，得到反应液B；
步骤3、向反应液C中加入碱性物质，调节pH；
步骤4、静置沉淀，进行固液分离，污水达到排放标准。
2.根据权利要求1所述的一种纳米颗粒物对化工废水的处理方法，其特征在于：所述预处理过程为首先将化工废水进行曝气处理，之后将化工废水过滤。
3.根据权利要求1所述的一种纳米颗粒物对化工废水的处理方法，其特征在于：步骤1中调节化工废水的pH至3-5。
4.根据权利要求1所述的一种纳米颗粒物对化工废水的处理方法，其特征在于：步骤2中的H2O2溶液添加量为反应液A体积的20％。
5.根据权利要求1所述的一种纳米颗粒物对化工废水的处理方法，其特征在于：步骤3中所述碱性物质为电石渣浆液或石灰乳。
6.根据权利要求1所述的一种纳米颗粒物对化工废水的处理方法，其特征在于：所述pH调节剂为硫酸或盐酸。
7.根据权利要求1所述的一种纳米颗粒物对化工废水的处理方法，其特征在于：步骤3中调节pH至8-9。
8.根据权利要求1所述的一种纳米颗粒物对化工废水的处理方法，其特征在于：所述纳米颗粒物含有铁屑、活性炭、聚丙烯酰胺、壳聚糖和硅藻土。
9.根据权利要求8所述的一种纳米颗粒物对化工废水的处理方法，其特征在于：所述纳米颗粒物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将壳聚糖与硫酸亚铁、双氧水、水混合，搅拌反应至完全，固液分离，得到吸附铁离子的壳聚糖；
(2)将吸附铁离子的壳聚糖、聚丙烯酰胺、硅藻土与戊二醛混合，进行交联反应；
(3)加入活性炭和铁屑，将所得产物在500-700℃的温度下煅烧，氩气作为保护气，得到所述纳米颗粒物。
10.根据权利要求9所述的一种纳米颗粒物对化工废水的处理方法，其特征在于：壳聚糖与硫酸亚铁的质量比为1:0.5。
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