CN111847720A - 一种呋喃废水的预处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种呋喃废水的预处理方法，属于水处理技术领域。本发明通过采用气浮装置对呋喃废水进行混凝处理，去除糠醛聚合物，而后向废水中加入铁粉并配合搅拌，使铁粉与废水充分接触进行氧化还原反应，反应后的废水再经过芬顿氧化、中和沉淀后排出，并且在该预处理过程中利用中转罐将铁粉回收循环利用，不仅提高呋喃废水的预处理效果，而且减少预处理过程中的固废产生量，降低预处理成本。
Description
技术领域
本发明属于精细化工废水处理工艺领域，更具体地说，涉及一种呋喃废水的预处理方法。
背景技术
呋喃是一种含有一个由四个碳原子和一个氧原子的五元芳环的杂环有机物。为无色透明液体，难溶于水，易溶于有机溶剂，主要用于有机合成或用作溶剂，同时也可以用于制取药物呋喃西林。
呋喃生产过程中会产生大量工艺废水，与其他废水相比较，呋喃废水主要具有以下特点：一、废水中污染物组分复杂，水质水量波动大；二、呋喃废水中的糠醛物质容易因为pH的变化而析出，降低废水的COD去除率；三、废水絮凝过程中存在大量不易沉淀的物质，常规的沉淀方法很难去除。目前，针对呋喃废水的预处理方式一般都是与其他工艺废水混合后直接进行粗放式的氧化处理，这种处理方式未对工艺废水进行分类分质，废水中的某些高沸物质组分交联汇合成更难以降解的聚合物，不仅降低了预处理工段的去除效果，更为后续生化工段的处理带来了困难，导致尾水排放超标现象时有发生。
目前，关于呋喃废水处理方面的专利较少，经检索发现，申请号201711422946.7，申请日为2017年12月25日的中国发明专利申请公开了一种糠醛废水的微电解处理工艺，该工艺主要包括废水预处理、生化处理、污泥处理等工序，其中废水预处理中的微电解处理工段，该工艺利用微电解塔装置，将铁屑和活性炭组成原电池对废水进行微电解，反应30分钟，出水经过化学混凝，絮凝沉淀后进入生化系统利用微生物的作用进行降解。但该工艺技术存在后续生化系统的处理难度大、综合废水处理效果差，出水难以稳定达标的问题。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有技术中呋喃废水预处理效果差的问题，本发明提供一种呋喃废水的预处理方法。本发明通过采用气浮装置对呋喃废水进行混凝处理，去除糠醛聚合物，而后向废水中加入铁粉并配合搅拌，使铁粉与废水充分接触进行氧化还原反应，反应后的废水再经过芬顿氧化、中和沉淀后排出，并且在该预处理过程中利用中转罐将铁粉回收循环利用，不仅提高呋喃废水的预处理效果，而且减少预处理过程中的固废产生量，降低预处理成本。
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：
本发明的一种呋喃废水的预处理方法，包括以下步骤：
S10、将呋喃废水A置于气浮装置中进行混凝处理，去除糠醛聚合物，得到废水B；
S20、将步骤S10中得到的废水B置于混合反应罐中，投加铁粉并搅拌，进行氧化还原反应，得到废水C；
S30、将步骤S20中得到的废水C置于中转罐中，进行固液分离，得到回收的铁粉和废水D，并将回收的铁粉投加至步骤S20的混合反应罐中循环利用；
S40、将步骤S30中得到的废水D置于芬顿氧化池中，进行芬顿反应，得到废水E；
S50、将步骤S40中得到的废水E置于中和沉淀池中，进行絮凝反应，得到预处理后的废水出水。
优选地，步骤S10中，在进行混凝处理之前，将呋喃废水A的pH值调节在12以上，并进行搅拌。
优选地，步骤S20中，基于废水B的质量，铁粉的投加量为1‰-3‰。
优选地，步骤S20中，投加铁粉后，对废水B进行连续搅拌，搅拌的速率为50-60r/min。
优选地，步骤S30的具体步骤为：将步骤S20中得到的废水C置于中转罐中静置，废水C中的铁粉沉降至中转罐底部进行固液分离，得到回收的铁粉和废水D；所述中转罐底部与回流泵相连，回收的铁粉通过回流泵回流至步骤S20的混合反应罐，其中回流比为1：1～2：1。
优选地，步骤S40的具体步骤为：将步骤S30中得到的废水D置于芬顿氧化池中，基于废水D的质量，向芬顿氧化池中投加1％的双氧水，进行芬顿反应，得到废水E。
优选地，步骤S50的具体步骤为：将步骤S40中得到的废水E置于中和沉淀池中，采用液碱或石灰乳调节pH至中性，而后投加絮凝剂和混凝剂，进行絮凝反应，得到预处理后的废水出水，其中絮凝剂为聚丙烯酰胺，混凝剂为聚合氯化铝。
优选地，将呋喃废水A的pH值调节在12以上，并进行搅拌，所述搅拌的速率为140-160r/min，搅拌的时间为1-2min。
优选地，步骤S30中，铁粉在中转罐中的沉降时间与停留时间的比例为1：2。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种呋喃废水的预处理方法，根据废水特性，将呋喃废水与其他工艺废水分开处置，解决了混合工艺废水由于含有呋喃废水中的糠醛等物质而导致去除率低的难题；
(2)本发明的一种呋喃废水的预处理方法，在混合反应罐中加入零价铁粉末，并结合机械搅拌，充分保证零价铁与反应物质相接触，避免呋喃废水中的高沸物附着于零价铁表面阻碍原子交换反应的持续进行，从而提高呋喃废水的去除效果；
(3)本发明的一种呋喃废水的预处理方法，在废水进行氧化还原反应之后，通过增加中转罐回流系统，将未反应完全的零价铁通过回流重新输送至混合反应罐中，减少了零价铁的消耗从而降低预处理固废产生量，也同时减少了芬顿反应中氧化剂的消耗，提升反应效率的同时大大降低了处理成本。
附图说明
图1为本发明的一种呋喃废水的预处理方法的工艺流程示意图。
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。
如图1所示，本发明的一种呋喃废水的预处理方法，包括以下步骤：
S10、将呋喃废水通过提升泵送入气浮装置前端进水槽，使用液碱调节废水的pH至12以上，投加絮凝剂和混凝剂，其中絮凝剂为聚丙烯酰胺，混凝剂为聚合氯化铝，并进行机械搅拌。优选地，搅拌的速率为140-160r/min，更优选150r/min；搅拌的时间为1-2min。
当废水pH大于12时，废水中的氢氧根离子中带负电的氧直接吸附糠醛物质中的碳，破坏其稳定性，大量解析物产生，并且在相对高速的搅拌速率下会大大减少处理时间。保持在140-160r/min左右的搅拌速率下搅拌1-2min会使废水中的大分子有机物更容易析出，COD去除率进一步增加。
而后废水自流至气浮装置中部反应区进行混凝处理，去除糠醛聚合物，得到废水B；于出水槽以硫酸调节废水B的pH至3-4。
S20、将步骤S10中得到的酸性废水B置于混合反应罐中，基于废水B的质量，投加1‰-3‰的零价铁粉末进行氧化还原反应，得到废水C；其中，所述零价铁粉末为铁刨花或铁制品粉碎的边角料等。需要说明的是，所投加的零价铁粉末在废水中极易沉降，严重影响效果，因此，申请人在实验过程中发现，为了确保零价铁粉末与反应物质相接触，避免呋喃废水中的高沸物附着于零价铁表面阻碍原子交换反应的持续进行，需要在投加铁粉后连续进行机械搅拌，其中搅拌的速率为50-60r/min，搅拌的时间为50-60min，反应时间为90-120min。
S30、反应后的废水C自流至中转罐，中转罐的底部为锥形，并且中转罐底部设置有回流系统，优选回流泵，废水C中未反应完全的零价铁粉末沉降于罐底进行固液分离，得到回收的铁粉和废水D，并且回收的铁粉通过回流泵回流至步骤S20的混合反应罐中循环利用，其中控制回流比为1：1～2：1，以控制混合反应罐中铁粉的量；并且铁粉在中转罐中的沉降时间与停留时间的比例为1：2。
S40、将步骤S30中得到的废水D通过提升泵送入芬顿氧化池，芬顿氧化池底部设曝气系统，并且基于废水D的质量，向芬顿氧化池中投加1％的双氧水，进行芬顿反应，得到废水E；
S50、将步骤S40中得到的废水E置于中和沉淀池中，采用液碱或石灰乳调节pH至中性，而后投加絮凝剂和混凝剂，进行絮凝沉淀反应，得到预处理后的废水出水，其中絮凝剂为聚丙烯酰胺，混凝剂为聚合氯化铝；而后出水可以进入综合废水池进行后续生化处理。
实施例1
某化学公司采用糠醛法生产呋喃产品，该产品生产过程中产生高浓度的工艺废水A。
本实施例的一种呋喃废水的预处理方法，包括以下步骤：
S10、将呋喃废水A置于气浮装置中，调节pH至12以上，投加絮凝剂聚丙烯酰胺(投加质量比为十万分之一)和混凝剂聚合氯化铝(投加质量比为万分之一)，并机械搅拌1-2min，搅拌速率为150r/min，进行混凝处理，去除糠醛聚合物，得到废水B；
S20、将步骤S10中得到的废水B置于混合反应罐中，基于废水B的质量，投加2‰的铁粉并搅拌，进行氧化还原反应，得到废水C，其中搅拌的速率为60r/min，搅拌的时间为60min，反应时间为120min；
S30、将步骤S20中得到的废水C置于中转罐中，进行固液分离，得到回收的铁粉和废水D，并将回收的铁粉回流投加至步骤S20的混合反应罐中循环利用，其中回流比为1：1；
S40、将步骤S30中得到的废水D置于芬顿氧化池中，基于废水D的质量，向芬顿氧化池中投加1％的双氧水进行芬顿反应，得到废水E；
S50、将步骤S40中得到的废水E置于中和沉淀池中，采用液碱调节pH至中性，而后投加絮凝剂聚丙烯酰胺(投加质量比为十万分之一)和混凝剂聚合氯化铝(投加质量比为万分之一)，进行絮凝沉淀反应，得到预处理后的废水出水。
处理前的废水以及经过本实施例的一种呋喃废水的预处理方法处理后的废水COD含量如表1所示。
表1废水预处理前后污染物浓度变化表
| COD(mg/L) | |
| 预处理前 | 10933 |
| 预处理后 | 4045 |
| 去除率 | 63％ |
实施例2
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：步骤S20中，基于废水B的质量，铁粉的投加量为1‰。
本实施例的一种呋喃废水的预处理方法，包括以下步骤：
S10、将呋喃废水A置于气浮装置中，调节pH至12以上，投加絮凝剂聚丙烯酰胺和混凝剂聚合氯化铝，并机械搅拌1-2min，搅拌速率为150r/min，进行混凝处理，去除糠醛聚合物，得到废水B；
S20、将步骤S10中得到的废水B置于混合反应罐中，基于废水B的质量，投加1‰的铁粉并搅拌，进行氧化还原反应，得到废水C，其中搅拌的速率为60r/min，搅拌的时间为60min，反应时间为120min；
S30、将步骤S20中得到的废水C置于中转罐中，进行固液分离，得到回收的铁粉和废水D，并将回收的铁粉回流投加至步骤S20的混合反应罐中循环利用，其中回流比为1：1；
S40、将步骤S30中得到的废水D置于芬顿氧化池中，投加双氧水进行芬顿反应，得到废水E；
S50、将步骤S40中得到的废水E置于中和沉淀池中，采用液碱调节pH至中性，而后投加絮凝剂聚丙烯酰胺和混凝剂聚合氯化铝，进行絮凝沉淀反应，得到预处理后的废水出水。
处理前的废水以及经过本实施例的一种呋喃废水的预处理方法处理后的废水COD含量如表2所示。
表2废水预处理前后污染物浓度变化表
| COD(mg/L) | |
| 预处理前 | 15800 |
| 预处理后 | 7489.2 |
| 去除率 | 52.6％ |
对比例1
本对比例的基本内容同实施例1，不同之处在于：步骤S20中投加铁粉后，对废水B进行搅拌的速率为15r/min。
本对比例的一种呋喃废水的预处理方法，其具体步骤为：
S10、将呋喃废水A置于气浮装置中，调节pH至12以上，投加絮凝剂聚丙烯酰胺和混凝剂聚合氯化铝，并机械搅拌1-2min，搅拌速率为150r/min，进行混凝处理，去除糠醛聚合物，得到废水B；
S20、将步骤S10中得到的废水B置于混合反应罐中，基于废水B的质量，投加2‰的铁粉并搅拌，进行氧化还原反应，得到废水C，其中搅拌的速率为15r/min，搅拌的时间为60min，反应时间为120min；
S30、将步骤S20中得到的废水C置于中转罐中，进行固液分离，得到回收的铁粉和废水D，并将回收的铁粉回流投加至步骤S20的混合反应罐中循环利用，其中回流比为1：1；
S40、将步骤S30中得到的废水D置于芬顿氧化池中，投加双氧水进行芬顿反应，得到废水E；
S50、将步骤S40中得到的废水E置于中和沉淀池中，采用液碱调节pH至中性，而后投加絮凝剂聚丙烯酰胺和混凝剂聚合氯化铝，进行絮凝沉淀反应，得到预处理后的废水出水。
处理前的废水以及经过本对比例的一种呋喃废水的预处理方法处理后的废水COD含量如表3所示。
表3废水预处理前后污染物浓度变化表
| COD(mg/L) | |
| 预处理前 | 12342 |
| 预处理后 | 6788 |
| 去除率 | 45％ |
对比例2
本对比例的基本内容同对比例1，不同之处在于：步骤S20中，基于废水B的质量，铁粉的投加量为0.5‰。
本对比例的一种呋喃废水的预处理方法，其具体步骤为：
S10、将呋喃废水A置于气浮装置中，调节pH至13，投加絮凝剂聚丙烯酰胺和混凝剂聚合氯化铝，并机械搅拌1-2min，搅拌速率为150r/min，进行混凝处理，去除糠醛聚合物，得到废水B；
S20、将步骤S10中得到的废水B置于混合反应罐中，基于废水B的质量，投加0.5‰的铁粉并搅拌，进行氧化还原反应，得到废水C，其中搅拌的速率为60r/min，搅拌的时间为60min，反应时间为120min；
S30、将步骤S20中得到的废水C置于中转罐中，进行固液分离，得到回收的铁粉和废水D，并将回收的铁粉回流投加至步骤S20的混合反应罐中循环利用，其中回流比为1：1；
S40、将步骤S30中得到的废水D置于芬顿氧化池中，投加双氧水进行芬顿反应，得到废水E；
S50、将步骤S40中得到的废水E置于中和沉淀池中，采用液碱调节pH至中性，而后投加絮凝剂聚丙烯酰胺和混凝剂聚合氯化铝，进行絮凝沉淀反应，得到预处理后的废水出水。
处理前的废水以及经过本对比例的一种呋喃废水的预处理方法处理后的废水COD含量如表4所示。
表4废水预处理前后污染物浓度变化表
| COD(mg/L) | |
| 预处理前 | 18000 |
| 预处理后 | 11650 |
| 去除率 | 35.3％ |
对比例3
本对比例的基本内容同对比例2，不同之处在于：步骤S10中，在进行混凝处理之前，将呋喃废水A的pH值调节至7左右。
本对比例的一种呋喃废水的预处理方法，其具体步骤为：
S10、将呋喃废水A置于气浮装置中，调节pH至7左右，投加絮凝剂聚丙烯酰胺和混凝剂聚合氯化铝，并机械搅拌1-2min，搅拌速率为150r/min，进行混凝处理，去除糠醛聚合物，得到废水B；
S20、将步骤S10中得到的废水B置于混合反应罐中，基于废水B的质量，投加0.5‰的铁粉并搅拌，进行氧化还原反应，得到废水C，其中搅拌的速率为60r/min，搅拌的时间为60min，反应时间为120min；
S30、将步骤S20中得到的废水C置于中转罐中，进行固液分离，得到回收的铁粉和废水D，并将回收的铁粉回流投加至步骤S20的混合反应罐中循环利用，其中回流比为1：1；
S40、将步骤S30中得到的废水D置于芬顿氧化池中，投加双氧水进行芬顿反应，得到废水E；
S50、将步骤S40中得到的废水E置于中和沉淀池中，采用液碱调节pH至中性，而后投加絮凝剂聚丙烯酰胺和混凝剂聚合氯化铝，进行絮凝沉淀反应，得到预处理后的废水出水。
处理前的废水以及经过本对比例的一种呋喃废水的预处理方法处理后的废水COD含量如表5所示。
表5废水预处理前后污染物浓度变化表
| COD(mg/L) | |
| 预处理前 | 12520 |
| 预处理后 | 10500 |
| 去除率 | 16％ |
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 (9)
1.一种呋喃废水的预处理方法，包括以下步骤：
S10、将呋喃废水A置于气浮装置中进行混凝处理，去除糠醛聚合物，得到废水B；
S20、将步骤S10中得到的废水B置于混合反应罐中，投加铁粉并搅拌，进行氧化还原反应，得到废水C；
S30、将步骤S20中得到的废水C置于中转罐中，进行固液分离，得到回收的铁粉和废水D，并将回收的铁粉投加至步骤S20的混合反应罐中循环利用；
S40、将步骤S30中得到的废水D置于芬顿氧化池中，进行芬顿反应，得到废水E；
S50、将步骤S40中得到的废水E置于中和沉淀池中，进行絮凝反应，得到预处理后的废水出水。
2.根据权利要求1所述的一种呋喃废水的预处理方法，其特征在于：步骤S10中，在进行混凝处理之前，将呋喃废水A的pH值调节在12以上，并进行搅拌。
3.根据权利要求1所述的一种呋喃废水的预处理方法，其特征在于：步骤S20中，基于废水B的质量，铁粉的投加量为1‰-3‰。
4.根据权利要求1所述的一种呋喃废水的预处理方法，其特征在于：步骤S20中，投加铁粉后，对废水B进行连续搅拌，搅拌的速率为50-60r/min。
5.根据权利要求1所述的一种呋喃废水的预处理方法，其特征在于：步骤S30的具体步骤为：将步骤S20中得到的废水C置于中转罐中静置，废水C中的铁粉沉降至中转罐底部进行固液分离，得到回收的铁粉和废水D；所述中转罐底部与回流泵相连，回收的铁粉通过回流泵回流至步骤S20的混合反应罐，其中回流比为1：1～2：1。
6.根据权利要求1所述的一种呋喃废水的预处理方法，其特征在于：步骤S40的具体步骤为：将步骤S30中得到的废水D置于芬顿氧化池中，基于废水D的质量，向芬顿氧化池中投加1％的双氧水，进行芬顿反应，得到废水E。
7.根据权利要求1所述的一种呋喃废水的预处理方法，其特征在于：步骤S50的具体步骤为：将步骤S40中得到的废水E置于中和沉淀池中，采用液碱或石灰乳调节pH至中性，而后投加絮凝剂和混凝剂，进行絮凝反应，得到预处理后的废水出水，其中絮凝剂为聚丙烯酰胺，混凝剂为聚合氯化铝。
8.根据权利要求2所述的一种呋喃废水的预处理方法，其特征在于：所述搅拌的速率为140-160r/min，搅拌的时间为1-2min。
9.根据权利要求5所述的一种呋喃废水的预处理方法，其特征在于：步骤S30中，铁粉在中转罐中的沉降时间与停留时间的比例为1：2。
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