CN111268832A - 一种高有机物高盐废水的分离脱水处理方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高有机物高盐废水的分离脱水处理方法与装置，装置至少包括酸凝罐、过滤机及电渗透脱水机；先向高有机物高盐废水中添加硫酸使其中的有机物酸凝，然后对酸凝得到的酸凝液进行液渣分离以实现高有机物高盐废水的有机物与盐的分离；分离后的分离液依次进入电化学改质槽、电气浮槽与电氧化槽实现脱色与无害化处理，分离渣进入电渗透脱水机实现高效脱水以减小废渣体积并有利于后续处理。本方法与现有技术相比，可有效地解决高有机物高盐废水有机物分离和处理成本高的问题，并且通过电化学方法使分离液脱色或彻底去除有机物得到高纯度的盐和高干度有机物。实现了低成本的清液净化，为后续盐的纯化奠定了基础。

Description

一种高有机物高盐废水的分离脱水处理方法与装置

技术领域

本发明涉及一种高有机物高盐废水的分离脱水处理方法与装置，特别是有机物含量高，且有机物有毒有害的含盐废水的分离和高干脱水，属于废水处理和固废高干脱水的技术领域。

背景技术

高有机物高盐废水广泛来源于有机合成等过程中，每年产生大量废盐。大量高浓度含盐有机废水或高含盐母液通过蒸发结晶产生的含有机物的废盐成为废弃物，而且很多情况下成为危险废弃物。迄今为止的技术主要着力发展高盐废水前期的“去毒”技术，如用臭氧氧化法先去除挥发性有机物，内部残留的盐分和难挥发性有机物进行回收分离或固废处理，造成大量的盐存在于固废中，进一步处理难度极大；或将废水依次经过高级氧化、混凝沉淀、超滤处理，然后经蒸发处理。在工业化应用中由于大量有机物的存在下，先经过高级氧化成本太高。也有通过汽提系统、蒸发系统、综合调节池、芬顿氧化处理系统、沉淀和生化处理等处理系统进行处理的方法，依然成本高。对于高盐高有机废水处理，特别是有机物含量高的含盐废水的处理方面，将有机物氧化的方法成本很高，难以工业化应用。对于有机物含量高的含盐废水，将有机物与盐先进行分离后各自再进行处理往往效率比较高，成本比较低。但是，有机物又常常多种多样且带有活性基团，与盐类的分离比较困难。另外，将有机物与盐分离开来后通过压滤脱水等能够较好地脱水，但很难得到高干度有机物，其后续作为危险废弃物处理的成本很高。因此，将分离得到的有机物固体渣进一步脱水得到含水率很低的高干度有机物也就成为降低处理成本的重要方向。综上所述，对于高有机物含盐废水的处理，探索一种低成本的废水中有机物分离，并将其有机物高干脱水的方法与装备对于降低其处理成本实现工业化应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高有机物高盐废水的分离脱水处理方法与装置，先向高有机物高盐废水中添加硫酸使其中的有机物酸凝，然后对酸凝得到的酸凝液进行液渣分离以实现高有机物高盐废水的有机物与盐的分离；分离后的分离液依次进入电化学改质槽、电气浮槽与电氧化槽实现脱色与无害化处理，分离渣进入电渗透脱水机实现高效脱水以减小废渣体积并有利于后续处理。本方法与现有技术相比，可有效地解决高有机物高盐废水有机物分离和处理成本高的问题，并且通过电化学方法使分离液脱色或彻底去除有机物得到高纯度的盐和高干度有机物。

本发明的技术采用如下方案：

一种高有机物高盐废水的分离脱水处理方法，其特征在于高有机物高盐废水的分离浓缩至少包括如下过程：

(1)向高有机物高盐废水添加硫酸使其所含有机物凝聚析出的有机物酸凝析出过程；

(2)对通过所述有机物酸凝析出过程所得酸凝液进行过滤得到有机物滤渣和过滤清液的酸凝液过滤过程；

(3)所述酸凝液过滤过程得到的有机物滤渣进行电渗透脱水得到高干有机渣的有机物滤渣电渗透脱水过程。

所述方法，其特征是对所述有机物酸凝析出过程所得酸凝液先进行沉降分离过程得到上清液与有机浓缩液，之后再进行过滤；所述过滤采用如下任一方法：

(1)将所述沉降分离过程所得上清液先送入过滤机进行过滤后再将所得有机浓缩液送入所述过滤机过滤得到有机物滤渣和过滤清液；

(2)或将所述沉降分离过程所得有机浓缩液送入所述过滤机过滤得到有机物滤渣和过滤清液。

所述方法，其特征是所述酸凝液过滤过程所得过滤清液或/和沉降液过程所得沉降清液送入电化学处理装置进行有机物电化学去除。

实现高有机物高盐废水的分离脱水处理方法的装置，其特征在于至少包括酸凝罐、过滤机及电渗透脱水机；酸凝罐进水口与高有机物高盐废水原水相连接，酸凝罐出液口与过滤机进液口相连接，过滤机滤渣出口与电渗透脱水机进泥口相连接；所述电渗透脱水机至少由阳极、阴极、直流电源、进泥口、出泥口组成，直流电源的正极与阳极相连接，直流电源的负极与阴极相连接，所要脱水滤渣送入阳极与阴极之间的空间，阴极为金属丝网，阳极上下移动，滤渣横向移动，阳极与滤渣的移动均为间歇操作。

实现所述高有机物高盐废水的分离脱水处理方法的装置，其特征在于至少包括酸凝罐、沉降罐、过滤机及电渗透脱水机；酸凝罐进水口与高有机物高盐废水原水相连接，酸凝罐出液口与沉降罐进液口相连接，沉降罐出液口及沉降罐出泥口分别与过滤机进液口相连接，过滤机滤渣出口与电渗透脱水机进泥口相连接；所述电渗透脱水机至少由阳极、阴极、直流电源、进泥口、出泥口组成，直流电源的正极与阳极相连接，直流电源的负极与阴极相连接，所要脱水滤渣送入阳极与阴极之间的空间，阴极为金属丝网，阳极上下移动，滤渣横向移动，阳极与滤渣的移动均为间歇操作。

实现所述高有机物高盐废水的分离脱水处理方法的装置，其特征在于所述电化学处理装置至少包括电化学改质槽、电气浮槽与电氧化槽；电化学改质槽进水口与过滤清液及沉降清液相连接，电化学改质槽出水口与电气浮槽进水口相连接，电气浮槽出水口与电氧化槽进水口相连接；电化学改质槽、电气浮槽和电氧化槽均包括阳极、阴极、槽体及直流电源，直流电源的正极与阳极相连接，直流电源的负极与阴极相连接，所要处理的清液送入阳极与阴极之间的空间；电气浮槽的阳极采用网状结构并在其槽顶部设置有浮渣刮料机构，电化学改质槽的电流密度低于电气浮槽及电氧化槽的电流密度。

具体说明如下：

高有机物高盐废水原水送入酸凝罐，向酸凝罐中加入硫酸使高有机物高盐废水酸化发生化学变化产生絮凝析出。本方法加入硫酸使废水中的有机物絮凝，能够简单而十分有效地使其绝大部分有机物与盐水分相，并尽量减少了新物质的加入，方便后续对分离物质的处理且成本低；对于有机合成等行业的高有机物高盐废水往往具有特别高的效率。高有机物高盐废水可先经实验室操作，确定其最佳酸凝酸析酸度，以实现最佳条件下有机物与盐分的分离并有效减少沉降和/或过滤时间。在加入酸量合适时，可明显看到絮状体生成，废水颜色变浅。

酸凝得到的絮状物往往会自行沉降，通过沉降分离可得到上清液与有机浓缩液。对所得上清液先送入过滤机过滤再将有机浓缩液送入过滤机过滤得到有机物滤渣和过滤清液，既能使上清液过滤得到固含量更少的过滤清液，还可以大幅缩短过滤时间。当沉降得到的上清液中固含量很少的情况下，也可不对上清液过滤，只将所述沉降分离过程所得有机浓缩液送入所述过滤装置过滤得到有机物滤渣。具体实施过程中可根据高有机物高盐废水原水性质和工艺要求选用过滤方法。

酸凝后的沉降分离和过滤分离操作简单，而且所需成本低，就能实现大部分有机物从液相的分离，但要做到清液中不含有机物是很难实现的。因此，本处理系统后续提供了对过滤清液和有机滤渣的处理方法，采用电化学处理法。

针对过滤清液的脱色与无害化依次设置了电化学改质槽、电气浮槽和电氧化槽。过滤清液进入到电化学处理的阴阳极之间，在直流电场作用下进行分离液脱色与无害化处理。其中，电气浮槽的阳极采用网状结构并在其槽顶部设置有浮渣刮料机构。电化学处理可降解部分难生化有机物和易氧化物质，便于后续处理。过滤清液需加入碱将pH回调到6左右，再依次进入电化学改质槽、电气浮槽和电氧化槽。电气浮对废水中所含的剩余有机物去除的效果佳，成本也很低。但经过研究发现很多废水中所含的剩余有机物直接电气浮效果不甚理想，而经过电化学作用一定时间后电气浮效果大幅提高。研究结果显示对废水中所含有的剩余有机物进行氧化和还原，使其有机物表面特性发生改变的改质处理过程的效果与作用时间成正比，电流密度的影响很小，所以，电化学改质槽的电流密度低于电气浮槽及电氧化槽的电流密度，可以减少电力消耗而达到改质目的。电气浮槽的阳极采用网状结构有利于气泡的产生，在其槽顶部设有浮渣刮料机构，以分离出电气浮产生的上浮有机物。经电气浮分离的到的废水进一步经过电氧化去除所剩微量的有机物，有效实现过滤清液脱色与无害化。

在工业生产中有时能产生含有机物的混合物20％左右的含盐废水，由于有机废物产生量大，且有机滤渣含水率高，作为危废处理成本很高的问题，需要进一步脱水。但如果采用热干化则耗能多处理成本高。经过研究发现酸凝的有机合成滤渣的电渗透脱水特性明显。因此，采用电渗透高干脱水可以大幅降低高干脱水的成本，其脱水耗能仅为热干化的1/7～1/5。经过滤机过滤后有机滤渣进入到电渗透脱水机的阳极与阴极之间的空间，阴极为金属丝网，阳极上下移动，滤渣横向移动，以实现滤渣泥的高干脱水，脱水阳极与滤渣的移动均为间歇操作。在电渗透脱水过程中能耗且低且无相变。在电场的作用下，带负电荷的污泥颗粒向阳极移动，水分则向阴极移动，实现滤渣泥与水的快速分离，以达到对滤渣泥深度脱水的目的，得到高干脱水的滤渣泥。阳极上下移动，滤渣横向移动的间歇式电渗透脱水机结构简单，操作方便，设备投资小，处理成本低。

本发明的有益效果是通过对高有机物高盐废水酸凝成絮状体，并通过过滤将绝大部分有机物从废水中分离出来，得到有机物含量很低的过滤清液，为后续的深度处理奠定了基础，并得到有机物滤渣，再进一步通过电渗透高干脱水得到含水率很低的高干有机渣，实现了危废的大幅减量，不仅整个工艺成本低，后续处理成本也大幅降低；通过酸凝后的沉降能够大幅减少过滤时间，提高效率；通过对过滤清液的电化学改质、电气浮和电氧化工艺构建，实现了低成本的清液净化，为后续盐的纯化奠定了基础；本技术为有机合成等化工类高有机物高盐废水的低成本无害化处理及盐类的资源化提供了技术支撑。

附图说明

图1：高有机物高盐废水分离及脱水系统示意图

图2：酸凝液沉降分层过滤系统示意图

图例：1-原水，2-酸凝罐，3-酸凝罐进水口，4-酸凝罐出液口，5-酸凝混合液，6-过滤机，7-过滤机进液口，8-滤渣，9-过滤机滤渣出口，10-电渗透脱水机，11-电渗透脱水机进泥口，12-电渗透脱水机阳极，13-电渗透脱水机阴极，14-电渗透脱水机出液口，15-电渗透脱水机出泥口，16-过滤清液，17-过滤机出液口，18-电化学改质槽，19-电气浮槽，20-电氧化槽，21-电氧化槽出液口，22-浮渣刮料机构，23-电化学改质槽进液口，24-酸，25-沉降罐，26-沉降上清液，27-沉降罐出液口，28-沉降泥渣，29-沉降罐出泥口，30-沉降罐进液口。

具体实施方式

实施例1

本实施例为染料工业中的高有机物高盐废水的实施例，废水来源是酮酸类化合物和二苯胺类化合物在浓硫酸的作用下发生反应；生成中间体后，在液碱的作用下发生水解反应，生成产品。液碱水解工段产生的大量高浓度高硫酸钠废水(含有机物10％，含盐量量在13％-15％)。工艺流程如图1所示。原水1经酸凝罐进水口3进入酸凝罐2，5000kg原水在10000L调节釜中；控制温度在60℃，加入酸24调节pH值到6，开启搅拌，搅拌1小时，充分反应，保持温度在60℃-65℃，静止絮凝。从底部的酸凝罐出液口4将酸凝混合液5(1000kg)送入过滤机6(板框压滤机)经压滤，得到过滤清液16和滤渣8。滤渣8从过滤机滤渣出口9，送入电渗透机10的阳极12与阴极13之间的空间，阴极为金属丝网，阳极上下移动，滤渣横向移动，进行电渗透脱水，由滤渣的58％含水率降低到36％，体积也相应大幅缩小。过滤清液16从过滤机出液口17依次进入电化学改质槽18，电气浮槽19，电氧化槽20进行电氧化电气浮处置，按5吨/h的流量进入，调节电压为6v,上层有机物层并入原水中，清水COD为375mg/L,进入MVR浓缩分盐。

通过高盐高有机废水的酸化沉淀、过滤分离及其后的过滤清液电氧化电气浮处理和有机物滤渣电渗透脱水处理，实现了高盐高有机废水低沉本沉淀分离和有机滤渣的高干脱水，且分离后的过滤清液经脱色无害化便于后续蒸馏后直接生化处理。

实施例2

本实施例是化学制药工业高有机物高盐废水的处理实施例，基本流程与实施例1基本相同，所不同的是如图2所示，5000kg高有机物高盐废水原水(含有机物混合固体20％)在10000L调节釜中,控制温度在65℃，加入硫酸调节pH到4，开启搅拌，搅拌1.5小时，充分反应，保持温度在60℃-65℃。然后，将酸凝液5从沉降罐进液口30送入沉降罐25内进行沉降；沉降分离后，先将沉降上清液26(约4000kg)经沉降罐出液口27先进入到过滤机6经过板框压滤的过滤，得到大量滤液和少量的有机滤渣，滤液进入保温罐储存(图中未标示)；再将下层沉降泥渣28(1000kg)经沉降罐出泥口29送入到过滤机6经过板框压滤经压滤，滤液合并进入保温罐储存，。保温罐中过滤后的清液温度保持在60℃左右依次进入电化学改质槽18，电气浮槽19，电氧化槽20进行电氧化电气浮处置，按5吨/h的流量进入，调节电压为10v,上层有机物层并入原水中，清水COD为345mg/L,进入MVR浓缩分盐。

通过高有机物高盐废水的酸凝、沉降、过滤分离及其后的过滤清液电氧化电气浮处理和有机物滤渣电渗透脱水处理，实现了高有机物高盐废水低成本沉淀分离和有机滤渣的高干脱水，且分离后的过滤清液经脱色无害化便于后续蒸馏后直接生化处理。

实施例3

本实施例与实施例2基本相同，所不同的是5000kg高盐高有机废水原水在10000L调节釜中,控制温度在70℃,加入硫酸调节PH到3，开启搅拌，搅拌1.5小时，充分反应，保持温度在60℃-65℃，静止分层。保温罐中过滤后的清液温度保持在60℃左右进入电氧化气浮处置，按5吨/h的流量进入，调节电压为10v,上层有机物层并入原水中，清水COD为315mg/L,进入MVR浓缩分盐。

通过高有机物高盐废水的酸凝、沉降、过滤分离及其后的过滤清液电氧化电气浮处理和有机物滤渣电渗透脱水处理，实现了高有机物高盐废水低成本沉淀分离和有机滤渣的高干脱水，且分离后的过滤清液经脱色无害化便于后续蒸馏后直接生化处理。

综合三个实施例，采用高盐高有机废水分离处理工艺，分别对有机物和盐水层进行了处理。得到混盐含量在98.5％以上，有机物含量≤0.2％。完全达到工业盐的使用标准。蒸馏水进一步进行生化处理，电脱水有机渣焚烧处理。实现了高有机物高盐废水达到零排放的要求。

除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为重量百分数，本发明所述的比例，均为质量比例。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高有机物高盐废水的分离脱水处理方法，其特征在于高有机物高盐废水的分离浓缩至少包括如下过程：

(1)向高有机物高盐废水添加硫酸使其所含有机物凝聚析出的有机物酸凝析出过程；

(2)对通过所述有机物酸凝析出过程所得酸凝液进行过滤得到有机物滤渣和过滤清液的酸凝液过滤过程；

(3)对所述酸凝液过滤过程得到的有机物滤渣进行电渗透脱水得到高干有机渣的有机物滤渣电渗透脱水过程。

2.如权利要求1所述方法，其特征是所述有机物酸凝析出过程所得酸凝液先进行沉降分离过程得到上清液与有机浓缩液，之后再进行过滤；所述过滤采用如下任一方法：

(1)将所述沉降分离过程所得上清液先送入过滤机进行过滤后再将所得有机浓缩液送入所述过滤机过滤得到有机物滤渣和过滤清液；

(2)或将所述沉降分离过程所得有机浓缩液送入所述过滤机过滤得到有机物滤渣和过滤清液。

3.如权利要求1所述方法，其特征是所述酸凝液过滤过程所得过滤清液或/和沉降液过程所得沉降清液送入电化学处理装置进行有机物电化学去除。

4.实现权利要求1所述高有机物高盐废水的分离脱水处理方法的装置，其特征在于至少包括酸凝罐、过滤机及电渗透脱水机；酸凝罐进水口与高有机物高盐废水原水相连接，酸凝罐出液口与过滤机进液口相连接，过滤机滤渣出口与电渗透脱水机进泥口相连接；所述电渗透脱水机至少由阳极、阴极、直流电源、进泥口、出泥口组成，直流电源的正极与阳极相连接，直流电源的负极与阴极相连接，所要脱水滤渣送入阳极与阴极之间的空间，阴极为金属丝网，阳极上下移动，滤渣横向移动，阳极与滤渣的移动均为间歇操作。

5.实现权利要求2所述高有机物高盐废水的分离脱水处理方法的装置，其特征在于至少包括酸凝罐、沉降罐、过滤机及电渗透脱水机；酸凝罐进水口与高有机物高盐废水原水相连接，酸凝罐出液口与沉降罐进液口相连接，沉降罐出液口及沉降罐出泥口分别与过滤机进液口相连接，过滤机滤渣出口与电渗透脱水机进泥口相连接；所述电渗透脱水机至少由阳极、阴极、直流电源、进泥口、出泥口组成，直流电源的正极与阳极相连接，直流电源的负极与阴极相连接，所要脱水滤渣送入阳极与阴极之间的空间，阴极为金属丝网，阳极上下移动，滤渣横向移动，阳极与滤渣的移动均为间歇操作。

6.实现权利要求3所述方法的装置，其特征在于所述电化学处理装置至少包括电化学改质槽、电气浮槽与电氧化槽；电化学改质槽进水口与过滤清液及沉降清液相连接，电化学改质槽出水口与电气浮槽进水口相连接，电气浮槽出水口与电氧化槽进水口相连接；电化学改质槽、电气浮槽和电氧化槽均包括阳极、阴极、槽体及直流电源，直流电源的正极与阳极相连接，直流电源的负极与阴极相连接，所要处理的清液送入阳极与阴极之间的空间；电气浮槽的阳极采用网状结构并在其槽顶部设置有浮渣刮料机构，电化学改质槽的电流密度低于电气浮槽及电氧化槽的电流密度。

Images