CN112573700B - 利用草木灰处理有机化工类废水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用草木灰处理有机化工类废水的方法，该方法包括以下步骤：将有机化工类废水与草木灰混合，搅拌；将搅拌后得到的废水与无机絮凝剂混合，搅拌；将搅拌后得到的废水与有机高分子絮凝剂混合，搅拌，熟化，完成对有机化工类废水的处理。本发明利用草木灰处理有机化工类废水的方法，以草木灰为介质，参与结团絮凝，能够提高结团效果，增大絮体粒径，降低固液分离难度，缩短分离时间，具有工艺简单、操作方便、成本低廉、处理效率高、处理效果好等优点，能够有效去除有机化工类废水中的悬浮物以及有效降低废水的色度和浊度，有着很好的使用价值和应用前景。

Description

利用草木灰处理有机化工类废水的方法

技术领域

本发明涉及一种利用草木灰处理有机化工类废水的方法。

背景技术

有机化工工艺中常用到水洗的方法来对有机相中的杂质进行去除，以提高原料、中间体或产品原药的纯度，由此产生了大量的有机化工类废水。如精细化工类车间生产废水和预处理废水，其中预处理废水包括废母液、洗涤废水、套用废水、中和废水等工艺废水，还包括芬顿氧化、碱解、电催化氧化、铁碳微电解等预处理后产生的废水。这些有机化工类废水中，常常含有较多颗粒细小的有机悬浮物，其带有亲水基团，稳定性好，又呈现出较负的zeta电位，所以难以沉降。另外，受到废水中有机杂质的干扰，常规的随机絮凝方式对该类废水中悬浮物的去除率也不高，所产生的絮体矾花较小，且机械强度低，易破碎，对后期的固液分离造成了极大的困难。

常规的絮凝方法，其无机絮凝剂对胶体实现压缩双电层作用后，主要靠颗粒之间的随机吸附、架桥和网捕作用形成絮凝体，造成絮凝体的大小粒径差别较大。与随机型絮凝不同，介质絮凝沉淀通过投加载体来强化形成结团絮凝体，改变絮团的粒径、密度和机械强度，以增强废水中不溶杂质的去除效果。然而，现有介质絮凝技术，是通过投加比重较大的微砂作为结团絮凝的矾花晶核，以增加絮体的密度，使絮凝体快速沉降，提高沉淀池表面负荷。微砂的主要原料为石英砂、磁砂、矿渣、喷砂废料等，大多是粒径在15-150μm不等的硬质颗粒物，会对设备和管道造成一定程度的磨损，且采用的矿物废料中含有大量有毒有害重金属，容易造成新的污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、成本低廉、处理效率高、处理效果好的利用草木灰处理有机化工类废水的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种利用草木灰处理有机化工类废水的方法，包括以下步骤：

S1、将有机化工类废水与草木灰混合，搅拌；

S2、将步骤S1中搅拌后得到的废水与无机絮凝剂混合，搅拌；

S3、将步骤S2中搅拌后得到的废水与有机高分子絮凝剂混合，搅拌，熟化，完成对有机化工类废水的处理。

上述的方法，进一步改进的，步骤S1中，所述草木灰的加入量为每升有机化工类废水中加入草木灰500mg～2000mg。

上述的方法，进一步改进的，步骤S1中，所述草木灰在使用之前还包括以下处理：将草木灰在100℃～600℃下进行烘干，直至重量变化率小于2‰；将烘干后得到的产物进行研磨，过80目～200目筛；所述草木灰为生物质锅炉中生成的灰渣。

上述的方法，进一步改进的，步骤S2中，所述无机絮凝剂以溶液的形式加入到废水中，所述无机絮凝剂溶液与有机化工类废水的体积比为2.5‰～5％∶1；所述无机絮凝剂溶液的质量浓度不超过30％。

上述的方法，进一步改进的，所述无机絮凝剂溶液中的无机絮凝剂为铁系无机絮凝剂和/或铝系无机絮凝剂；所述铁系无机絮凝剂为三氯化铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁中的至少一种；所述铝系无机絮凝剂为聚合氯化铝。

上述的方法，进一步改进的，步骤S3中，所述有机高分子絮凝剂以溶液的形式加入到废水中，所述有机高分子絮凝剂溶液与有机化工类废水的体积比为0.1％～1％∶1；所述有机高分子絮凝剂溶液的质量浓度不超过1‰。

上述的方法，进一步改进的，所述有机高分子絮凝剂溶液中的有机高分子絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺。

上述的方法，进一步改进的，步骤S1中，所述有机化工类废水在于草木灰混合之前还包括以下处理：调节有机化工类废水的pH值为6～9；所述搅拌的转速为200r/min～300r/min；所述搅拌的时间为10s～30s。

上述的方法，进一步改进的，步骤S2中，所述搅拌的转速为200r/min～300r/min；所述搅拌的间为30s～2min。

上述的方法，进一步改进的，步骤S3中，所述搅拌的转速为30r/min～60r/min；所述搅拌的时间为2min～5min；所述熟化在转速为30r/min～60r/min下进行；所述熟化的时间为5min～10min。

上述的方法，进一步改进的，步骤S1中，所述有机化工类废水为精细化工类车间的生产废水、精细化工类车间的预处理废水、精细化工类有机废水的混合废水、经过预处理后欲进入生物处理系统前的混合废水中的其中一种；所述精细化工类车间的生产废水包括废母液、洗涤废水、套用废水、中和废水中的其中一种或它们的混合废水；所述精细化工类车间的预处理废水包括芬顿氧化处理后的废水、碱解处理后的废水、电催化氧化处理后的废水、铁碳微电解处理后的废水中的其中一种或它们的混合废水；所述有机化工类废水中悬浮物的浓度≤3000mg/L。

上述的方法，进一步改进的，步骤S3中，所述熟化处理后还包括以下处理：将熟化后的废水静置分离或送至气浮装置中进行泥水分离。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明提供了一种利用草木灰处理有机化工类废水的方法，以草木灰为介质，参与结团絮凝，在与有机化工类废水混合后加入无机絮凝剂，形成以草木灰为核心的微絮凝体，进而在有机高分子絮凝剂和较大的水力搅拌的共同作用下，成长为紧致的、形态规则的结团絮凝体，由此改变了絮凝体的构造形态，降低了絮凝体的密度，从而形成了粒径大、密度小、紧致不易破碎的结团絮凝体，因而通过草木灰介质絮凝不仅有利于实现对废水中悬浮物的快速、有效去除，降低废水浊度，而且形成的结团絮凝体脱水效率高，不易堵塞滤布。而未有草木灰参与形成的絮凝体体积偏小，致密性差，在搅拌过快等湍流情况下，很容易破碎变成小块絮凝体，进一步再变成悬浮物，成为悬浊的状态，不仅不能实现对废水中悬浮物的有效去除，而且还可能会引入新的悬浮物。本发明中，采用的草木灰具有比表面积大等优点，是一种良好的吸附材料，在结团絮凝的同时也能吸附大量的色团化合物，具有较好的脱色作用，有利于提高废水的脱色效果，从而有效降低废水的色度。本发明中，采用的草木灰中含有较多微生物生长所需要的微量元素，有利于后端的生化处理，且重金属(Cr、Hg、As、Pb等)的含量极低，安全性高，避免了重金属的引入问题，同时也拓展了草木灰的循环利用途径。本发明中，采用的草木灰产量大、来源广、易获得，且质地偏软，不会对设备造成磨损，解决了现有重介质存在的易磨损设备的问题。本发明利用草木灰处理有机化工类废水的方法，以草木灰为介质，参与结团絮凝，能够提高结团效果，增大絮体粒径，降低固液分离难度，缩短分离时间，具有工艺简单、操作方便、成本低廉、处理效率高、处理效果好等优点，能够有效去除有机化工类废水中的悬浮物以及有效降低废水的色度和浊度，有着很好的使用价值和应用前景。

(2)本发明中，通过优化草木灰的加入量为每升有机化工类废水中加入草木灰500mg～2000mg，既能保证结团效果，降低结团絮凝体的密度，也不会产生过多的危险废物(化工企业的废渣属性上均定义为危险废物)，这是因为草木灰粒径细小，其本身就是一种外来引入的悬浮物，若添加过量的草木灰不仅会占据结团絮凝体吸附架桥的点位、阻挡絮凝体发挥网捕作用，而且还会增加出水浊度；同时，由于草木灰亲水，过量投加还会造成泥渣压滤效果变差，难以降低泥渣的含水率。

(3)本发明中，草木灰在使用之前还包括以下处理：将草木灰在100℃～600℃下进行烘干，直至重量变化率小于2‰，其目的是有效去除草木灰中的吸附水和结晶水，有利于絮凝成核，而烘干温度高于600℃后，会造成草木灰中未燃尽的活性炭物质大量分解，甚至导致草木灰的特性发生较大变化；与此同时，还包括将烘干后得到的产物进行研磨，过80目～200目筛，所得草木灰有利于在结团絮凝过程中成为絮核，可能是因为具有相近尺寸的颗粒物吸结在结团体核心结构表面上时，不易使结团絮凝体内部存在较多空隙，而留有更多间隙水，促进絮凝体结构更密实。

(4)本发明中，通过优化无机絮凝剂溶液与有机化工类废水的体积比为2.5‰～5％∶1，能够控制絮凝体浓度在较高的范围，微絮凝体相互靠近，在流体剪切力、颗粒间的摩擦力和挤压力三种外力作用之下，促使微絮凝体紧密排列按照密实的方式成长变大，从而使结团絮凝体致密，这是因为无机絮凝剂均为金属类化合物，比重大，过多的投加无机絮凝剂除了增加成本，还会反向增加最终结团絮凝体的密度，使后续固液分离变的复杂。

(5)本发明中，通过优化有机高分子絮凝剂溶液与有机化工类废水的体积比为0.1％～1％∶1，能够增强絮凝体内部结合强度，絮凝体在与流体剪切力、颗粒间的摩擦力和挤压力三种外力的作用平衡下，使结团絮凝体的紧密程度在现有条件下进一步增大，且内部结合力与外部机械力达到平衡，能够得到粒径较大、稳定的结团絮凝体；而过小的结合力，会导致絮凝体在外力增大时过早破碎，难以长大；若继续增加有机高分子絮凝剂的用量，反而会使投加初期的吸附架桥成为主导，减少吸附点位，削弱了后期的网捕作用，不利于增大结团体的粒径，甚至使粒子被高分子链包围起来，相互排斥，再次稳定。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。本发明的实施例中，若无特别说明，所采用的工艺为常规工艺，所采用的设备为常规设备，且所得数据均是三次以上试验的平均值。

以下实施例中所用到的草木灰来源于生物质锅炉灰渣，所处理的废水来源于湖南某农药厂废水预处理车间及生化处理前端调节池。

实施例1：

一种利用草木灰处理有机化工类废水的方法，包括以下步骤：

将草木灰在100℃下烘干至恒重(直至重量变化率小于2‰)，研磨，过80目筛，备用。取1L芬顿处理后的硫双灭多威生产废水(芬顿氧化处理后的废水)，悬浮物浓度为2100mg/L，调节pH至8.5，向其中投加2000mg处理过的草木灰，控制转速为300r/min，搅拌30s；然后，向废水中投加24mL、质量浓度为20％的三氯化铁溶液，控制转速为300r/min，搅拌2min，形成以草木灰为核心的微絮凝体；再向废水中投加10mL、质量浓度为1‰的阴离子聚丙烯酰胺溶液，控制转速为60r/min，搅拌2min，形成结团结构，保持转速继续搅拌熟化10分钟，待结团絮凝体进一步长大，静置3min分层，絮体上浮完毕，完成对废水的处理。取下层清液进行检测，悬浮物浓度为42mg/L，去除率为98％。

同样的操作，不加草木灰情况下，进行常规絮凝，静置3min泥水界面模糊，取上层液体进行检测，悬浮物浓度为273mg/L，去除率为87％。

实施例2：

一种利用草木灰处理有机化工类废水的方法，包括以下步骤：

将草木灰在600℃下烘干至恒重(直至重量变化率小于2‰)，研磨，过120目筛，备用。取1L丁硫克百威生产废水，悬浮物浓度为1240mg/L，调节pH至8，向其中投加500mg处理过的草木灰，控制转速为200r/min，搅拌10s；然后向废水中投加50mL、质量浓度为20％的聚合氯化铝溶液，控制转速为200r/min，搅拌30s，形成以草木灰为核心的微絮凝体；再向废水中投加8mL、质量浓度为1‰的阴离子聚丙烯酰胺溶液，控制转速为30r/min，搅拌时长为5min，形成结团结构，保持转速继续搅拌熟化5分钟，待结团絮凝体进一步长大。静置3min分层，絮体上浮完毕，完成对废水的处理。取下层清液进行检测，悬浮物浓度为12.4mg/L，去除率为99％。

同样的操作，不加草木灰情况下，进行常规絮凝，静置3min泥水界面模糊，取上层液体进行检测，悬浮物浓度为260mg/L，去除率为79％。

实施例3：

一种利用草木灰处理有机化工类废水的方法，包括以下步骤：

将草木灰在300℃下烘干至恒重(直至重量变化率小于2‰)，研磨，过200目筛，备用。取1L甲基硫菌灵碱解处理后废水，悬浮物浓度为1420mg/L，色度为800，调节pH至9，向其中投加800mg处理过的草木灰，控制转速为300r/min，搅拌30s；然后向废水中投加50mL、质量浓度为30％的聚合氯化铝溶液，控制转速为200r/min，搅拌1min，形成以草木灰为核心的微絮凝体；再向废水中投加10mL、质量浓度为1‰的阴离子聚丙烯酰胺溶液，控制转速为40r/min，搅拌3min，形成结团结构，保持转速继续搅拌熟化5分钟，待结团絮凝体进一步长大，静置3min分层，絮体上浮完毕，完成对废水的处理。

取下层清液进行检测，悬浮物浓度为28.4mg/L，去除率为98％，浊度NUT为25度，色度为80。

对比例1：与实施例3同样的操作，以石英砂代替草木灰，进行重介质絮凝，静置5min后分层，取上层液体进行检测，悬浮物浓度为33.7mg/L，去除率为97.6％，浊度NUT为51度，色度为720。相比之下，采用草木灰作为介质进行结团絮凝时，所需泥水分离时间更短。另外，目前所发现的重介质絮凝材料(石英砂)，对溶解在水中的带色物质脱除作用不明显，且石英砂质地较坚硬，采用的石英砂在系统中运行时会对处理设备和管道造成一定程度的磨损。

实施例4：

一种利用草木灰处理有机化工类废水的方法，包括以下步骤：

将草木灰在400℃下烘干至恒重(重量变化率小于2‰)，研磨，过150目筛，备用。取1L芬顿后邻异丙氧基苯酚生产废水，悬浮物浓度为2230mg/L，调节pH至7.8，颗粒细小，向其中投加1500mg处理过的草木灰，控制转速为280r/min，搅拌20s；然后向废水中投加2.5mL、质量浓度为30％聚合硫酸铁溶液，控制转速为200r/min，搅拌30s，形成以草木灰为核心的微絮凝体；再向废水中投加1mL、质量浓度为1‰的阴离子聚丙烯酰胺溶液，控制转速为40r/min，搅拌4min，形成结团结构，保持转速继续搅拌熟化10min，待结团絮凝体进一步长大，静置3min分层，絮体上浮完毕，完成对废水的处理。

取出水进行检测，悬浮物浓度为22.3mg/L，去除率为99％。

实施例5：

一种利用草木灰处理有机化工类废水的方法，包括以下步骤：

将草木灰在500℃下烘干至恒重(重量变化率小于2‰)，研磨，过100目筛，备用。取1L精细化工类有机废水的混合废水，悬浮物浓度为1354mg/L，颗粒细小，调节pH至8.5，向其中投加1500mg处理过的草木灰，控制转速为240r/min，搅拌30s；然后向废水中投加10mL、质量浓度为30％聚合硫酸铁溶液，控制转速为200r/min，搅拌30s，形成以草木灰为核心的微絮凝体；再向废水中投加3mL、质量浓度为1‰的阴离子聚丙烯酰胺溶液，控制控制转速为30r/min，搅拌2min，形成结团结构，保持转速继续搅拌熟化5min，待结团絮凝体进一步长大，输送至气浮分离装置进行泥水分离，停留时间为2min，完成对废水的处理。

取出水进行检测，悬浮物浓度为40.6mg/L，去除率为97％。

实施例6：

一种利用草木灰处理有机化工类废水的方法，包括以下步骤：

将草木灰在200℃下烘干至恒重(重量变化率小于2‰)，研磨，过150目筛，备用。取1L生化处理前端调节池废水，悬浮物浓度为350mg/L，颗粒细小，调节pH至9，向其中投加500mg处理过的草木灰，控制转速为200r/min，搅拌时长为10s；然后向废水中投加5mL、质量浓度为30％聚合硫酸铁溶液，控制转速为200r/min，搅拌时长为30s，形成以草木灰为核心的微絮凝体；再向废水中投加2mL、质量浓度为1‰的阴离子聚丙烯酰胺溶液，控制转速为40r/min，搅拌4min，形成结团结构，保持转速继续搅拌熟化10min，待结团絮凝体进一步长大，输送至气浮分离装置进行泥水分离，停留时间为2min，完成对废水的处理。

取出水进行检测，悬浮物浓度为7mg/L，去除率为98％。

实施例7：

一种利用草木灰处理有机化工类废水的方法，包括以下步骤：

将草木灰在100℃下烘干至恒重(重量变化率小于2‰)，研磨，过80目筛，备用。取1000L水杨腈碱解废水，悬浮物浓度为1800mg/L，颗粒细小，调节pH至8.5，向其中投加2kg处理过的草木灰，控制转速为240r/min，搅拌时长为30s；然后向废水中投加12L、质量浓度为20％聚合硫酸铁溶液，控制转速为300r/min，搅拌1min，形成以草木灰为核心的微絮凝体；再向废水中投加6L、质量浓度为1‰的阴离子聚丙烯酰胺溶液，控制转速为40r/min，搅拌4min，形成结团结构，保持转速继续搅拌熟化5min，待结团絮凝体进一步长大，输送至气浮分离区进行泥水分离，停留时间为3min，完成对废水的处理。

取出水进行检测，悬浮物浓度为36mg/L，去除率为98％，浊度为52。

对比例2：与实施例7同样的操作，不加草木灰情况下，进行常规絮凝，输送至气浮分离区进行泥水分离，停留时间为3min，对出水进行检测，悬浮物浓度为378mg/L，去除率为79％，浊度为890。

以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种利用草木灰处理有机化工类废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、调节有机化工类废水的pH值为6～9，将有机化工类废水与草木灰混合，在转速为200r/min～300r/min下搅拌10s～30s；所述草木灰的加入量为每升有机化工类废水中加入草木灰500mg～2000mg；所述有机化工类废水中悬浮物的浓度≤3000mg/L；所述草木灰在使用之前还包括以下处理：将草木灰在100℃～600℃下进行烘干，直至重量变化率小于2‰；将烘干后得到的产物进行研磨，过80目～200目筛；所述草木灰为生物质锅炉中生成的灰渣；

S2、将步骤S1中搅拌后得到的废水与无机絮凝剂混合，在转速为200r/min～300r/min下搅拌30s～2min；所述无机絮凝剂以溶液的形式加入到废水中，所述无机絮凝剂溶液与有机化工类废水的体积比为2.5‰～5％∶1；所述无机絮凝剂溶液的质量浓度不超过30％；

S3、将步骤S2中搅拌后得到的废水与有机高分子絮凝剂混合，在转速为30r/min～60r/min下搅拌2min～5min，在转速为30r/min～60r/min下熟化5min～10min，完成对有机化工类废水的处理；所述有机高分子絮凝剂以溶液的形式加入到废水中，所述有机高分子絮凝剂溶液与有机化工类废水的体积比为0.1％～1％∶1；所述有机高分子絮凝剂溶液的质量浓度不超过1‰；所述有机高分子絮凝剂溶液中的有机高分子絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无机絮凝剂溶液中的无机絮凝剂为铁系无机絮凝剂和/或铝系无机絮凝剂；所述铁系无机絮凝剂为三氯化铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁中的至少一种；所述铝系无机絮凝剂为聚合氯化铝。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述有机化工类废水为精细化工类车间的生产废水、精细化工类车间的预处理废水、精细化工类有机废水的混合废水、经过预处理后欲进入生物处理系统前的混合废水中的其中一种；所述精细化工类车间的生产废水包括废母液、洗涤废水、套用废水、中和废水中的其中一种或它们的混合废水；所述精细化工类车间的预处理废水包括芬顿氧化处理后的废水、碱解处理后的废水、电催化氧化处理后的废水、铁碳微电解处理后的废水中的其中一种或它们的混合废水。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述熟化处理后还包括以下处理：将熟化后的废水静置分离或送至气浮装置中进行泥水分离。