CN111362424A - 一种用于处理印染废水cod的高效复合氧化剂 - Google Patents

一种用于处理印染废水cod的高效复合氧化剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于处理印染废水COD的高效复合氧化剂，可以有效降低废水中的COD值，该复合氧化剂，包括以下成分：由无机强氧化剂、催化剂、酶处理剂、效果强化剂复配而成。其中，无机强氧化剂是氯酸钠、铁酸钾、过二硫酸铵、铋酸钠中的一种；催化剂是氧化镍和二氧化钛中的一种；酶处理剂是木质纤维素水解酶、蛋白质水解酶、有机磷水解酶、淀粉酶中的一种或者多种的组合；效果强化剂为亲水性富勒烯衍生物。本发明针对废水进行了大量试验，当生化处理出水COD为100‑150mg/L、COD去除剂投加量为500mg/L时，COD去除率可稳定到达90%以上。

Description

一种用于处理印染废水COD的高效复合氧化剂
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种用于处理印染废水COD的高效复合氧化剂。
背景技术
目前印染废水深度处理主要有氧化工艺及吸附工艺，主要有Fenton氧化、臭氧氧化、铁碳微电解、活性炭吸附等。
1、活性炭吸附
活性炭是用木材、煤、果壳等含碳物质在高温缺氧条件下活化制成，它具有巨大的比表面积(500-1700m2/g)。水处理过程中使用的活性炭有粉末炭和粒状炭两类。粉末炭采用混悬接触吸附方式，而粒状炭则采用过滤吸附方式。活性炭吸附法广泛用于给水处理及废水二级处理出水的深度处理。其主要优点是处理程度高，效果稳定，缺点是处理费用高。
为了考察活性炭对企业生化处理出水COD的去除效率，本发明在企业现有处理设施基础上进行了中试，在企业现有气浮池前端投加专用粉末活性炭，并定时取样测量出水COD，结果表明当活性炭投加量在500mg/L时，COD去除率在20％以上。但因企业出水COD不稳定加活性炭不能保证稳定达标以及出水中带出的活性炭颗粒会影响企业超滤反渗透系统的运行等原因，致使该工艺不能作为主处理工艺，但可作为辅助处理及应急处理工艺。
2、Fenton氧化
H2O2在Fe2+的催化作用下分解产生·OH，其氧化电位达到2.8V，它通过电子转移等途径将有机物氧化分解成小分子。同时Fe2+被氧化成Fe3+产生混凝沉淀,去除大量有机物。本发明用Fenton试剂对企业生化处理出水进行了小试，在各种配比投加量的条件下，对COD没有明显的去除率。由于Fenton氧化主要针对难降解废水的预处理，使废水中的难降解有机物发生部分氧化，改变它们的可生化性、溶解性和混凝性能，利于后续处理，因此用Fenton氧化作为企业废水的末端处理不是本方案的首选。
3、臭氧氧化
用臭氧氧化法处理废水所使用的是含低浓度臭氧的空气或氧气。臭氧是一种不稳定、易分解的强氧化剂，因此要现场制造。臭氧氧化法水处理的工艺设施主要由臭氧发生器和气水接触设备组成。目前大规模生产臭氧的唯一方法是无声放电法。制造臭氧的原料气是空气或氧气。原料气必须经过除油、除湿、除尘等净化处理，否则会影响臭氧产率和设备的正常使用。用空气制成臭氧的浓度一般为10-20毫克/升；用氧气制成臭氧的浓度为20-40毫克/升。这种含有1-4％(重量比)臭氧的空气或氧气就是水处理时所使用的臭氧化气。
①臭氧氧化法主要用于：
②水的消毒；
③去除水中酚、氰等污染物质；
水的脱色：印染、染料废水可用臭氧氧化法脱色。这类废水中往往含有重氮、偶氮或带苯环的环状化合物等发色基团，臭氧氧化能使染料发色基团的双价键断裂，同时破坏构成发色基团的苯、萘、蒽等环状化合物，从而使废水脱色；
④除去水中铁、锰等金属离子：铁、锰等金属离子；
⑤除异味和臭味；
臭氧氧化法的主要优点是反应迅速，流程简单，没有二次污染问题。不过目前生产臭氧的电耗仍然较高，每公斤臭氧约耗电20-35度，用臭氧仅用作降解废水中的COD的话使用成本较高。为了考察臭氧氧化的去除效率，本发明也对企业生化处理出水进行了臭氧氧化试验，在过量臭氧曝气反应后，实测COD去除率不到20％，效果有限。
4、铁碳微电解
铁碳微电解是当将铁屑和碳颗粒浸没在酸性废水中时，由于铁和碳之间的电极电位差，废水中会形成无数个微原电池。这些细微电池是以电位低的铁成为阳极,电位高的碳做阴极，在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应的。反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。由于铁离子有混凝作用，它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物(也叫铁泥)而去除，为了增加电位差，促进铁离子的释放,在铁-碳床中加入一定比例铜粉或铅粉。其中电位低的铁成为阳极，电位高的碳成为阴极，在酸性充氧条件下发生电化学反应，其反应过程如下：
阳极(Fe):Fe-2e→Fe2+，
阴极(C):2H++2e→2[H]→H2,
反应中，产生的了初生态的Fe2+和原子H，它们具有高化学活性,能改变废水中许多有机物的结构和特性,使有机物发生断链、开环等作用。若有曝气，即充氧和防止铁屑板结。还会发生下面的反应：
O2+4H++4e→2H2O；
O2+2H2O+4e→4OH-；
2Fe2++O2+4H+→2H2O+Fe3+。
铁床作为一种废水处理装置，目前无论从理论上还是从实践上来讲，都有待进一步完善和改进。在实际运行中，常会出现填料钝化、板结以及出水“返色”等现象，这是在实际工程中必须妥善解决的问题。本发明也采用该工艺对企业废水进行了小试，对COD的去除不明显，对增加生化而言，与Fenton氧化相比没有明显优势。
5、高级氧化系统
以上常规工艺难以与企业现状很好地匹配，要么效果有限，要么改造困难投资巨大：投加活性炭操作简便，能够很好利用旧有处理池及处理设施，但效果有限，不能保证出水稳定达标；Fenton氧化能够提高废水的可生化性，但因企业水量大，旧有初沉池沉淀负荷不够，难以改造，且用药多，产生的污泥量大；臭氧氧化一次性投资高，耗电量大，单独处理COD效果有限。
针对以上工艺存在的问题，本发明拟采用直接投加高效复合氧化剂(高级氧化系统)来降低企业出水COD，其原理是药剂在水中反应生成强氧化性物质，将废水中难降解的有机物氧化去除，投加药剂操作简便、能够充分利用旧有构筑物及设备，效果稳定。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种用于处理印染废水COD的高效复合氧化剂。
本发明的技术方案如下：
一种用于处理印染废水COD的高效复合氧化剂，包括以下成分：由无机强氧化剂、催化剂、酶处理剂、效果强化剂复配而成。
优选的，所述的用于处理印染废水COD的高效复合氧化剂，由以下重量百分比的成分组成：
无机强氧化剂 80-85％
催化剂 1-5％
酶处理剂 8-12％；
效果强化剂 余量。
优选的，所述的无机强氧化剂是氯酸钠、铁酸钾、过二硫酸铵、铋酸钠中的一种。
优选的，所述的催化剂是氧化镍和二氧化钛中的一种，优选为二氧化钛。
优选的，所述的酶处理剂是木质纤维素水解酶、蛋白质水解酶、有机磷水解酶、淀粉酶中的一种或者多种的组合。
优选的，所述的效果强化剂为亲水性富勒烯衍生物。
优选的，所述的所述亲水性富勒烯衍生物的富勒烯本体是含有50至120个碳原子的碳笼，亲水性富勒烯衍生物含有1个至6个柔性醚氧链，亚甲基所在富勒烯上加成位点是[5，6]和[6，6]中的一种；结构式是：
Figure BDA0002446310430000051
其中R1，R2是苯基、羰基、烷基、芳香基、取代芳香基中的一种以及任意组合；
其中n取1到3之间的任意数。
进一步优选的，所述的用于处理印染废水COD的高效复合氧化剂，由以下重量百分比的成分组成：氯酸钠80-85％、二氧化钛1-5％、木质纤维素水解酶1-2％、蛋白质水解酶3-6％、有机磷水解酶2-5％、淀粉酶1-3％和亲水性富勒烯衍生物余量。
本发明的有益之处在于：
本发明采用复合氧化剂对印染废水进行处理，可以有效降低废水中的COD值，该复合氧化剂，包括以下成分：由无机强氧化剂、催化剂、酶处理剂、效果强化剂复配而成。其中，无机强氧化剂是氯酸钠、铁酸钾、过二硫酸铵、铋酸钠中的一种；催化剂是氧化镍和二氧化钛中的一种；酶处理剂是木质纤维素水解酶、蛋白质水解酶、有机磷水解酶、淀粉酶中的一种或者多种的组合；效果强化剂为亲水性富勒烯衍生物。本发明针对废水进行了大量试验，当生化处理出水COD为100-150mg/L、COD去除剂投加量为500mg/L时，COD去除率可稳定到达90％以上。
具体实施方式
实施例1
一种用于处理印染废水COD的高效复合氧化剂，由以下重量百分比的成分组成：氯酸钠82％、二氧化钛3％、木质纤维素水解酶1.5％、蛋白质水解酶4.5％、有机磷水解酶4.5％、淀粉酶2％和亲水性富勒烯衍生物余量。
所述的所述亲水性富勒烯衍生物的富勒烯本体是含有50至120个碳原子的碳笼，亲水性富勒烯衍生物含有1个至6个柔性醚氧链，亚甲基所在富勒烯上加成位点是[5，6]和[6，6]中的一种；结构式是：
Figure BDA0002446310430000061
其中R1，R2是苯基、羰基、烷基、芳香基、取代芳香基中的一种以及任意组合；
其中n取1到3之间的任意数。
实施例2
一种用于处理印染废水COD的高效复合氧化剂，由以下重量百分比的成分组成：氯酸钠85％、二氧化钛1％、木质纤维素水解酶2％、蛋白质水解酶3％、有机磷水解酶5％、淀粉酶1％和亲水性富勒烯衍生物余量。
所述的所述亲水性富勒烯衍生物的富勒烯本体是含有50至120个碳原子的碳笼，亲水性富勒烯衍生物含有1个至6个柔性醚氧链，亚甲基所在富勒烯上加成位点是[5，6]和[6，6]中的一种；结构式是：
Figure BDA0002446310430000071
其中R1，R2是苯基、羰基、烷基、芳香基、取代芳香基中的一种以及任意组合；
其中n取1到3之间的任意数。
实施例3
一种用于处理印染废水COD的高效复合氧化剂，由以下重量百分比的成分组成：氯酸钠80％、二氧化钛5％、木质纤维素水解酶1％、蛋白质水解酶6％、有机磷水解酶2％、淀粉酶3％和亲水性富勒烯衍生物余量。
所述的所述亲水性富勒烯衍生物的富勒烯本体是含有50至120个碳原子的碳笼，亲水性富勒烯衍生物含有1个至6个柔性醚氧链，亚甲基所在富勒烯上加成位点是[5，6]和[6，6]中的一种；结构式是：
Figure BDA0002446310430000081
其中R1，R2是苯基、羰基、烷基、芳香基、取代芳香基中的一种以及任意组合；
其中n取1到3之间的任意数。
实施例4
一种用于处理印染废水COD的高效复合氧化剂，由以下重量百分比的成分组成：过二硫酸铵84.5％、二氧化钛3.5％、蛋白质水解酶4％、有机磷水解酶3％、淀粉酶2.5％和亲水性富勒烯衍生物余量。
所述的所述亲水性富勒烯衍生物的富勒烯本体是含有50至120个碳原子的碳笼，亲水性富勒烯衍生物含有1个至6个柔性醚氧链，亚甲基所在富勒烯上加成位点是[5，6]和[6，6]中的一种；结构式是：
Figure BDA0002446310430000082
其中R1，R2是苯基、羰基、烷基、芳香基、取代芳香基中的一种以及任意组合；
其中n取1到3之间的任意数。
实施例5
一种用于处理印染废水COD的高效复合氧化剂，由以下重量百分比的成分组成：铋酸钠85％、氧化镍1.5％、木质纤维素水解酶2％、蛋白质水解酶6％、有机磷水解酶2.5％和亲水性富勒烯衍生物余量。
所述的所述亲水性富勒烯衍生物的富勒烯本体是含有50至120个碳原子的碳笼，亲水性富勒烯衍生物含有1个至6个柔性醚氧链，亚甲基所在富勒烯上加成位点是[5，6]和[6，6]中的一种；结构式是：
Figure BDA0002446310430000091
其中R1，R2是苯基、羰基、烷基、芳香基、取代芳香基中的一种以及任意组合；
其中n取1到3之间的任意数。
对比例1
将实施例1中的亲水性富勒烯衍生物去除，其余配比不变。
对比例2
将实施例1中的亲水性富勒烯衍生物替换为富勒烯C60，其余配比不变。
以下对实施例1、4、5和对比例1-2的样品进行应用测试，测试的印染废水呈淡黄色(已经经过前处理)，CODCr(以重铬酸钾为氧化剂测得的化学需氧量)值为135.8mg/L，SS(悬浮物)值为84mg/L，pH值为6.2，加入500mg/L的本发明的高效复合氧化剂，在阳光照射条件下，不断搅拌中持续通入空气，空气通入流量控制为120L/h，测试处理后废水的CODCr和SS，具体测试数据见表1。
表1：本发明的应用测试结果；
实施例1 实施例4 实施例5 对比例1 对比例2
处理后的COD<sub>Cr</sub>，mg/L 8.7 10.5 9.3 68.2 57.4
处理后的SS，mg/L 14.7 15.4 15.2 24.8 22.6
由以上测试数据可以知道，本发明的高效复合氧化剂用于处理印染废水COD，效果显著。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于处理印染废水COD的高效复合氧化剂，其特征在于，包括以下成分：由无机强氧化剂、催化剂、酶处理剂、效果强化剂复配而成。
2.如权利要求1所述的用于处理印染废水COD的高效复合氧化剂，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：
无机强氧化剂80-85％
催化剂1-5％
酶处理剂8-12％；
效果强化剂余量。
3.如权利要求1所述的用于处理印染废水COD的高效复合氧化剂，其特征在于，所述的无机强氧化剂是氯酸钠、铁酸钾、过二硫酸铵、铋酸钠中的一种。
4.如权利要求1所述的用于处理印染废水COD的高效复合氧化剂，其特征在于，所述的催化剂是氧化镍和二氧化钛中的一种。
5.如权利要求4所述的用于处理印染废水COD的高效复合氧化剂，其特征在于，所述的催化剂是二氧化钛。
6.如权利要求1所述的用于处理印染废水COD的高效复合氧化剂，其特征在于，所述的酶处理剂是木质纤维素水解酶、蛋白质水解酶、有机磷水解酶、淀粉酶中的一种或者多种的组合。
7.如权利要求1所述的用于处理印染废水COD的高效复合氧化剂，其特征在于，所述的效果强化剂为亲水性富勒烯衍生物。
8.如权利要求7所述的用于处理印染废水COD的高效复合氧化剂，其特征在于，所述的所述亲水性富勒烯衍生物的富勒烯本体是含有50至120个碳原子的碳笼，亲水性富勒烯衍生物含有1个至6个柔性醚氧链，亚甲基所在富勒烯上加成位点是[5，6]和[6，6]中的一种；结构式是：
Figure FDA0002446310420000021
其中R1，R2是苯基、羰基、烷基、芳香基、取代芳香基中的一种以及任意组合；
其中n取1到3之间的任意数。
9.如权利要求1所述的用于处理印染废水COD的高效复合氧化剂，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：氯酸钠80-85％、二氧化钛1-5％、木质纤维素水解酶1-2％、蛋白质水解酶3-6％、有机磷水解酶2-5％、淀粉酶1-3％和亲水性富勒烯衍生物余量。
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