CN113149345A - 废水处理装置和废水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废水处理装置和废水处理方法，该废水处理装置包括沉降室、中和室、除氧室、第一厌氧池和第二厌氧池，其中，沉降室用于除去废水中的固体污染物；中和室与所述沉降室连通，以调节废水的pH值至中性；除氧室与所述中和室连通，用于去除废水中的溶解氧；第一厌氧池与所述除氧室连通，以去除废水中的硝酸根；第二厌氧池与所述第一厌氧池连通，以去除废水中的金属离子。在本发明提供的实施例中，废水依次通过沉降室、中和室、除氧室及第一厌氧池，能够为后续去除铀等金属离子奠定基础，最后经过上述处理后的废水通入第二厌氧池内，废水中的铀等金属离子会被有效的去除掉，从而避免该废水对地下水环境和土壤造成极大的威胁。

Description

废水处理装置和废水处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种废水处理装置和废水处理方法。
背景技术
随着化石能源的不断消耗，会导致能源枯竭，因此，需要大力发展新能源。其中，核电能源作为新能源之一，被广泛用于发电。核电站所用的燃料是铀，铀是一种很重的金属，而用铀制成的核燃料在反应堆的设备内发生裂变而产生大量热能，再用处于高压力下的水把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动气轮机带着发电机一起旋转，电就源源不断地产生出来，并通过电网送到四面八方。
然而，核燃料中铀在开采、冶炼及反应堆内反应的过程中会产生大量的含铀的放射性废水，该放射性废水会对地下水环境及土壤造成极大的威胁。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的就是提供一种废水处理装置和废水处理方法，以解决现有技术含铀的放射性废水会对地下水环境和土壤造成极大威胁的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种废水处理装置，该废水处理装置包括：
沉降室，用于除去废水中的固体污染物；
中和室，与所述沉降室连通，以调节废水的pH值至中性；
除氧室，与所述中和室连通，所述除氧室内填充有催化剂，以促进通入的还原剂与溶解氧反应实现去除废水中的溶解氧；
第一厌氧池，与所述除氧室连通，以去除废水中的硝酸根；
第二厌氧池，与所述第一厌氧池连通，所述第二厌氧池内包含有硫酸盐还原菌，以去除废水中的金属离子。
在一种可能的实施方案中，所述还原剂包含氢气，所述催化剂为负载Pd的催化剂。
在一种可能的实施方案中，所述催化剂包括氧化铝、活性炭及氧化硅。
在一种可能的实施方案中，所述催化剂的粒径为0.5-100mm。
在一种可能的实施方案中，所述除氧室为固定床反应器。
在一种可能的实施方案中，所述中和室采用氢氧化钠、氢氧化钾及氢氧化钙来调节废水的pH值至中性。
在一种可能的实施方案中，所述第一厌氧池池内包含有反硝化菌。
在一种可能的实施方案中，所述硫酸盐还原菌选自脱硫弧菌属、脱硫肠状菌属、脱硫单胞菌属、热脱硫杆菌属、脱硫叶菌属、脱硫菌属、脱硫球菌属、脱硫线菌属、脱硫八叠球菌属和脱硫杆菌属中的至少一种。
第二方面，本发明实施例还提供了一种废水处理方法，,所述废水处理方法使用了上述任一项实施方案中所述的废水处理装置。
本发明的实施方案，至少具有如下优势：
本发明提供的废水处理装置，包括沉降室、中和室、除氧室、第一厌氧池和第二厌氧池，其中，废水依次通过沉降室、中和室、除氧室及第一厌氧池，能够为后续去除铀等金属离子奠定基础，最后经过上述处理后的废水通入第二厌氧池内，废水中的铀等金属离子会被有效的去除掉，从而避免该废水对地下水环境和土壤造成极大的威胁。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的废水处理装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的废水处理方法的流程示意图。
附图标记说明；
10-废水处理装置；
11-沉降室；
12-中和室；
13-除氧室；
14-第一厌氧池；
15-第二厌氧池。
具体实施方案
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，都属于本发明保护的范围。
以下提供了对本文中使用的一些术语的定义。除非另作限定，本文中使用的所有科技术语具有与本公开所属领域的技术人员通常所理解的相同的含义。
本文中使用的“异化还原”指的是作为电子传递链中末端电子受体的物质的还原。异化还原与同化还原不同，后者涉及到摄取营养物过程中的物质的还原。
本文中使用的“硫酸盐还原菌”和“SRB”指的是在将硫酸盐还原为硫化物，尤其是该硫化物为硫化氢时，由有机化合物或分子氢的氧化而获得能量的细菌和古细菌。
参照图1，本发明实施例提供了一种废水处理装置，该废水处理装置10包括：沉降室11、中和室12、除氧室13、第一厌氧池14和第二厌氧池15。
其中，沉降室11可以通过自然沉降的方式除去废水中的固体污染物，该固体污染物可以包括污泥和漂浮物。为了能够便于观察沉降室11内固定沉积物的情况，可以将沉降室设置为透明的容器。
在一种可能的实施方案中，也可以在沉降室11内安装传感器，以提示其内部污泥沉降的情况。具体的，该传感器可以为压力传感器、应用声纳技术的超声换能器。
此外，沉降室11内还可以设置过滤网，以截留漂浮物。
在对废水进行处理时，发现废水的pH值对厌氧池的处理有一定的影响，因此，需要将废水的pH值控制在中性，从而能够使废水在厌氧池中得到有效的处理。
在此还需要说明的是，中和室12设置在除氧室13之前，避免碱性溶液的氧气影响后续废水的处理。
在调节废水的pH的过程中，通常会通过pH计或pH试纸来测量废水的pH值，然后计算需要加入的碱性溶液。在一种可能的实施方案中，碱性溶液可以但不限于氢氧化钠、氢氧化钾及氢氧化钙中的至少一种。
在调节废水pH值之后，再通入至除氧室13内以将废水中的溶解氧除去，以避免溶解氧影响第一厌氧池14和第二厌氧池15对废水的处理。在一种可能的实施方案中，除氧室13可以采用固定床反应器，并且该固定床反应器内填充有催化剂，并且该催化剂能够促进还原剂与溶解氧反应，进而除去废水中的溶解氧。
在一种可能的实施方案中，还原剂优选氢气(H2)，而催化剂可以为负载Pd的催化剂，该催化剂为具有较大表面积的载体，进而能够负载较多的Pd，从而能够有效的促进氢气与氧气反应生成水。而且，氢气和氧气在负载Pd的催化剂的作用下无需加热，即可反应生成水，从而降低了处理成本。
在一种可能的实施方案中，催化剂载体可以包括氧化铝、活性炭及氧化硅。对于负载Pd的方法，可以是本领域技术人员所熟知的任何一种负载方法，在此不再赘述。
另外，在一种可能的实施方式中，催化剂的粒径为0.5-100mm。示例性的，该催化剂的粒径可以但不限于为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mm、10mm、10.5mm、11mm、11.5mm、12mm、12.5mm、13mm、13.5mm、14mm、14.5mm、15mm、15.5mm、16mm、16.5mm、17mm、17.5mm、18mm、18.5mm、19mm、19.5mm、20mm、20.5mm、21mm、21.5mm、22mm、22.5mm、23mm、23.5mm、24mm、24.5mm、25mm、25.5mm、26mm、26.5mm、27mm、27.5mm、28mm、28.5mm、29mm、29.5mm、30mm、30.5mm、31mm、31.5mm、32mm、32.5mm、33mm、33.5mm、34mm、34.5mm、35mm、35.5mm、36mm、36.5mm、37mm、37.5mm、38mm、38.5mm、39mm或39.5mm-50mm、或50.5mm-70mm、或70.5mm-100mm。
在经过除氧后的废水通入第一厌氧池14内，以除去废水中的硝酸根。通过实验发现，硝酸根影响铀等金属离子的去除。因此，在一种可能的实施方式中，通过生物脱氮来去除硝酸根，该生物脱氮通常采用反硝化细菌进行的，该反硝化菌可以将硝酸根或亚硝酸根转化成氮气。进一步的，上述反硝化菌可以但不限于选自反硝化杆菌、斯氏杆菌、萤气极毛杆菌。
进一步的，生物脱氮处理的温度为25-35℃，脱氮处理的时间为2-6h。
最后，除去硝酸根的废水通入第二厌氧池15内，以除去铀等金属离子。
具体的，该第二厌氧池15内包含有硫酸盐还原菌，该硫酸盐还原菌可以将硫酸根还原成硫化氢，进一步的，硫化氢可以与废水中的金属离子反应生成硫化物沉淀，进而可以有效的将废水中的金属离子去除。
在一种可能的实施方案中，上述硫酸盐还原菌选自脱硫弧菌属、脱硫肠状菌属、脱硫单胞菌属、热脱硫杆菌属、脱硫叶菌属、脱硫菌属、脱硫球菌属、脱硫线菌属、脱硫八叠球菌属和脱硫杆菌属中的至少一种。
在本发明的具体实施方案中，上述硫酸盐还原菌选自脱硫弧菌属，该脱硫弧菌属可以将废水中可溶性的六价铀或铀酰(UO2 2+)转变成难溶的四价铀或晶质铀矿(其主要成分为UO2)。
第二方面，本发明实施例还提供了一种废水处理方法，所述废水处理方法使用了上述任一项实施方案中所述的废水处理装置。
具体的，参照图2，废水处理方法包括如下步骤：
S101：将废水通入沉降室内通过自然沉降的方式，将废水与固体分离；
S102：将固液分离后的废水通入中和室内，通过碱性溶液调节pH值至中性；
S103：将中性的废水通入除氧室内，通过向除氧室内通入氢气，并在除氧室内负载Pd的催化剂的作用下，氢气与氧气反应生成水，以除去废水中的溶解氧；
S104：除去溶解氧的废水通入第一厌氧池中，通过生物脱氮去除硝酸根；
S105：去除硝酸根后的废水在通入第二厌氧池中，通过硫酸盐还原菌以有效地去除废水中的金属离子。
以下，通过具体实施例对本发明的废水处理方法进行详细的介绍。
如无特别说明，以下实施例中所用化学材料及仪器，均为常规化学材料及常规仪器，均可商购获得。
实施例1
本实施例提供了一种废水处理方法，其中，废水中溶解氧的浓度为5mg/L，8mg/LCu2+，4mg/LPd2+，20mg/LUO2 2+，10mg/LSO4 2-，8mg/LNO3 -，该处理方法包括如下步骤：
S101：将10L铀矿废水通入沉降室内通过自然沉降的方式，将废水与固体分离；
S102：将固液分离后的废水通入中和室内，通过氢氧化钠调节pH值至7.0；
S103：将中性的废水通入除氧室内，通过向除氧室内通入氢气，并在除氧室内负载Pd的氧化铝(粒径大约为10mm)的作用下，氢气与氧气反应生成水，以除去废水中的溶解氧；
S104：除去溶解氧的废水通入第一厌氧池中，通过反硝化菌去除硝酸根；其温度为25℃，时间为2h，得到去除硝酸根的废水；
S105：去除硝酸根后的废水在通入第二厌氧池中，通过脱硫弧菌以有效地去除废水中的金属离子得到净化后的废水。
经检测，净化后的废水中，溶解氧的浓度为0mg/L，0.15mg/LCu2+，0.1mg/LPd2+，0.08mg/LUO2 2+，0.09mg/LSO4 2-，0.08mg/LNO3 -。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：催化剂为负载Pd的活性炭。
经检测，净化后的废水中，溶解氧的浓度为0.002mg/L，0.11mg/LCu2+，0.09mg/LPd2 +，0.09mg/LUO2 2+，0.10mg/LSO4 2-，0.09mg/LNO3 -。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：催化剂为负载Pd的氧化硅。
经检测，净化后的废水中，溶解氧的浓度为0.001mg/L，0.05mg/LCu2+，0.075mg/LPd2+，0.05mg/LUO2 2+，0.08mg/LSO4 2-，0.065mg/LNO3 -。
最后应说明的是：以上各实验例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实验例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实验例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实验例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种废水处理装置，其特征在于，所述废水处理装置包括：
沉降室，用于除去废水中的固体污染物；
中和室，与所述沉降室连通，以调节废水的pH值至中性；
除氧室，与所述中和室连通，所述除氧室内填充有催化剂，以促进通入的还原剂与溶解氧反应实现去除废水中的溶解氧；
第一厌氧池，与所述除氧室连通，以去除废水中的硝酸根；
第二厌氧池，与所述第一厌氧池连通，所述第二厌氧池内包含有硫酸盐还原菌，以去除废水中的金属离子。
2.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于，所述还原剂包含氢气，所述催化剂为负载Pd的催化剂。
3.根据权利要求2所述的废水处理装置，其特征在于，所述催化剂包括氧化铝、活性炭及氧化硅。
4.根据权利要求3所述的废水处理装置，其特征在于，所述催化剂的粒径为0.5-100mm。
5.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于，所述除氧室为固定床反应器。
6.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于，所述中和室采用氢氧化钠、氢氧化钾及氢氧化钙来调节废水的pH值至中性。
7.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于，所述第一厌氧池池内包含有反硝化菌。
8.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于，所述硫酸盐还原菌选自脱硫弧菌属、脱硫肠状菌属、脱硫单胞菌属、热脱硫杆菌属、脱硫叶菌属、脱硫菌属、脱硫球菌属、脱硫线菌属、脱硫八叠球菌属和脱硫杆菌属中的至少一种。
9.一种废水处理方法，其特征在于，所述废水处理方法使用了权利要求1-8任一项所述的废水处理装置。
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