CN113526739A - 一种脱硫废水中cod和氨氮的去除工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种脱硫废水中COD和氨氮的去除工艺，包括传统脱硫废水三联箱处理工艺的传统三联箱，所述传统三联箱的前端设置有氧化吸附单元，所述氧化吸附单元包括与传统三联箱连通的氧化吸附箱、用于定量添加固体高铁酸钾的高铁酸钾投加装置和用于定量添加吸附活性炭的粉末炭投加装置；脱硫废水在氧化吸附箱内与高铁酸钾和粉末炭混合反应后，进入传统脱硫废水三联箱工艺装置继续处理至达标排放。克服了现有技术的不足，在传统脱硫废水三联箱处理工艺的前端添加针对COD和氨氮的氧化吸附设备，进一步控制废水中COD和氨氮的含量，达到排放标准。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种脱硫废水中COD和氨氮的去除工艺。
背景技术
脱硫废水中含有大量的悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐、重金属、COD及氨氮等。现有脱硫废水处理的方法为三联箱工艺，三联箱工艺对于脱硫废水中的悬浮物、重金属离子去除效果良好，基本上可满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级排放标准的要求。
但对废水中溶解性的COD和氨氮的去除针对性不强，处理效果欠佳，导致脱硫废水并不能实现全水质的达标排放。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脱硫废水中COD和氨氮的去除工艺，克服了现有技术的不足，在传统脱硫废水三联箱处理工艺的前端添加针对COD和氨氮的氧化吸附设备，进一步控制废水中COD和氨氮的含量，达到排放标准。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种脱硫废水中COD和氨氮的去除工艺，包括传统脱硫废水三联箱处理工艺的传统三联箱，所述传统三联箱的前端设置有氧化吸附单元，所述氧化吸附单元包括与传统三联箱连通的氧化吸附箱、用于定量添加固体高铁酸钾的高铁酸钾投加装置和用于定量添加吸附活性炭的粉末炭投加装置；脱硫废水在氧化吸附箱内与高铁酸钾和粉末炭混合反应后，进入传统脱硫废水三联箱工艺装置继续处理至达标排放。
高铁酸钾是含有FeO4 2-的一种化合物，具有极强的氧化性，在酸性和碱性水溶液中的电极反应如下：
酸性介质：FeO4 2-+8H++3e→Fe3++4H2O E0＝2.2V
碱性介质：FeO4 2-+4H2O+3e→Fe(OH)3↓+5OH- E0＝0.72V
高铁酸钾中心原子Fe以六价存在，在酸性条件下和碱性条件下均有较高的氧化还原点位，其氧化性远大于氯气、次氯酸根、双氧水和臭氧，特别是在呈酸性的脱硫废水中氧化还原电位更高，可氧化去除脱硫废水中的COD、氨氮、铅、镉、硫等。
粉末活性炭是具有非常大比表面积的多孔物质，对废水中的COD、氨氮和重金属都有良好的吸附作用。活性炭的吸附可分为物理吸附和化学吸附。
①物理吸附：主要发生在活性炭去除液相和气相中杂质的过程中.活性炭的多孔结构提供了大量的表面积，从而使其非常容易达到吸收收集杂质的目的.就象磁力一样，所有的分子之间都具有相互引力.正因为如此，活性炭孔壁上的大量的分子可以产生强大的引力，从而达到将介质中的杂质吸引到孔径中的目的.必须指出的是，这些被吸附的杂质的分子直径必须是要小于活性炭的孔径，这样才可可能保证杂质被吸收到孔径中.这也就是为什么我们通过不断地改变原材料和活化条件来创造具有不同的孔径结构的活性炭，从而适用于各种杂质吸收的应用.
②化学吸附：除了物理吸附之外，化学反应也经常发生在活性炭的表面.活性炭不仅含碳，而且在其表面含有少量的化学结合、功能团形式的氧和氢，例如羧基、羟基、酚类、内脂类、醌类、醚类等.这些表面上含有地氧化物或络合物可以与被吸附的物质发生化学反应，从而与被吸附物质结合聚集到活性炭的表面.活性炭的吸附正是上述二种吸附综合作用的结果。
进一步，所述氧化吸附箱采用方形和圆形结构，平底，采用玻璃鳞片或FRP防腐，且防腐层厚度不低于2mm。
进一步，所述氧化吸附箱远离传统三联箱的一侧设置有用于输送脱硫废水的提升泵，所述提升泵通过管道与氧化吸附箱的上部连接。
进一步，所述氧化吸附箱还配备有混合搅拌器，所述混合搅拌器的驱动部安装在氧化吸附箱上，且其搅拌部延伸至氧化吸附箱的底部。
进一步，所述粉末炭的投加量与COD去除量的质量比2～5：1，高铁酸钾的投加量与氨氮去除量的质量比为0.2～0.5：1。
进一步，所述粉末炭的制备方法包括以下步骤：
S1、选用植物秸秆经过粉碎后筛分，放入恒温干燥箱中烘干6小时备用；
S2、将S1处理的秸秆粉末加入到碱性溶液中，然后在浸入催化剂中，再进行真空炭化处理，经水洗后得到秸秆活性炭；
S3、在水热反应釜中加入体积比近似1:1的秸秆活性炭与水进行水热化学反应，冷却至室温后在110℃下干燥2小时；
S4、取干燥后的活性炭用滴定管加水，边加边振荡，直到在容器壁上有明显的水不再被活性炭吸附；
S5、取一定量的氧化铁溶于水中，再滴加浓氨水，直至淡蓝色沉淀恰好完全溶解；将活性炭置于锥形瓶抽真空，同时将溶液滴加到活性炭上，边滴加边振荡，直至将溶液全部滴加完毕，静置24小时后用烘箱在110℃下干燥，然后在氮气保护下用管式炉煅烧，冷却至室温后进一步研磨，过筛后得到具有高脱硫性能的粉末炭。
进一步，S2中所述催化剂包括：氯化锌、HCl和水；其中氯化锌的浓度为55-75wt％；催化剂的pH值为2.5-4.5。
进一步，S2中真空炭化处理的方法包括：将原料放入真空炉中，并抽真空加热干燥；微波碳化；以及升温活化；其中，加热干燥的温度为250-300℃，干燥时间为20-30min，微波的功率400-550W，辐射时间为20-30min，所述升温活化的温度为850-1000℃，活化时间为2-4小时。
进一步，S5中氧化铁的添加量为活性炭总质量的2％-8％。
本发明与现有技术相比较，具有以下有益效果：
1、本发明通过在在传统脱硫废水三联箱处理工艺的前端添加针对COD和氨氮的氧化吸附设备，利用高铁酸钾和粉末活性炭的协同作用，进一步控制废水中COD和氨氮的含量，达到排放标准。
2、本发明采用高脱硫性能的活性炭粉末作为吸附剂，同时具有较好的还原特性，可以有效的降低企业成本，提高吸附效率。
附图说明
图1为一种脱硫废水中COD和氨氮的去除工艺的设备示意图。
图中：1、提升泵；2、氧化吸附箱；3、高铁酸钾投加装置；4、粉末炭投加装置；5、混合搅拌器；6、传统三联箱。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例公开一种脱硫废水中COD和氨氮的去除工艺，包括传统脱硫废水三联箱处理工艺的传统三联箱6，传统三联箱6的前端设置有氧化吸附单元，氧化吸附单元包括与传统三联箱6连通的氧化吸附箱2、用于定量添加固体高铁酸钾的高铁酸钾投加装置3和用于定量添加吸附活性炭的粉末炭投加装置4，粉末炭的投加量与COD去除量的质量比2：1，高铁酸钾的投加量与氨氮去除量的质量比为0.2：1；脱硫废水在氧化吸附箱2内与高铁酸钾和粉末炭混合反应后，进入传统脱硫废水三联箱工艺装置继续处理至达标排放。
高铁酸钾是含有FeO42-的一种化合物，具有极强的氧化性，在酸性和碱性水溶液中的电极反应如下：
酸性介质：FeO4 2-+8H++3e→Fe3++4H2O E0＝2.2V
碱性介质：FeO42-+4H2O+3e→Fe(OH)3↓+5OH- E0＝0.72V
高铁酸钾中心原子Fe以六价存在，在酸性条件下和碱性条件下均有较高的氧化还原点位，其氧化性远大于氯气、次氯酸根、双氧水和臭氧，特别是在呈酸性的脱硫废水中氧化还原电位更高，可氧化去除脱硫废水中的COD、氨氮、铅、镉、硫等。
粉末活性炭是具有非常大比表面积的多孔物质，对废水中的COD、氨氮和重金属都有良好的吸附作用。活性炭的吸附可分为物理吸附和化学吸附。
①物理吸附：主要发生在活性炭去除液相和气相中杂质的过程中.活性炭的多孔结构提供了大量的表面积，从而使其非常容易达到吸收收集杂质的目的.就象磁力一样，所有的分子之间都具有相互引力.正因为如此，活性炭孔壁上的大量的分子可以产生强大的引力，从而达到将介质中的杂质吸引到孔径中的目的.必须指出的是，这些被吸附的杂质的分子直径必须是要小于活性炭的孔径，这样才可可能保证杂质被吸收到孔径中.这也就是为什么我们通过不断地改变原材料和活化条件来创造具有不同的孔径结构的活性炭，从而适用于各种杂质吸收的应用.
②化学吸附：除了物理吸附之外，化学反应也经常发生在活性炭的表面.活性炭不仅含碳，而且在其表面含有少量的化学结合、功能团形式的氧和氢，例如羧基、羟基、酚类、内脂类、醌类、醚类等.这些表面上含有地氧化物或络合物可以与被吸附的物质发生化学反应，从而与被吸附物质结合聚集到活性炭的表面.活性炭的吸附正是上述二种吸附综合作用的结果。
进一步，氧化吸附箱2采用方形和圆形结构，平底，采用玻璃鳞片或FRP防腐，且防腐层厚度不低于2mm。
进一步，氧化吸附箱2远离传统三联箱6的一侧设置有用于输送脱硫废水的提升泵1，提升泵1通过管道与氧化吸附箱2的上部连接。
进一步，氧化吸附箱2还配备有混合搅拌器5，混合搅拌器5的驱动部安装在氧化吸附箱2上，且其搅拌部延伸至氧化吸附箱2的底部。
本实施例对脱硫废水进行处理后，检测结果显示COD的去除率为83.67％，氨氮的去除率为73.19％。
实施例2
本实施例与实施例1的工艺基本一致，唯有区别的是：粉末炭的投加量与COD去除量的质量比3.5：1，高铁酸钾的投加量与氨氮去除量的质量比为0.35：1。
本实施例对脱硫废水进行处理后，检测结果显示COD的去除率为85.12％，氨氮的去除率为74.69％。
实施例3
本实施例与实施例1的工艺基本一致，唯有区别的是：粉末炭的投加量与COD去除量的质量比5：1，高铁酸钾的投加量与氨氮去除量的质量比为0.5：1。
本实施例对脱硫废水进行处理后，检测结果显示COD的去除率为85.85％，氨氮的去除率为76.94％。
实施例4
本实施例公开了高脱硫性能粉末炭的制备方法，包括以下步骤：
S1、选用植物秸秆经过粉碎后筛分，放入恒温干燥箱中烘干6小时备用；
S2、将S1处理的秸秆粉末加入到碱性溶液中，然后在浸入催化剂中，催化剂包括：氯化锌、HCl和水，其中氯化锌的浓度为55-75wt％，催化剂的pH值为2.5-4.5；将原料放入真空炉中，并抽真空加热干燥；微波碳化；以及升温活化；其中，加热干燥的温度为250-300℃，干燥时间为20-30min，微波的功率400-550W，辐射时间为20-30min，所述升温活化的温度为850-1000℃，活化时间为2-4小时；经水洗后得到秸秆活性炭；
S3、在水热反应釜中加入体积比近似1:1的秸秆活性炭与水进行水热化学反应，冷却至室温后在110℃下干燥2小时；
S4、取干燥后的活性炭用滴定管加水，边加边振荡，直到在容器壁上有明显的水不再被活性炭吸附；
S5、取活性炭总量2％的氧化铁溶于水中，再滴加浓氨水，直至淡蓝色沉淀恰好完全溶解；将活性炭置于锥形瓶抽真空，同时将溶液滴加到活性炭上，边滴加边振荡，直至将溶液全部滴加完毕，静置24小时后用烘箱在110℃下干燥，然后在氮气保护下用管式炉煅烧，冷却至室温后进一步研磨，过筛后得到具有高脱硫性能的粉末炭。
采用本实施例制备的粉末炭配合实施例1所公开的工艺，检测结果显示COD的去除率为89.57％。
实施例5
本实施例的粉末炭制备方法与实施例4基本一致，唯有区别的是：氧化铁的添加量为活性炭总量的5％。
本实施例对脱硫废水进行处理后，检测结果显示COD的去除率为92.73％。
实施例6
本实施例的粉末炭制备方法与实施例4基本一致，唯有区别的是：氧化铁的添加量为活性炭总量的8％。
本实施例对脱硫废水进行处理后，检测结果显示COD的去除率为89.96％。
综上所述，本发明所提出的工艺能够有效的对脱硫废水中的COD和氨氮进行氧化吸附，同时采用高脱硫性能的活性炭，进一步提高其COD的去除效率，还便于还原使用。
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。
Claims (9)
1.一种脱硫废水中COD和氨氮的去除工艺，包括传统脱硫废水三联箱处理工艺的传统三联箱，其特征在于：所述传统三联箱的前端设置有氧化吸附单元，所述氧化吸附单元包括与传统三联箱连通的氧化吸附箱、用于定量添加固体高铁酸钾的高铁酸钾投加装置和用于定量添加吸附活性炭的粉末炭投加装置；脱硫废水在氧化吸附箱内与高铁酸钾和粉末炭混合反应后，进入传统脱硫废水三联箱工艺装置继续处理至达标排放。
2.根据权利要求1所述的一种脱硫废水中COD和氨氮的去除工艺，其特征在于：所述氧化吸附箱采用方形和圆形结构，平底，采用玻璃鳞片或FRP防腐，且防腐层厚度不低于2mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种脱硫废水中COD和氨氮的去除工艺，其特征在于：所述氧化吸附箱远离传统三联箱的一侧设置有用于输送脱硫废水的提升泵，所述提升泵通过管道与氧化吸附箱的上部连接。
4.根据权利要求3所述的一种脱硫废水中COD和氨氮的去除工艺，其特征在于：所述氧化吸附箱还配备有混合搅拌器，所述混合搅拌器的驱动部安装在氧化吸附箱上，且其搅拌部延伸至氧化吸附箱的底部。
5.根据权利要求1所述的一种脱硫废水中COD和氨氮的去除工艺，其特征在于：所述粉末炭的投加量与COD去除量的质量比2～5：1，高铁酸钾的投加量与氨氮去除量的质量比为0.2～0.5：1。
6.根据权利要求5所述的一种脱硫废水中COD和氨氮的去除工艺，其特征在于：所述粉末炭的制备方法包括以下步骤：
S1、选用植物秸秆经过粉碎后筛分，放入恒温干燥箱中烘干6小时备用；
S2、将S1处理的秸秆粉末加入到碱性溶液中，然后在浸入催化剂中，再进行真空炭化处理，经水洗后得到秸秆活性炭；
S3、在水热反应釜中加入体积比近似1:1的秸秆活性炭与水进行水热化学反应，冷却至室温后在110℃下干燥2小时；
S4、取干燥后的活性炭用滴定管加水，边加边振荡，直到在容器壁上有明显的水不再被活性炭吸附；
S5、取一定量的氧化铁溶于水中，再滴加浓氨水，直至淡蓝色沉淀恰好完全溶解；将活性炭置于锥形瓶抽真空，同时将溶液滴加到活性炭上，边滴加边振荡，直至将溶液全部滴加完毕，静置24小时后用烘箱在110℃下干燥，然后在氮气保护下用管式炉煅烧，冷却至室温后进一步研磨，过筛后得到具有高脱硫性能的粉末炭。
7.根据权利要求6所述的一种脱硫废水中COD和氨氮的去除工艺，其特征在于：S2中所述催化剂包括：氯化锌、HCl和水；其中氯化锌的浓度为55-75wt％；催化剂的pH值为2.5-4.5。
8.根据权利要求6所述的一种脱硫废水中COD和氨氮的去除工艺，其特征在于：S2中真空炭化处理的方法包括：将原料放入真空炉中，并抽真空加热干燥；微波碳化；以及升温活化；其中，加热干燥的温度为250-300℃，干燥时间为20-30min，微波的功率400-550W，辐射时间为20-30min，所述升温活化的温度为850-1000℃，活化时间为2-4小时。
9.根据权利要求6所述的一种脱硫废水中COD和氨氮的去除工艺，其特征在于：S5中氧化铁的添加量为活性炭总质量的2％-8％。
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