CN112794508B - 一种蒽醌法生产双氧水废水的预处理方法 - Google Patents

一种蒽醌法生产双氧水废水的预处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及废水处理领域，具体关于一种蒽醌法生产双氧水废水的预处理方法；包括：除磷反应，沉淀，催化氧化反应和调节pH值等步骤，本发明首先加入沉淀剂钙盐将废水中的磷盐沉淀，然后利用废水中含有的少量双氧水，加入亚铁盐离子，在催化剂的作用下高效的去除废水中含有的有机污染物，经过最后的pH值调节，能够将生成的铁离子转化为氢氧化铁沉淀，起到絮凝污染物的作用，进一步净化污水；本发明的方法是一种针对蒽醌法生产双氧水废水的特性，利用现有条件对废水进行预处理，能够为污水的后续处理创造条件，降低处理成本。

Description

一种蒽醌法生产双氧水废水的预处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域，尤其是一种蒽醌法生产双氧水废水的预处理方法。
背景技术
双氧水废水因为其中含有较高浓度的双氧水，会对废水处理的微生物造成毁灭性的打击，必须要预先处理。
CN102491551A供了一种含双氧水的有机废水的处理方法，其特征在于，具体步骤为：利用生化系统排放的污泥浓缩液与含双氧水的有机废水进行反应，反应完毕后，中和至中性，加入絮凝剂进行絮凝沉淀，压滤，所得的滤液进入生化系统进行进一步废水处理。本发明能够有效去除废水中残留的双氧水；没有增加总的污泥排放量，减少了污泥处置的费用；减少了硫酸亚铁、液碱的使用量，降低了处理费用；滤液色度较低，接近无色。
CN110835154A提供了一种氨水与双氧水废水处理装置及方法，属于污水处理技术领域。它包括至少两个连接车间工艺机台的缓冲池，所述的缓冲池顶部设有密封盖板，密封盖板连接有碱性气体吸附塔，缓冲池连接废水处理站，来自车间工艺机台的氨水和双氧水收集后先排入到其中一个缓冲池中，静置反应，反应生成的气体经过碱性气体吸附塔处理后排入空气中。本发明通过缓冲池静置反应池20天时间，利用双氧水与氨水的分解与氧化还原反应，可降解氨氮90％以上，双氧水降解99.99％以上。
CN104445735B一种双氧水工业中废水的处理方法，该方法是对氢化塔、氢化白土床或后处理白土床吹蒸汽时排出的废水进行处理，该方法主要是处理废水中的油类絮凝物，通过碱性物质(优选碳酸钾)破坏油类絮凝物的絮凝结构，将其含有的工作液与水分离，以降低污水处理难度，同时又能回收部分工作液，降低了生产成本。该发明更进一步的方案是，对废水中的污水和处理油类絮凝物得到污水进行预处理，先通过明矾净水法来将污水中悬浮的工作液以絮凝体的形式分离出来，减少污水中的油类，降低污水的COD，再使用碱性物质(优选碳酸钾)来破坏絮凝体的絮凝结构，将工作液分离出来，增加了工作液回收量，进一步降低生产成本。
蒽醌法生产双氧水的工艺中产生的废水主要有配制工作液产生的洗涤水、液碱处理工作液产生的含碱废水、氧化塔定期排放含双氧水及磷酸盐的废水、白土更换及触媒再生时产生含高浓度COD的冷凝水、萃余液分离器含有少量酸性双氧水废水和其它废水，其中含有大量的有机物，磷污染物和双氧水，如何针对废水的特性，利用现有条件对废水进行预处理，为后续的污水处理创造条件和降低处理成本是人们比较关注的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种蒽醌法生产双氧水废水的预处理方法。
一种蒽醌法生产双氧水废水的预处理方法，其具体方案如下：
步骤一、除磷反应，首先将生产双氧水产生的废水导入到废水储存池中，然后按照1-10m3/min的流速泵入到反应池中，在反应池按照60-120g/m3的速度投入沉淀剂，水流冲击下混匀反应；
步骤二、沉淀，从反应池流出的废水进入到沉淀池中，将反应生成的磷酸盐沉淀物沉降除去；
步骤三、催化氧化反应，从沉淀池中流出的废水进入预热池中，将废水预热到40-60℃，然后进入到催化氧化塔中，控制催化氧化塔废水流速为1.3-5.6m3/min，亚铁盐按照20-38g/m3的速度投入催化氧化塔中，所述的催化氧化塔中在催化剂的作用下，双氧水将废水中的有机物氧化分解；
步骤四、调节pH值，碱液将废水pH值调节到7.2-8.5，絮凝沉淀后即可完成蒽醌法生产双氧水废水的预处理。
所述的催化剂为一种多孔担体负载催化剂，其制备方法如下：
步骤一:按照质量份数，将120-150份的质量百分比浓度为20％-30％硅溶胶，2.8-5.6份的硝酸铝，5-8份的硝酸铁，0.7-1.8份的硝酸铒，3.6-6.2份的氢氧化钠和5.2-8.6份的四甲基氢氧化铵加入到反应釜中，控温40-60℃反应1-5h，然后加入1-3.4份的硼酸钠，继续搅拌10-30min后加入到高压反应釜中，控温100-180℃，反应5-10h，然后过滤后干燥，在500-700℃煅烧3-8h，完成后降温到室温，:粉碎成60-150目，得到多孔担体；
步骤二,将20-30份多孔担体、0.4-1.8份乙烯基三乙氧基硅烷,控温50-60℃反应20-40min,再加入1-4份的2,4,6-三丙烯氧基-1,3,5-三嗪、0.5-1.0份的四甲基二硅烷、0.01-0.1份的辛酸锡、0.01-0.05份的氯铂酸、100-120份的DMF、在反应釜中混合均匀，然后升温至70-80℃，反应1-4h，加入100-120份的水合肼搅拌均匀后将物料转移到水热反应釜中，在100-120℃下反应3-6h后冷却，过滤，洗涤，即可得到一种多孔担体负载催化剂。
其反应机理为：多孔担体主要含有氧化硅，以及少量的氧化铝，氧化铁，氧化铒，氧化硅表面含有羟基，可以与乙烯基三乙氧基硅烷反应，生成含乙烯基的多孔担体。
进一步的，含乙烯基的多孔担体与2,4,6-三丙烯氧基-1,3,5-三嗪、0.5-1.0份的四甲基二硅烷发生硅氢加成反应，其部分反应方程式示意如下：
Figure BDA0002884115170000031
Figure BDA0002884115170000041
进一步的，氧化铝，氧化铁，氧化铒在水合肼的还原作用下，还原出0价态的铝，铁，铒元素，从而得到了多孔担体负载催化剂。
所述的沉淀剂为生石灰或氢氧化钙。
所述的亚铁盐为硫酸亚铁或氯化亚铁。
所述的催化氧化塔中废水温度为50-65℃。
所述的碱液为质量百分比浓度为10％-20％的氢氧化钠溶液。
所述的催化氧化塔设置有废气处理装置。
本发明的一种蒽醌法生产双氧水废水的预处理方法，本发明首先加入沉淀剂钙盐将废水中的磷盐沉淀，然后利用废水中含有的少量双氧水，加入亚铁盐离子，在催化剂的作用下高效的去除废水中含有的有机污染物，该种催化剂为一种以硅铝氧化物为骨架的多孔担体负载金属氧化物制备而成的催化剂，含乙烯基的多孔担体与2,4,6-三丙烯氧基-1,3,5-三嗪、0.5-1.0份的四甲基二硅烷发生硅氢加成反应，将0价态的铝，铁，铒元素束缚在催化剂股价上不易脱落流失；该种催化剂合成后经过部分还原，具有更强的催化性能，能够高效的催化有机污染物分解；经过最后的pH值调节，能够将生成的铁离子转化为氢氧化铁沉淀，起到絮凝污染物的作用，进一步净化污水；本发明的方法是一种针对蒽醌法生产双氧水废水的特性，利用现有条件对废水进行预处理，能够为污水的后续处理创造条件，降低处理成本。
附图说明
图1为实施例2制备的多孔担体所做的傅立叶红外光谱图:
在782/468cm-1附近存在二氧化硅的吸收峰，在1078cm-1附近存在硅氧的吸收峰，说明硅溶胶参与了反应；在646cm-1附近存在氧化铁的吸收峰，说明硝酸铁参与了反应；在681cm-1附近存在氧化铝的吸收峰，说明硝酸铝参与了反应；在1451cm-1附近存在硼酸根离子的反对称伸缩吸收峰，说明硼酸钠参与了反应；在556cm-1附近存在氧化铒的吸收峰，说明硝酸铒参与了反应。
具体实施方式
下面通过具体实施例对该发明作进一步说明：
实施例1
一种蒽醌法生产双氧水废水的预处理方法，其具体方案如下：
步骤一、除磷反应，首先将生产双氧水产生的废水导入到废水储存池中，然后按照1m3/min的流速泵入到反应池中，在反应池按照60g/m3的速度投入沉淀剂，水流冲击下混匀反应；
步骤二、沉淀，从反应池流出的废水进入到沉淀池中，将反应生成的磷酸盐沉淀物沉降除去；
步骤三、催化氧化反应，从沉淀池中流出的废水进入预热池中，将废水预热到40℃，然后进入到催化氧化塔中，控制催化氧化塔废水流速为1.3m3/min，亚铁盐按照20g/m3的速度投入催化氧化塔中，所述的催化氧化塔中在催化剂的作用下，双氧水将废水中的有机物氧化分解；
步骤四、调节pH值，碱液将废水pH值调节到7.2，絮凝沉淀后即可完成蒽醌法生产双氧水废水的预处理。
所述的催化剂为一种多孔担体负载催化剂，其制备方法如下：
步骤一:将120kg的质量百分比浓度为20％硅溶胶，2.8kg的硝酸铝，5kg的硝酸铁，0.7kg的硝酸铒，3.6kg的氢氧化钠和5.2kg的四甲基氢氧化铵加入到反应釜中，控温40℃反应1h，然后加入1kg的硼酸钠，继续搅拌10min后加入到高压反应釜中，控温100℃，反应5h，然后过滤后干燥，在500℃煅烧3h，完成后降温到室温，:粉碎成60目，得到多孔担体；
步骤二,将20kg多孔担体、0.4kg乙烯基三乙氧基硅烷,控温50℃反应20min,再加入1kg的2,4,6-三丙烯氧基-1,3,5-三嗪、0.5kg的四甲基二硅烷、0.01kg的辛酸锡、0.01kg的氯铂酸、100kg的DMF、在反应釜中混合均匀，然后升温至70℃，反应1h，加入100kg的水合肼搅拌均匀后将物料转移到水热反应釜中，在100℃下反应3h后冷却，过滤，洗涤，即可得到一种多孔担体负载催化剂。
所述的沉淀剂为生石灰。
所述的亚铁盐为硫酸亚铁。
所述的催化氧化塔中废水温度为5℃。
所述的碱液为质量百分比浓度为10％的氢氧化钠溶液。
所述的催化氧化塔设置有废气处理装置。
实施例2
一种蒽醌法生产双氧水废水的预处理方法，其具体方案如下：
步骤一、除磷反应，首先将生产双氧水产生的废水导入到废水储存池中，然后按照6m3/min的流速泵入到反应池中，在反应池按照90g/m3的速度投入沉淀剂，水流冲击下混匀反应；
步骤二、沉淀，从反应池流出的废水进入到沉淀池中，将反应生成的磷酸盐沉淀物沉降除去；
步骤三、催化氧化反应，从沉淀池中流出的废水进入预热池中，将废水预热到50℃，然后进入到催化氧化塔中，控制催化氧化塔废水流速为3.6m3/min，亚铁盐按照28g/m3的速度投入催化氧化塔中，所述的催化氧化塔中在催化剂的作用下，双氧水将废水中的有机物氧化分解；
步骤四、调节pH值，碱液将废水pH值调节到7.8，絮凝沉淀后即可完成蒽醌法生产双氧水废水的预处理。
所述的催化剂为一种多孔担体负载催化剂，其制备方法如下：
步骤一:将140kg的质量百分比浓度为25％硅溶胶，3.5kg的硝酸铝，6kg的硝酸铁，0.9kg的硝酸铒，5kg的氢氧化钠和5.9kg的四甲基氢氧化铵加入到反应釜中，控温52℃反应3h，然后加入2kg的硼酸钠，继续搅拌15min后加入到高压反应釜中，控温150℃，反应8h，然后过滤后干燥，在600℃煅烧5h，完成后降温到室温，:粉碎成100目，得到多孔担体；
步骤二,将25kg多孔担体、0.9kg乙烯基三乙氧基硅烷,控温55℃反应28min,再加入3kg的2,4,6-三丙烯氧基-1,3,5-三嗪、0.7kg的四甲基二硅烷、0.06kg的辛酸锡、0.03kg的氯铂酸、110kg的DMF、在反应釜中混合均匀，然后升温至75℃，反应3h，加入110kg的水合肼搅拌均匀后将物料转移到水热反应釜中，在110℃下反应4h后冷却，过滤，洗涤，即可得到一种多孔担体负载催化剂。
所述的沉淀剂为氢氧化钙。
所述的亚铁盐为氯化亚铁。
所述的催化氧化塔中废水温度为55℃。
所述的碱液为质量百分比浓度为15％的氢氧化钠溶液。
所述的催化氧化塔设置有废气处理装置。
实施例3
一种蒽醌法生产双氧水废水的预处理方法，其具体方案如下：
步骤一、除磷反应，首先将生产双氧水产生的废水导入到废水储存池中，然后按照10m3/min的流速泵入到反应池中，在反应池按照120g/m3的速度投入沉淀剂，水流冲击下混匀反应；
步骤二、沉淀，从反应池流出的废水进入到沉淀池中，将反应生成的磷酸盐沉淀物沉降除去；
步骤三、催化氧化反应，从沉淀池中流出的废水进入预热池中，将废水预热到60℃，然后进入到催化氧化塔中，控制催化氧化塔废水流速为5.6m3/min，亚铁盐按照38g/m3的速度投入催化氧化塔中，所述的催化氧化塔中在催化剂的作用下，双氧水将废水中的有机物氧化分解；
步骤四、调节pH值，碱液将废水pH值调节到8.5，絮凝沉淀后即可完成蒽醌法生产双氧水废水的预处理。
所述的催化剂为一种多孔担体负载催化剂，其制备方法如下：
步骤一:将150kg的质量百分比浓度为30％硅溶胶，5.6kg的硝酸铝，8kg的硝酸铁，1.8kg的硝酸铒，6.2kg的氢氧化钠和8.6kg的四甲基氢氧化铵加入到反应釜中，控温60℃反应5h，然后加入3.4kg的硼酸钠，继续搅拌30min后加入到高压反应釜中，控温180℃，反应10h，然后过滤后干燥，在700℃煅烧8h，完成后降温到室温，:粉碎成150目，得到多孔担体；
步骤二,将30kg多孔担体、1.8kg乙烯基三乙氧基硅烷,控温60℃反应40min,再加入4kg的2,4,6-三丙烯氧基-1,3,5-三嗪、1.0kg的四甲基二硅烷、0.1kg的辛酸锡、0.05kg的氯铂酸、120kg的DMF、在反应釜中混合均匀，然后升温至80℃，反应4h，加入120kg的水合肼搅拌均匀后将物料转移到水热反应釜中，在120℃下反应6h后冷却，过滤，洗涤，即可得到一种多孔担体负载催化剂。
所述的沉淀剂为生石灰。
所述的亚铁盐为氯化亚铁。
所述的催化氧化塔中废水温度为65℃。
所述的碱液为质量百分比浓度为20％的氢氧化钠溶液。
所述的催化氧化塔设置有废气处理装置。
对比例1
所述的催化剂为一种多孔担体，其制备方法如下：
步骤一:将120kg的质量百分比浓度为20％硅溶胶，2.8kg的硝酸铝，5kg的硝酸铁，0.7kg的硝酸铒，3.6kg的氢氧化钠和5.2kg的四甲基氢氧化铵加入到反应釜中，控温40℃反应1h，然后加入1kg的硼酸钠，继续搅拌10min后加入到高压反应釜中，控温100℃，反应5h，然后过滤后干燥，在500℃煅烧3h，完成后降温到室温，:粉碎成60目，得到多孔担体；
其它技术方案同实施例1。
对比例2
所述的催化剂为一种多孔担体负载催化剂，其制备方法如下：
步骤一:将120kg的质量百分比浓度为20％硅溶胶，2.8kg的硝酸铝，5kg的硝酸铁，3.6kg的氢氧化钠和5.2kg的四甲基氢氧化铵加入到反应釜中，控温40℃反应1h，然后加入1kg的硼酸钠，继续搅拌10min后加入到高压反应釜中，控温100℃，反应5h，然后过滤后干燥，在500℃煅烧3h，完成后降温到室温，:粉碎成60目，得到多孔担体；
步骤二,将20kg多孔担体、0.4kg乙烯基三乙氧基硅烷,控温50℃反应20min,再加入1kg的2,4,6-三丙烯氧基-1,3,5-三嗪、0.5kg的四甲基二硅烷、0.01kg的辛酸锡、0.01kg的氯铂酸、100kg的DMF、在反应釜中混合均匀，然后升温至70℃，反应1h，加入100kg的水合肼搅拌均匀后将物料转移到水热反应釜中，在100℃下反应3h后冷却，过滤，洗涤，即可得到一种多孔担体负载催化剂。
其它技术方案同实施例1。
对比例3
一种蒽醌法生产双氧水废水的预处理方法，其具体方案如下：
步骤一、除磷反应，首先将生产双氧水产生的废水导入到废水储存池中，然后按照1m3/min的流速泵入到反应池中，在反应池按照60g/m3的速度投入沉淀剂，水流冲击下混匀反应；
步骤二、沉淀，从反应池流出的废水进入到沉淀池中，将反应生成的磷酸盐沉淀物沉降除去；
步骤三、催化氧化反应，从沉淀池中流出的废水进入预热池中，将废水预热到40℃，然后进入到催化氧化塔中，控制催化氧化塔废水流速为1.3m3/min，亚铁盐按照20g/m3的速度投入催化氧化塔中，双氧水将废水中的有机物氧化分解；
步骤四、调节pH值，碱液将废水pH值调节到7.2，絮凝沉淀后即可完成蒽醌法生产双氧水废水的预处理。
所述的沉淀剂为生石灰。
所述的亚铁盐为硫酸亚铁。
所述的催化氧化塔中废水温度为5℃。
所述的碱液为质量百分比浓度为10％的氢氧化钠溶液。
所述的催化氧化塔设置有废气处理装置。
以上实施例和对比例中处理的双氧水的生产过程中会产生废水中需氧量COD含量为3580mg/L，磷含量为210mg/L。按照国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》中的方法，检测废水中化学需氧量COD，磷酸盐的含量。
以上实施例和对比例的废水在处理前后COD值和磷含量如下表所示：
COD(mg/L) 磷含量(mg/L)
实施例1 920 2.7
实施例2 819 2.1
实施例3 767 1.9
对比例1 1482 14.2
对比例2 1180 6.9
对比例4 1890 17.8

Claims (6)

1.一种蒽醌法生产双氧水废水的预处理方法，其具体方案如下：
步骤一、除磷反应，首先将生产双氧水产生的废水导入到废水储存池中，然后按照1-10m3/min的流速泵入到反应池中，在反应池按照60-120g/m3的速度投入沉淀剂，水流冲击下混匀反应；
步骤二、沉淀，从反应池流出的废水进入到沉淀池中，将反应生成的磷酸盐沉淀物沉降除去；
步骤三、催化氧化反应，从沉淀池中流出的废水进入预热池中，将废水预热到40-60℃，然后进入到催化氧化塔中，控制催化氧化塔废水流速为1.3-5.6m3/min，亚铁盐按照20-38g/m3的速度投入催化氧化塔中，所述的催化氧化塔中在催化剂的作用下，双氧水将废水中的有机物氧化分解；
步骤四、调节pH值，碱液将废水pH值调节到7.2-8.5，絮凝沉淀后即可完成蒽醌法生产双氧水废水的预处理；
所述的催化剂为一种多孔担体负载催化剂，其制备方法如下：
步骤一:按照质量份数，将120-150份的质量百分比浓度为20％-30％硅溶胶，2.8-5.6份的硝酸铝，5-8份的硝酸铁，0.7-1.8份的硝酸铒，3.6-6.2份的氢氧化钠和5.2-8.6份的四甲基氢氧化铵加入到反应釜中，控温40-60℃反应1-5h，然后加入1-3.4份的硼酸钠，继续搅拌10-30min后加入到高压反应釜中，控温100-180℃，反应5-10h，然后过滤后干燥，在500-700℃煅烧3-8h，完成后降温到室温，粉碎成60-150目，得到多孔担体；
步骤二,将20-30份多孔担体、0.4-1.8份乙烯基三乙氧基硅烷,控温50-60℃反应20-40min,再加入1-4份的2,4,6-三丙烯氧基-1,3,5-三嗪、0.5-1.0份的四甲基二硅烷、0.01-0.1份的辛酸锡、0.01-0.05份的氯铂酸、100-120份的DMF、在反应釜中混合均匀，然后升温至70-80℃，反应1-4h，加入100-120份的水合肼搅拌均匀后将物料转移到水热反应釜中，在100-120℃下反应3-6h后冷却，过滤，洗涤，即可得到一种多孔担体负载催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种蒽醌法生产双氧水废水的预处理方法，其特征在于：所述的沉淀剂为生石灰或氢氧化钙。
3.根据权利要求1所述的一种蒽醌法生产双氧水废水的预处理方法，其特征在于：所述的亚铁盐为硫酸亚铁或氯化亚铁。
4.根据权利要求1所述的一种蒽醌法生产双氧水废水的预处理方法，其特征在于：所述的催化氧化塔中废水温度为50-65℃。
5.根据权利要求1所述的一种蒽醌法生产双氧水废水的预处理方法，其特征在于：所述的碱液为质量百分比浓度为10％-20％的氢氧化钠溶液。
6.根据权利要求1所述的一种蒽醌法生产双氧水废水的预处理方法，其特征在于：所述的催化氧化塔设置有废气处理装置。
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