CN111410328A - 一种高浓度有机废水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高浓度有机废水的处理方法，属于有机废水处理领域。本发明通过采用两种不同的一级树脂和二级树脂对废水进行组合吸附处理，并在吸附过程中控制一级树脂处理后的废水回流比，从而控制整个过程中适于树脂吸附的有机废水浓度，增强一级树脂和二级树脂的组合吸附效果，得到符合排放标准的出水，实现良好的废水处理效果。本发明的方法在处理过程中无二次污染，处理成本低，维护方便，利于推广。

Description

一种高浓度有机废水的处理方法
技术领域
本发明属于有机废水处理领域，更具体地说，涉及一种高浓度有机废水的处理方法。
背景技术
随着我国工业迅猛发展，废水的种类和数量迅速增加，对水体的污染也日趋广泛，严重威胁了人类的健康和安全。由于工业废水的成分复杂，有机物浓度高，有些还具有毒性，因此，工业废水是我国水体污染的污染源之一。
严格意义上，COD值(化学需氧量)大于2000mg/L的工业废水，即可称为高浓有机废水，现有的最经济有效的生化处理方法对于高浓有机废水并没有特别好的处理效果。在高浓有机废水污染物中，高浓度和难降解的有机化合物是其主要成分，它们形态多种多样，长期存在于水体中，并且具有较高的毒性，对环境造成了巨大的污染，主要表现有：废水中污染物的浓度高，废水中存在的有机物较为稳定、不容易被破坏，废水具有较高的毒性、不易被生化降解，出水的水质波动比较大、不稳定。
传统的高浓有机废水处理工艺中，有Fenton氧化法、络合萃取法、活性炭吸附法。其中Fenton氧化法不仅可以降解废水中的有机污染物，Fe还可以在后续处理单元中充当新鲜絮凝剂的作用，而且在处理过程中材料简单，价格便宜。但是此种方法针对水体中的小分子有机物时，处理效果较差，并且在处理过程中会产生大量的铁泥，此种铁泥属于危废，处理费用比较高。
络合萃取法也属于通过相转移的变化而达到去除目的的处理技术，络合萃取主要是基于可逆络合反应的极性有机物萃取分离方法，其中关键是选择具有相应功能团的络合剂、选定合适的稀释剂及选择既经济又高效的萃取再生的方法，络合剂性能须优良，便于循环使用。虽然萃取剂难溶于水，但还是会有少量的萃取剂留在水体中，溶解于水体中的萃取剂属于油性物质，很难被降解，因此络合萃取用于废水处理会带来二次污染。
活性炭吸附法，因其吸附材料简单易得，可应用于各种废水处理领域，包括废酸精制、高盐废水回收无机盐、尾水提标，活性炭因其表面不规则的孔道结构使得其吸附量非常巨大，但也是因其不规则的孔道结构，导致活性炭不易再生，吸附饱和后的活性炭需要当作危废处理，致使活性炭处理费用一直居高不下。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有技术中有机废水处理存在处理效果差的问题，本发明提供一种高浓度有机废水的处理方法。本发明通过采用一级树脂和二级树脂的有效组合对废水进行吸附处理，得到符合排放标准的出水，实现良好的废水处理效果，且处理过程中没有二次污染，处理成本降低。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的一种高浓度有机废水的处理方法，包括以下步骤：
S10、将废水流过第一过滤装置进行过滤，去除杂质；
S20、将经过步骤S10过滤后的废水送入一级树脂吸附装置进行处理，吸附废水中的有机物；
S30、将经过一级树脂吸附装置处理后的废水流过换热装置进行换热降温，而后进入第二过滤装置进行过滤；
S40、将经过步骤S30过滤后的废水送入二级树脂吸附装置进行处理，进一步吸附废水中的有机物，得到处理后的出水。
优选地，本发明的一种高浓度有机废水的处理方法还包括将经过步骤S20处理后的废水以10％～100％的回流比回流至步骤S10中，重复进行步骤S10和S20的处理。
优选地，本发明的一种高浓度有机废水的处理方法还包括步骤S50、对吸附有机物后的一级树脂和二级树脂进行再生处理，具体处理步骤为：
将脱附剂流过二级树脂进行脱附，得到脱附后的二级树脂和二级树脂脱附液，并将二级树脂脱附液作为一级树脂的脱附剂流过一级树脂进行脱附，得到脱附后的一级树脂。
优选地，还可以用软水对脱附后的一级树脂和二级树脂进行洗脱，去除停留在树脂表面的脱附剂。
优选地，步骤S10中，所述废水的温度为60℃～75℃。
优选地，步骤S20中一级树脂吸附装置装填的树脂高径比为T1，步骤S40中二级树脂吸附装置装填的树脂高径比为T2，T1与T2的比值为0.6～8.0。
优选地，步骤S30中，将经过一级树脂吸附装置处理后的废水以10％～90％的比例流过换热装置进行换热。
优选地，步骤S30中，第二过滤装置的孔径为0.2～60μm。
优选地，步骤S50中，脱附剂的流量为1.5～5BV，脱附剂的流速为1～5BV/h，并且脱附剂为乙醇、甲醇、丙酮中的一种或多种。
优选地，步骤S20中，一级树脂吸附装置中的废水流速为V1；步骤S40中，二级树脂吸附装置中的废水流速为V2，V2>V1。
优选地，步骤S20中，一级树脂吸附装置中的废水流量Q1为50～150BV，废水流速V1为1BV/h～5BV/h；步骤S40中，二级树脂吸附装置中的废水流量Q2为10～300BV，废水流速V2为5BV/h～10BV/h。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种高浓度有机废水的处理方法，采用一级树脂和二级树脂两种不同的树脂对废水进行处理，其中一级树脂吸附容量大，但是对于低浓度有机物的废水吸附效果并不理想，二级树脂孔道较为均匀，且对于低浓度有机物的废水具有较好的吸附效果，将两种树脂组合使用，能够实现良好的废水处理效果，出水达标稳定性高；
(2)本发明的一种高浓度有机废水的处理方法，采用一级树脂和二级树脂对废水进行组合吸附处理，并通过控制一级树脂处理后的废水回流至前端的回流比，控制整个过程中适于树脂吸附的有机废水浓度，从而增强一级树脂和二级树脂的组合吸附效果，提高废水处理效率；
(3)本发明的一种高浓度有机废水的处理方法，在一级树脂处理过程中，直接将排出的温度为60℃～75℃的高浓度有机废水进行吸附处理，避免了现有技术中常常对废水进行温度调节后再进行吸附的步骤，简化了处理工艺，降低了处理成本；
(4)本发明的一种高浓度有机废水的处理方法，在对树脂进行脱附再生时，先使用脱附剂脱附二级树脂，而后将二级树脂的脱附液作为一级树脂的脱附剂进行脱附，此种工艺节省了脱附剂的使用量，大大节省了运行成本。
附图说明
图1为本发明的一种高浓度有机废水的处理方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
本发明的一种高浓度有机废水的处理方法，包括以下步骤：
S10、将温度为60℃～75℃的工艺废水流过第一过滤装置，优选袋式过滤器进行过滤，去除杂质，其中袋式过滤器的孔径范围为1～5微米；
S20、将经过步骤S10过滤后的废水送入一级树脂吸附装置进行处理，吸附废水中的有机物；
需要说明的是，在一级树脂吸附装置中，所装填的一级树脂为张全兴等人，树脂吸附法处理有毒有机化工废水及其资源化研究[J]，高分子通报，2005(4):116-121中公开的树脂，所述树脂磨后圆球率为90％～98％，比表面积为750～1000m2/g，粒径为0.3～0.5mm，且装填树脂的高径比为T1，其中T1为1.5:1～4:1；此外，在进行一级树脂吸附过程中，废水的流量Q1为50～150BV，废水的流速V1为1BV/h～5BV/h。
一级树脂的比表面积达到750m2/g以上，接近于颗粒活性炭的比表面积，此外，一级树脂材料的圆球率较高，树脂材料与水的接触面积增大，因此有效保证了吸附量，并且树脂在此流速范围内进行吸附时，吸附能力能够提升5％～8％。
需要进一步说明的是，一级树脂对废水进行吸附处理的吸附温度为60℃～75℃，即废水本身的温度，本发明直接将排出的温度为60℃～75℃的高浓度有机废水进行一级树脂吸附处理，避免了现有技术中常常对废水进行温度调节后再进行吸附的步骤，简化了处理工艺，降低了处理成本；而且，由于一级树脂长期处于高温(例如60℃)下，有助于一级树脂孔道扩大，加大树脂的吸附容量，提高树脂处理效果。
本发明的处理方法还包括将一级树脂处理后的废水以10％～100％，优选20％～50％的回流比回流至步骤S10中，重复进行步骤S10和S20的处理。需要说明的是，当废水COD值大于3000mg/L时，将回流比控制在30％～90％；当废水COD值在500mg/L至3000mg/L之间时，将回流比控制在10％～30％。充分保证一级树脂吸附的效果，从而提高总体废水处理效率。
S30、将经过一级树脂吸附装置处理后的废水以10％～90％的比例流过换热装置进行换热，使废水温度降至10～30℃，其中所述换热装置为板式换热器、列管式换热器中的一种或两种；而后经过换热降温后的废水进入第二过滤装置进行过滤，第二过滤装置的材质是聚丙烯、聚四氟乙烯或醋酸纤维中的一种或多种，孔径为0.2～60μm，优选10～30μm；
需要说明的是，通过换热器换热后，水温降至10～30℃，废水在水温下降的过程中会有少量的固体析出，设置第二过滤装置可有效避免废水在降温过程中析出的固体直接进入二级树脂吸附装置中，导致装置堵塞，影响运行效果。
S40、将经过步骤S30过滤后的废水送入二级树脂吸附装置进行处理，进一步吸附废水中的有机物；
需要注意的是，在二级树脂吸附装置中，所装填的二级树脂与一级树脂不同，二级树脂为中国发明专利申请号CN01134143.2具有双重功能的超高交联弱碱阴离子交换树脂的合成方法中公开的树脂，所述树脂磨后圆球率为90％～98％，比表面积为750～1000m2/g，粒径为0.3～0.5mm，且装填树脂的高径比为T2，优选T2为1:5～2.5:1，且通常T1与T2的比值为0.6～8.0。将一级树脂吸附装置和二级树脂吸附装置中的高径比设置在一定范围内，能够实现更好的组合吸附效果，使废水能够处理达标。
此外，在二级树脂吸附装置中，废水的流量Q2为10～300BV，废水的流速V2为5BV/h～10BV/h，吸附温度为10℃～30℃。二级树脂吸附过程中的废水流速V2要远大于一级树脂吸附过程中的废水流速V1，其原因是经过一级树脂处理后，废水中的高浓度有机污染物大大减少，适当增加二级树脂的废水吸附流速，实现较好的一级树脂和二级树脂组合吸附处理效果。
经过二级树脂吸附处理后的出水达到排放标准，并且处理过程中不会带来二次污染。
当本发明的一级树脂和二级树脂吸附饱和时，需要对树脂进行再生处理，具体步骤为：
将脱附剂(优选有机溶剂，更优选乙醇、甲醇、丙酮中的一种或多种)流过二级树脂进行脱附，得到脱附后的二级树脂和二级树脂脱附液，并将二级树脂脱附液作为一级树脂的脱附剂流过一级树脂进行脱附，得到脱附后的一级树脂，其中脱附剂的流量为1.5～5BV，脱附剂的流速以1～5BV/h，脱附温度为40℃～60℃；
而后还可以用软水对脱附后的一级树脂和二级树脂进行洗脱，去除停留在树脂表面的脱附剂，软水洗脱的流量为4～10BV，流速为1～5BV/h，洗脱温度为40℃～60℃。
需要说明的是，在对树脂进行脱附再生时，将二级树脂脱附液作为一级树脂的脱附剂进行脱附，可以减少脱附剂的使用量，将脱附剂的使用率最大化，减少运行成本。
实施例1
本实施例的废水为某医药中间体生产废水，COD值约3000mg/L，色度约200倍(稀释倍数法所测)。
本实施例的一种高浓度有机废水的处理方法，包括以下步骤：
S10、将温度为60℃的废水以5m3/h的流速流过袋式过滤装置，去除机械性杂质；
S20、将经过步骤S10过滤后的废水送入一级树脂吸附装置进行处理，吸附废水中的有机物，在一级树脂吸附装置中，树脂装填的高径比T1为3:1，废水的流速为约3BV/h，吸附量为80BV，经过一级树脂吸附后，一级树脂吸附装置出水的COD值可降至600mg/L；此外，将20％的一级树脂出水重新回到袋式过滤装置，重复进行S10和S20的操作；
S30、将剩余80％的一级树脂吸附出水以0.3m/s的流速流过换热装置进行换热，其中换热装置为碳钢材质的列管式换热器，使废水的温度降至25℃；而后将降温后的废水送入第二过滤装置进行过滤，第二过滤装置的材质是聚丙烯，孔径为0.2～1μm；
S40、将经过步骤S30过滤后的废水送入二级树脂吸附装置进行处理，进一步吸附废水中的有机物，在二级树脂吸附装置中，树脂装填的高径比T2为1.5:1，T1与T2的比值为2.0，废水的流速为约5BV/h，吸附量为150BV，经过二级树脂吸附后，二级树脂吸附装置出水的COD值低于100mg/L，出水色度低于20倍，可满足园区接管标准。
当一级树脂和二级树脂吸附饱和时，需要对树脂进行再生处理，具体步骤为：
首先将脱附剂甲醇流过二级树脂装置中，通过泵将柱体中的脱附剂以1.5BV/h的流速进行循环，脱附剂循环时间约2h，循环结束后，再向二级树脂装置中通入新鲜的脱附剂，整个脱附过程脱附剂的使用量为2.5BV，脱附温度保持在50℃，二级树脂脱附结束后，将收集好的脱附液作为一级树脂的脱附剂用于一级树脂装置，进行一级树脂脱附，脱附步骤和参数同二级树脂脱附；而后用软水对脱附后的一级树脂和二级树脂进行洗脱，去除停留在树脂表面的脱附溶剂，以保证下一批次的树脂吸附效果，软水洗脱的使用量为5BV，流速为1BV/h，洗脱温度为50℃。
实施例2
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：本实施例的废水为某染料中间体生产废酸，COD值约18000mg/L，色度约8000倍。
本实施例的一种高浓度有机废水的处理方法，包括以下步骤：
S10、将温度为70℃的废水以6m3/h的流速流过袋式过滤装置，去除机械性杂质；
S20、将经过步骤S10过滤后的废水送入一级树脂吸附装置进行处理，吸附废水中的有机物，在一级树脂吸附装置中，树脂装填的高径比T1为3.5:1，废水的流速为1BV/h，吸附量为10BV，经过一级树脂吸附后，一级树脂吸附装置出水的COD值可降至4000mg/L以下；此外，将30％的一级树脂出水重新回到袋式过滤装置，重复进行S10和S20的操作；
S30、将剩余70％的一级树脂吸附出水以0.25m/s的流速流过换热装置进行换热，其中换热装置为不锈钢材质的列管式换热器，使废水的温度降至30℃；而后将降温后的废水送入第二过滤装置进行过滤，第二过滤装置的材质是聚四氟乙烯，孔径为1～3μm；
S40、将经过步骤S30过滤后的废水送入二级树脂吸附装置进行处理，进一步吸附废水中的有机物，在二级树脂吸附装置中，树脂装填的高径比T2为2.5:1，T1与T2的比值为1.4，废水的流速为约2BV/h，吸附量为50BV，经过二级树脂吸附后，二级树脂吸附装置出水的COD值低于800mg/L，出水色度低于10倍，可满足客户回用的要求。
实施例3
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：本实施例的废水为某农药中间体生产废水，COD值约8000mg/L，色度约500倍，废水具有强烈的刺激性气味。
本实施例的一种高浓度有机废水的处理方法，包括以下步骤：
S10、将温度为60℃的废水以3m3/h的流速流过袋式过滤装置，去除机械性杂质；
S20、将经过步骤S10过滤后的废水送入一级树脂吸附装置进行处理，吸附废水中的有机物，在一级树脂吸附装置中，树脂装填的高径比T1为3.5:1，废水的流速为2BV/h，吸附量为20BV，经过一级树脂吸附后，一级树脂吸附装置出水的COD值可降至2000mg/L以下，并且无刺激性气味；此外，将50％的一级树脂出水重新回到袋式过滤装置，重复进行S10和S20的操作；
S30、将剩余50％的一级树脂吸附出水以0.2m/s的流速流过换热装置进行换热，其中换热装置为不锈钢材质的列管式换热器，使废水的温度降至25℃；而后将降温后的废水送入第二过滤装置进行过滤，第二过滤装置的材质是聚四氟乙烯，孔径为1～3μm；
S40、将经过步骤S30过滤后的废水送入二级树脂吸附装置进行处理，进一步吸附废水中的有机物，在二级树脂吸附装置中，树脂装填的高径比T2为2:1，T1与T2的比值为1.75，废水的流速为4BV/h，吸附量为30BV，经过二级树脂吸附后，二级树脂吸附装置出水的COD值低于200mg/L，出水色度低于50倍，可满足园区接管标准。
本发明采用两种不同树脂组合处理高浓度有机废水，实现了：
(1)在操作过程中可以充分使用排出废水温度较高的情况下进行直接处理，避免了需要将废水温度调高而后再进行吸附的步骤，节省了热量。
(2)经过组合处理后，可以稳定地将废水COD值处理达标，色度达标，与常规的高级氧化工艺相比较，使用的药剂较少，并且固废的产生量也较少。
(3)组合处理过程中没有二次污染，树脂材料经过脱附后，可以重新使用，吸-脱附非常稳定，与传统的生化工艺相比较，停留时间较短，占地面积小，维护方便，利于推广。
在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。

Claims (10)

1.一种高浓度有机废水的处理方法，包括以下步骤：
S10、将废水流过第一过滤装置进行过滤，去除杂质；
S20、将经过步骤S10过滤后的废水送入一级树脂吸附装置进行处理，吸附废水中的有机物；
S30、将经过一级树脂吸附装置处理后的废水流过换热装置进行换热降温，而后进入第二过滤装置进行过滤；
S40、将经过步骤S30过滤后的废水送入二级树脂吸附装置进行处理，进一步吸附废水中的有机物，得到处理后的出水。
2.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：还包括将经过步骤S20处理后的废水以10％～100％的回流比回流至步骤S10中，重复进行步骤S10和S20的处理。
3.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的处理方法，其特征在于，还包括步骤S50、对吸附有机物后的一级树脂和二级树脂进行再生处理，具体处理步骤为：将脱附剂流过二级树脂进行脱附，得到脱附后的二级树脂和二级树脂脱附液，并将二级树脂脱附液作为一级树脂的脱附剂流过一级树脂进行脱附，得到脱附后的一级树脂。
4.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：步骤S10中，所述废水的温度为60℃～75℃。
5.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：步骤S20中一级树脂吸附装置装填的树脂高径比为T1，步骤S40中二级树脂吸附装置装填的树脂高径比为T2，T1与T2的比值为0.6～8.0。
6.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：步骤S30中，将经过一级树脂吸附装置处理后的废水以10％～90％的比例流过换热装置进行换热。
7.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：步骤S30中，第二过滤装置的孔径为0.2～60μm。
8.根据权利要求3所述的一种高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：步骤S50中，脱附剂的流量为1.5～5BV，脱附剂的流速为1～5BV/h，并且脱附剂为乙醇、甲醇、丙酮中的一种或多种。
9.根据权利要求5所述的一种高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：步骤S20中，一级树脂吸附装置中的废水流速为V1；步骤S40中，二级树脂吸附装置中的废水流速为V2，V2>V1。
10.根据权利要求9所述的一种高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：步骤S20中，一级树脂吸附装置中的废水流量Q1为50～150BV，废水流速V1为1BV/h～5BV/h；步骤S40中，二级树脂吸附装置中的废水流量Q2为10～300BV，废水流速V2为5BV/h～10BV/h。
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