CN112358109A - 一种高浓度废水的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废水技术领域，具体涉及一种高浓度废水处理方法及系统。所述方法包括：絮凝处理；检测废水中颗粒的尺寸；当所述第一尺寸的颗粒浓度大于设定阈值时，控制筛网网眼小于等于所述第一尺寸的筛网抽出以供所述废水通过；初步浓缩所述废水并加快所述废水进入吸附池的速度；检测所述废水中大分子有机物的浓度以及pH；根据所述大分子有机物的浓度以及pH控制废水处理剂的添加种类及pH调节剂的添加种类和数量；通过此方法，可以提高废水去除的效率和去除率去除效率相比现有技术提高到99.9％以上。
Description
技术领域
本发明涉及废水技术领域，具体涉及一种高浓度废水的处理方法。
背景技术
目前，随着我国社会和工业经济的快速发展，工业废水的排放量日益增加，对水资源、生态环境和居民健康造成越来越严重的危害，可用优质水资源越来越少，因此工业废水的污染治理是我国当前研究的重点。
焦化废水是一种较难处理的工业废水，其成分十分复杂，含有多种难以被微生物降解或有生物毒性的有机物以及大量的铵盐、硫化物、氰化物等无机盐类，是造成水体污染的重要污染源之一。实际中多数企业采用的生化处理对于焦化废水中酚类物质去除率较高，但对难降解有机物处理效果不佳，出水COD常常不能达到国家排放标准，因此，寻求效果好且成本低的深度处理方法具有积极意义。
目前，对焦化废水的治理方法很多，有絮凝处理、生物膜处理、芬顿试剂直接氧化处理、催化空气氧化处理以及湿式催化氧化和超临界水氧化处理等方法，现有方法仅仅采用单一的处理方式，处理效果不佳。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种高浓度废水的处理方法，包括：
絮凝处理；
检测废水中颗粒的尺寸；
当所述第一尺寸的颗粒浓度大于设定阈值时，控制筛网网眼小于等于所述第一尺寸的筛网抽出以供所述废水通过；
初步浓缩所述废水并加快所述废水进入吸附池的速度；
检测所述废水中大分子有机物的浓度以及pH；
根据所述大分子有机物的浓度以及pH控制废水处理剂的添加种类及pH调节剂的添加种类和数量；
其中，所述废水为焦化废水，且所述废水的COD、氨氮和挥发酚的值分别大于10000mg/L、800mg/L及300mg/L。
进一步地，所述初步浓缩所述废水为加热所述废水，使所述废水至少部分雾化或蒸发。
进一步地，所述加快所述废水进入吸附池的速度包括将过筛池与所述吸附池之间设置一高度差，其中，所述过筛池的高度高于所述吸附池。
进一步地，所述处理剂为无烟煤-兰炭混合物、焦煤-兰炭混合物及膨润土-兰炭-混凝剂混合物。
进一步地，当所述大分子有机物的浓度大于等于200mg/L时，添加所述膨润土-兰炭-混凝剂混合物；当所述大分子有机物的浓度介于100-200mg/L时，添加无烟煤-兰炭混合物；当所述大分子有机物的浓度小于等于100-200mg/L时，添加焦煤-兰炭混合物。
进一步地，当检测所述pH小于4时，添加碱性pH调节剂，直至所述pH为4-6；当所述pH大于6时，添加酸性pH调节剂，直至所述pH为4-6。
进一步地，所述无烟煤-兰炭混合物中，所述无烟煤与所述兰炭的比例为3：1-2；所述焦煤-兰炭混合物中，所述焦煤与所述兰炭的比例为3：1-2；所述膨润土-兰炭-混凝剂混合物中，所述膨润土-兰炭-混凝剂混合物的比例为1：1-2:3，所述混凝剂为聚合氯化铝亚铁及硫酸铝的2:1-2的混合物；所述兰炭的粒度为0.3～0.55mm，所述烟煤的粒度为1～2mm，所述焦煤的粒度为1～3mm。
进一步地，所述无烟煤-兰炭混合物、焦煤-兰炭混合物以及膨润土-兰炭-混凝剂混合物均需复配及重新制粒。
进一步地，所述絮凝剂为硫酸铁、氯化铝及石灰粉的混合物。
进一步地，所述硫酸铁、氯化铝及石灰粉的质量比为3-4:1-2:3-4。
有益效果：本发明提出的废水处理方法，可以高浓度(COD、氨氮和挥发酚的值分别大于10000mg/L、800mg/L及300mg/L)的废水具有高效的去除效率及良好的去除效果，其结合絮凝剂吸附的优势，多种方法结合，去除效果更佳；同时，动态调整筛网的网眼以及废水去除剂、pH调节剂的含量，通过该动态调整，一方面可以更高效的对废水中废物进行去除，另一方面也可以避免浪费。其中，去除效率相比现有技术提高到99.9％以上；能够有效去除焦化废水中的COD和氨氮等，解决了焦化废水的COD等难以达到排放标准要求的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是高浓度废水处理系统的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，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，都应当属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开一种高浓度废水的处理方法，包括：絮凝处理；检测废水中颗粒的尺寸；当所述第一尺寸的颗粒浓度大于设定阈值时，控制筛网网眼小于等于所述第一尺寸的筛网抽出以供所述废水通过；初步浓缩所述废水并加快所述废水进入吸附池的速度；检测所述废水中大分子有机物的浓度以及pH；根据所述大分子有机物的浓度以及pH控制废水处理剂的添加种类及pH调节剂的添加种类和数量；其中，所述废水为焦化废水，且所述废水的COD、氨氮和挥发酚的值分别大于10000mg/L、800mg/L及300mg/L。
本实施例中的絮凝为废水排出后的第一个处理步骤，通过絮凝处理，对废水色度、COD去除进行预先处理，使部分有害物质预先沉淀去除，提高后续吸附的效率。
对所述经过絮凝的废水及未经过絮凝的废水分别进行后续的吸附处理，其中，经过絮凝的废水处理后，其COD、氨氮和挥发酚的值分别小于18mg/L、4mg/L以及0.3mg/L；而未经过絮凝的废水处理后，其COD、氨氮和挥发酚的值分别大于88mg/L、10mg/L以及2mg/L。可见，将絮凝与吸附同时用于废水处理，经过絮凝的废水处理效果更好。
本实施例的筛网由控制器控制，所述筛网包括多个不同网眼的单独筛网，其可以根据废水中固体颗粒的大小，控制不同的筛网进行过筛；其中，所述单独的筛网可并列设置，可直接并排设置，也可以并排设置于容纳腔中(该容纳腔的侧面对应所述筛网设置空腔，供所述筛网通过)。当选择某一网眼的筛网时，相应筛网从该并列设置的结构中抽出，并突出所述并列结构，使所述废水可穿过所述筛网通过。
通过检测所述废水经过絮凝后的沉淀物颗粒的大小，再选择筛网，可以根据颗粒的大小，有效筛除颗粒，提高废水去除率；避免筛网过小，废水通过较慢，影响效率，同时也避免筛网多大，废水中的颗粒不能有效过滤，为后续的废水吸附处理留下隐患，降低废水去除效率。
进一步地，对所述第一尺寸的颗粒浓度进行限定，通过此限定，可以选择去除绝大多数的颗粒，同时实现较高去除效率以及去除率。如果将最小的颗粒作为参考标准，如果最小颗粒的浓度很小，即溶液中只有极少量的该种颗粒，那么根据该最小颗粒选择的筛网虽然能够100％去除颗粒，但是废水通过效率会降低。为了极少数的颗粒，牺牲通过率，降低去除效率是适得其反的。因此，本实施例中，通过设定阈值来限定颗粒浓度。如该阈值可以为25个/m3、50个/m3或者100个/m3等，在此优选为25个/m3。
通过设置筛网对絮凝沉淀物进行处理，而不是现有技术中的静置沉淀，该种方法可以加快废水处理时间，无需等待沉淀，提高废水处理的效率。通常情况，每个周期的静置沉淀至少需要30分钟，如果针对大型焦化厂或化工厂，其每天排出大量的废水，每天将进行几十个周期的废水处理，使用本申请的方法，将会节省较多的时间。
除此之外，本实施例还对所述废水进行浓缩及流量加速，所述浓缩步骤及流量加速步骤可以在絮凝之前也可以在絮凝之后或者过筛之后，优选为过筛之后。本申请发明人通过试验研究发现，废水的吸附效率与废水的初始浓度(指大分子有机物的浓度)及流速有关，初始浓度越大，流速越快，大分子有机物穿透所述吸附剂的时间越快。因此基于此发现，在吸附前对该两个参数进行调整，进一步加快吸附效率，具体参数参见表1.
由表1可知，通过对浓度以及流速的调节，可以明显缩短吸附时间。
表1初始浓度、流速与吸附效率的关系
| 浓度mg/L | 20 | 50 | 100 |
| 流速ml/min | 10 | 20 | 30 |
| 吸附完成时间/min | 350 | 250 | 230 |
除此之外，本申请实施例还对大分子有机物的浓度以及pH进行检测，由于不同吸附剂对的不同大分子有机物及pH的吸附量不同，因此，通过对废水的动态检测，可以进一步提高废水的吸附率及吸附效率。
本实施例针对的为高浓度废水，现有技术处理的均为COD值小于等于5000mg/L、氨氮小于500mg/L及挥发酚小于150mg/L的废水，其废物浓度较低，处理相对容易，但是本申请的高浓度废水，其废物较多，处理难度更大，采用现有技术的方法处理后，往往达不到国家的排出标准。本申请处理后废水中的COD小于20mg/L、氨氮和挥发酚(指沸点在230摄氏度以下的酚类)的值分别小于5mg/L、0.5mg/L。
本发明的另一实施例中，小于所述第一尺寸的颗粒的浓度均小于所述阈值。
也就是说，选择一个刚好大于所述阈值的某一尺寸的颗粒，当颗粒尺寸小于该尺寸时，该颗粒的浓度小于该阈值。如第一尺寸为1cm，即1cm的颗粒浓度大于第一阈值，小于1cm的颗粒其浓度均小于第一阈值。通过阈值的设置，可以确定出合适数量合适尺寸的颗粒，并依据此选择合适的筛网。
本发明的另一实施例中，所述初步浓缩所述废水为加热所述废水，使所述废水至少部分雾化或蒸发。
其中，所述热源为焦化厂或化工厂(也就是废水产生厂家)的剩余热量或者独立的热源供应；如为工厂剩余热源，可通过风道设置，将剩余热量通过风道传输至所述待加热处；如为单独热源，则可在待加热处的周围或者底部设置热源，对其进行加热。不管何种加热，均可对该废水进行加热，使部分水分蒸发，从而提高废水的初始浓度。具体的温度可为大于100度。
当然，所述提高初始浓度，也可以为所述废水增加风扇，促进水分的蒸发。
本发明的另一实施例中，所述加快所述废水进入吸附池的速度包括将过筛池与所述吸附池之间设置一高度差，其中，所述过筛池的高度高于所述吸附池。
通过利用高度差，即水本身的重力作用，加速水流，此种方法无需额外能源的加入，环保且方便。具体高度可以根据具体需求进行限制。优选为高度差为0.5-2米，此高度范围，可以保障所述废水的流速为20-35ml/min。
本发明的另一实施例中，所述处理剂为无烟煤-兰炭混合物、焦煤-兰炭混合物及膨润土-兰炭-混凝剂混合物。
现有技术的吸附剂多为单一成分，吸附效果较差。本实施例的吸附剂采用复配物，通过他们的功能组合与性能调配，既具有良好的吸附效率、提高所用原料利用率的功能，又能克服现有吸附剂活性炭价格高、机械强度低易粉碎的缺点，同时吸附后的仍可以进行二次利用(如无烟煤-兰炭混合物、焦煤-兰炭混合物)，解决了吸附后的处理难题，在原材料广泛且价格低廉的同时不影响焦化废水吸附脱除效果，这为焦化废水处理的工程设计和工业化生产提供基础。
本发明的另一实施例中，当所述大分子有机物的浓度大于等于200mg/L时，添加所述膨润土-兰炭-混凝剂混合物；当所述大分子有机物的浓度介于100-200mg/L时，添加无烟煤-兰炭混合物；当所述大分子有机物的浓度小于等于100-200mg/L时，添加焦煤-兰炭混合物。
本身请发明人通过大量试验及研究发现，膨润土-兰炭-混凝剂复配的混合物，其废水处理效果最好；无烟煤-兰炭混合物其次，焦煤-兰炭混合物最后，上述三者的价格也依此降低。因此，为了在提高废水去除率的同时，实现低成本运营，对所述废水去除剂的添加进行限定。根据前述浓度的检测结果，控制器控制相应去除剂进行添加，可准确选择合适的废水去除剂，对所述废水进行最高效的去除。
本发明的另一实施例中，所述无烟煤-兰炭混合物中，所述无烟煤与所述兰炭的比例为3：1-2；所述焦煤-兰炭混合物中，所述焦煤与所述兰炭的比例为3：1-2；所述膨润土-兰炭-混凝剂混合物中，所述膨润土-兰炭-混凝剂混合物的比例为1：1-2:3，所述混凝剂为聚合氯化铝亚铁及硫酸铝的2:1-2的混合物；所述兰炭的粒度为0.3～0.55mm，所述烟煤的粒度为1～2mm，所述焦煤的粒度为1～3mm。
进一度地，所述无烟煤-兰炭混合物、焦煤-兰炭混合物以及膨润土-兰炭-混凝剂混合物均需复配及重新制粒。
由于兰炭、无烟煤以及焦煤的尺寸大小，比例多少，都会影响复合吸附剂的粒径及吸附率，如焦煤量过少，则复合吸附剂的粒径不易成型，且在后续吸附时容易破碎，影响吸附效果。因此，通过对上述原料的粒径及比例进行严格限定，在此范围的复配物吸附剂不仅吸附稳定，而且吸附完成后还可重复利用。
本发明的另一实施例中，当检测所述pH小于4时，添加碱性pH调节剂，直至所述pH为4-6；当所述pH大于6时，添加酸性pH调节剂，直至所述pH为4-6。
由于pH为4-6为所述吸附剂的最佳吸附范围，因此，通过将pH调节为最佳范围，可进一步提高吸附效率。现有技术均在吸附时一次性对pH进行调整，而本申请则对所述废水进行持续调节，当检测到所述pH不在该范围时，控制器则控制所述pH调节剂对所述pH进行调节。
利用本实施例的方法对废水进行处理以及利用对比例的方法对废水进行处理，处理结果参见表2.
其中，对比例1与本实施例的区别仅仅为本实施例的pH为动态调节(采用)，由此可见，本实施例的废水去除效率更高。
表2废水处理效果
| 本实施例 | 对比例 | |
| COD值 | 12 | 30 |
| 氨氮值 | 3 | 8 |
| 挥发酚 | 0.2 | 0.9 |
本发明的另一实施例中，所述絮凝剂为硫酸铁、氯化铝及石灰粉的混合物。
本实施例的絮凝剂具有活性大、吸附能力强、缓冲能力强、不具腐蚀性、且安全、无毒、无害等优点。将铁盐与铝盐复配，在水中能够水解形成层状双氢氧化物—氢氧化铁铝，得到共沉淀法效果从而絮凝反应更迅速，用量更少。
本发明的另一实施例，所述硫酸铁、氯化铝及石灰粉的质量比为3-4:1-2:3-4。
如图1所示，本发明的另一实施例还提供一种高浓度废水处理系统，包括絮凝池，尺寸检测器，筛网并排结构，过筛池，控制器，吸附池，处理剂投放单元，pH调节剂投放单元,浓度检测器以及pH检测器；所述各种检测器、筛网并排结构以及投放单元与所述控制器连接，所述控制器根据预设的各种条件限定，当满足前述条件时，控制所述筛网并排结构、投放单元进行相应的操作。
本发明的另一实施例中，所述絮凝池位于所述废水的出口处，尺寸检测器设置于所述絮凝池的出口处，所述筛网并排结构设置于所述尺寸检测器与所述过筛池之间；所述pH检测器及浓度检测器位于所述吸附池；所述处理剂投放单元以及pH调节剂投放单元位于所述处理池的顶端。
通过此设置，可以更好的配合上述方法的执行取得较好的效果。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书一个或多个实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本说明书一个或多个实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书一个或多个实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种高浓度废水的处理方法，其特征在于，包括：
絮凝处理；
检测废水中颗粒的尺寸；
当所述第一尺寸的颗粒浓度大于设定阈值时，控制筛网网眼小于等于所述第一尺寸的筛网抽出以供所述废水通过；
初步浓缩所述废水并加快所述废水进入吸附池的速度；
检测所述废水中大分子有机物的浓度以及pH；
根据所述大分子有机物的浓度以及pH控制废水处理剂的添加种类及pH调节剂的添加种类和数量；
其中，所述废水为焦化废水，且所述废水的COD、氨氮和挥发酚的值分别大于10000mg/L、800mg/L及300mg/L。
2.如权利要求1所述的高浓度废水的处理方法，其特征在于，所述初步浓缩所述废水为加热所述废水，使所述废水至少部分雾化或蒸发。
3.如权利要求1所述的高浓度废水的处理方法，其特征在于，所述加快所述废水进入吸附池的速度包括将过筛池与所述吸附池之间设置一高度差，其中，所述过筛池的高度高于所述吸附池。
4.如权利要求1所述的高浓度废水的处理方法，其特征在于，所述处理剂为无烟煤-兰炭混合物、焦煤-兰炭混合物及膨润土-兰炭-混凝剂混合物。
5.如权利要求1所述的高浓度废水的处理方法，其特征在于，当所述大分子有机物的浓度大于等于200mg/L时，添加所述膨润土-兰炭-混凝剂混合物；当所述大分子有机物的浓度介于100-200mg/L时，添加无烟煤-兰炭混合物；当所述大分子有机物的浓度小于等于100-200mg/L时，添加焦煤-兰炭混合物。
6.如权利要求1所述的高浓度废水的处理方法，其特征在于，当检测所述pH小于4时，添加碱性pH调节剂，直至所述pH为4-6；当所述pH大于6时，添加酸性pH调节剂，直至所述pH为4-6。
7.如权利要求4所述的高浓度废水的处理方法，其特征在于，所述无烟煤-兰炭混合物中，所述无烟煤与所述兰炭的比例为3：1-2；所述焦煤-兰炭混合物中，所述焦煤与所述兰炭的比例为3：1-2；所述膨润土-兰炭-混凝剂混合物中，所述膨润土-兰炭-混凝剂混合物的比例为1：1-2:3，所述混凝剂为聚合氯化铝亚铁及硫酸铝的2:1-2的混合物；所述兰炭的粒度为0.3～0.55mm，所述烟煤的粒度为1～2mm，所述焦煤的粒度为1～3mm。
8.如权利要求7所述的高浓度废水的处理方法，其特征在于，所述无烟煤-兰炭混合物、焦煤-兰炭混合物以及膨润土-兰炭-混凝剂混合物均需复配及重新制粒。
9.如权利要求1所述的高浓度废水的处理方法，其特征在于，所述絮凝剂为硫酸铁、氯化铝及石灰粉的混合物。
10.如权利要求9所述的高浓度废水的处理方法，其特征在于，所述硫酸铁、氯化铝及石灰粉的质量比为3-4:1-2:3-4。
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