CN115259515A - 一种高浓废液处理系统和处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高浓废液处理系统和处理方法。本发明采用以“三维电催化氧化技术+微涡流混凝沉淀+低温单效蒸发技术”为核心的高浓废液处理工艺对高浓废液进行预处理，提高了高浓废液的可生化性，实现了高浓废液的减量化处置，降低了后续生化处置难度和成本。本发明工艺满足了水质成分复杂、不稳定、有毒有害难降解、大分子有机污染物浓度高、色度高、盐度大、恶臭和可生化性较差的高浓废液的处理要求，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及一种高浓废液处理系统和处理方法。
背景技术
高浓废液主要产自焦化行业、制药行业、石化/油类行业、纺织/印染行业、化工行业、油漆行业等，每年高浓废液平均产生量约为5亿吨，而且逐年递增。高浓废液是一种难降解的高浓度有机废废液，具有成分复杂、不稳定、有毒有害难降解、大分子有机污染物浓度高、色度高、盐度大、恶臭和可生化性较差等特点，同时COD和BOD5值波动大，冲击负荷大，BOD5/COD值差异大。
目前，高浓废液比较成熟的处置方式有焚烧、膜分离以及生化等方法，其中焚烧和膜分离技术成本较高，且焚烧会产生二噁英等有毒物质，存在二次污染，膜分离技术会产生浓缩液，不能实现零排放；生化法虽然处置成本较低，但高浓废液由于生化性较低，直接进行生化处置效果较差。因此，将高浓废液进行预处理后，降低BOD5/COD值，提高其可生化性，同时对高浓废液进行减量化，再进行生化处置是一种比较经济、绿色的方法。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供了一种高浓废液处理系统和处理方法。
第一方面，本申请提供一种高浓废液处理系统，是采用以下技术方案得以实现的。
一种高浓废液处理系统，包括电催化氧化单元和蒸发单元；所述电催化氧化单元包括依次连接的催化还原罐、电催化氧化撬、混凝沉淀撬、袋式过滤器和第一缓冲罐；所述混凝沉淀撬进水口设有微涡流混凝器，混凝沉淀撬出水口还通过管道与电催化氧化撬的进水口连接；所述蒸发单元包括依次连接的单效蒸发撬、除磷罐和第二缓冲罐；所述单效蒸发撬的进水口与第一缓冲罐出水口连接，单效蒸发撬的浓缩液出口还与混凝沉淀撬的进水口连接。
进一步的，所述催化还原罐内设有搅拌装置，并有反应所需的多金属填料(含Pt、Mn、Fe等)，用于打破高浓废液中高分子有机物。
进一步的，电催化氧化撬的电解槽由10个圆筒形电解槽并联而成，每个电解槽均设有搅拌装置；电极为三维电极体系，粒子电极为金属氧化物MnO2或PbO2中的一种，优选为MnO2。
进一步的，所述袋式过滤器中滤袋的孔径为20-600um，优选为30um。
进一步的，所述单效蒸发撬包括反应釜、气液分离罐、冷凝器、集水罐和射流泵；所述反应釜蒸汽出口与气液分离罐进口连接，气液分离罐出口与冷凝器蒸汽进口连接，冷凝器出水口与集水罐连接；反应釜浓缩液出口与混凝沉淀撬进水口连接。
进一步的，所述除磷罐内设有搅拌装置。
第二方面，本申请提供一种高浓废液处理方法，是采用以下技术方案得以实现的。
一种高浓废液处理方法，包括以下步骤：
S1.将高浓废液打入催化还原罐进行催化反应，浓硫酸调节pH并加入第一催化剂，反应一段时间；
S2.将步骤S1处理后的高浓废液打入电催化氧化撬进行电解，浓硫酸调节pH并加入第二催化剂，电解一段时间；
S3.将步骤S2处理后的废液打入微涡流混凝器，与碱液、PAC和PAM混合后进入混凝沉淀撬，根据上清液水质指标将上清液打入电催化氧化撬进行二次电解，或进入袋式过滤器进行过滤；
S4.将袋式过滤器的出水打入第一缓冲罐进行储存，再将废液打入单效蒸发撬进行蒸发，蒸发母液回到混凝沉淀撬进行再次处置，蒸发出水进入除磷罐进行除磷，所得上清液进入第二缓冲罐。
进一步的，所述高浓废液的COD浓度不超过320000mg/L、总磷浓度不超过25000mg/L。
进一步的，步骤S1中，催化还原罐的pH为4-6、反应时间为1.5-3.5h、第一催化剂的使用量为0.1％-0.5％。
进一步的，步骤S1中，第一催化剂为多金属催化氧化剂(以铁粉和炭为主要成分，以银、铜、钯、钛以及其他金属为辅助材料，通过挤压成型、切割、造粒、抛光以及高温熔融等步骤，制得高效多金属催化氧化填料)。
进一步的，步骤S2中，电催化氧化撬的pH为4-6、反应时间为2-6h、第二催化剂使用量为0.1％-0.3％。
进一步的，步骤S2中，第二催化剂为双氧水。
进一步的，步骤S3中，混凝沉淀撬中废液的pH为8-10，PAC和PAM的使用量分别为0.1％-0.2％和0.1％-0.5％，混凝沉淀静置时间为3-6h。
进一步的，步骤S3中，经混凝沉淀撬处理后，若上清液COD≥20000mg/L，返回电催化氧化撬进行二次电解；若上清液COD＜20000mg/L，进入袋式过滤器进行过滤。
进一步的，步骤S4中，单效蒸发撬中反应釜蒸发压力为0.6-1.1atm、蒸发温度为45-70℃；除磷剂的使用量为0.5％-1％。
进一步的，步骤S4中，除磷剂选用以铁离子为核心的多羟基多络合体复合无机高分子。
本申请具有以下有益效果。
本发明提供的高浓废液处理系统和处理方法可以破坏高浓废液中难降解的高分子有机物，提高BOD5/COD值和废液的可生化性，同时实现高浓废液的减量化，降低后续生化处置的难度和成本。
附图说明
图1是本发明处理系统的连接关系图；
图2是本发明电催化氧化撬的俯视图；
图3是本发明电催化氧化撬的主视图；
图4是本发明单效蒸发撬的结构示意图。
其中，1.泵；2.浓硫酸罐；3.第一催化剂罐；4.催化还原罐；5.浓硫酸罐；6.第二催化剂罐；7.电催化氧化撬；8.碱液罐；9.PAC罐；10.PAM罐；11.微涡流混凝器；12.混凝沉淀撬；13.袋式过滤器；14.第一缓冲罐；15.单效蒸发撬；151.反应釜；152.气液分离罐；153.冷凝器；154.集水罐；155.射流泵；16.除磷罐；17.第二缓冲罐。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本专利申请进行进一步的说明。
本申请的除磷剂购自苏州湛清环保科技有限公司，SPT-P5；
本申请采用的第一催化剂的成分参见专利号为201911106296.4的中国发明专利申请。具体的，所述第一催化剂包括亚硫酸铁10％，高氯酸钾10％，高锰酸钾5％，碳酸氢钠10％，复合酸40％，聚丙烯酰胺25％。
如图1所示，一种高浓废液处理系统，包括电催化氧化单元和蒸发单元。
所述电催化氧化单元包括催化还原罐4，催化还原罐4内设有搅拌装置，并有反应所需的多金属填料(含Pt、Mn、Fe等)。高浓废液通过泵1打进催化还原罐4，催化还原罐4还通过管道与浓硫酸罐2和第一催化剂罐3连接。
催化还原罐4的出水口与电催化氧化撬7的进水口连接，在催化还原罐4和电催化氧化撬7之间还设有浓硫酸罐5和第二催化剂罐6；
所述电催化氧化撬7的电解槽由10个圆筒形电解槽并联而成(图2、3)，每个电解槽均设有搅拌装置；电极为三维电极体系，粒子电极为金属氧化物MnO2。
电催化氧化撬7的出水口与混凝沉淀撬12的进水口连接，混凝沉淀撬12的进水口还设有微涡流混凝器11，微涡流混凝器11与碱液罐8、PAC罐9和PAM罐10连接，用于药剂和进水的充分混合；混凝沉淀撬12的出水口设置三通，出水分别与电催化氧化撬7的进水口和袋式过滤器13的进水口连接。
袋式过滤器13的滤袋孔径为30um，袋式过滤器13的出水口与第一缓冲罐14连接。
所述蒸发单元包括单效蒸发撬15，单效蒸发撬15包括反应釜151、气液分离罐152、冷凝器153、集水罐154和射流泵155；所述反应釜151蒸汽出口与气液分离罐152进口连接，气液分离罐152出口与冷凝器153蒸汽进口连接，冷凝器153出水口与集水罐154连接；反应釜151浓缩液出口与混凝沉淀撬12进水口连接。
所述蒸发单元还包括除磷罐16和第二缓冲罐17；除磷罐16内设有搅拌装置。
实施例1
本实施例中高浓废液的COD浓度为155600mg/L，总磷浓度为18600mg/L。
一种高浓废液处理方法，包括如下步骤：
1)高浓废液通过泵1打进催化还原罐4进行催化反应，该过程需要采用浓硫酸进行调节pH为4.5，并加入0.5％(v/v)第一催化剂，反应2h后通过潜水泵将高浓废液打进电催化氧化撬7进行电解，该过程需要采用浓硫酸进行调节pH为5，同时加入电解所需的0.3％(v/v)双氧水，电解4h后，采用泵将废液打进微涡流混凝器11，PAC(0.1％)和PAM(0.2％)混合后进入混凝沉淀撬12，混凝沉淀撬12的pH调节为8，充分反应沉淀4h，上清液(COD为16700mg/L)进入袋式过滤器13进行过滤；
2)袋式过滤器13出水通过泵打进第一缓冲罐14进行储存，再通过泵将废液打进单效蒸发撬15进行蒸发，蒸发压力为0.8atm，蒸发温度为60℃，蒸发母液通过泵回到混凝沉淀撬12进行再次处置，蒸发出水进入除磷罐16进行除磷，该过程需要加入除磷剂(0.5％)，搅拌静置后上清液进入第二缓冲罐17。
3)检测最终出水COD、总磷及减量化指标。实验结果见表1。
实施例2
本实施例中高浓废液COD浓度为284800mg/L，总磷浓度为17100mg/L。
一种高浓废液处理方法，包括如下步骤：
1)高浓废液通过泵1打进催化还原罐4进行催化反应，该过程需要采用浓硫酸进行调节pH为5.5，并加入0.3％(v/v)第一催化剂，反应2.5h后通过潜水泵将高浓废液打进电催化氧化撬7进行电解，该过程需要采用浓硫酸进行调节pH为4，同时加入电解所需的0.2％(v/v)双氧水，电解3h后，采用泵将废液打进微涡流混凝器11，PAC(0.2％)和PAM(0.4％)混合后进入混凝沉淀撬12，混凝沉淀撬12的pH调节为9，充分反应沉淀3h，检测出上清液COD为67200mg/L，再将上清液打入电催化氧化氧化撬7进行二次电解(与一次电解条件相同)，电解2h后，再采用泵将废液打进微涡流混凝器11，PAC(0.2％)和PAM(0.4％)混合后进入混凝沉淀撬12，混凝沉淀撬12的pH调节为9，充分反应沉淀3h，检测出上清液COD为9500mg/L，上清液进入袋式过滤器13进行过滤；
2)袋式过滤器13出水通过泵打进第一缓冲罐14进行储存，再通过泵将废液打进单效蒸发撬15进行蒸发，蒸发压力为0.7atm，蒸发温度为50℃，蒸发母液通过泵回到混凝沉淀撬12进行再次处置，蒸发出水进入除磷罐16进行除磷，该过程需要加入除磷剂(0.7％)，搅拌静置后上清液进入第二缓冲罐17。
3)检测最终出水COD、总磷及减量化指标。实验结果见表1。
表1实施例1和实施例2COD和总磷去除效果
实施例3：
取某生化池的厌氧活性污泥和好养活性污泥，采用实施例1和2的方法进行处理，最终出水进行生化性评估。厌氧环节采用生化小试设备封闭搅拌48h进行厌氧处理，好氧环节进行72h曝气，检测最终出水COD和总磷的含量。实验结果见表2。
表2实施例3COD和总磷去除效果
由表1和表2可以看出，本发明高浓废液处理方法可以极大降低高浓废液的COD和总磷含量，实现高浓废液的高度减量化，废液可生化性得到极大提高。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高浓废液处理系统，其特征在于：包括电催化氧化单元和蒸发单元；所述电催化氧化单元包括依次连接的催化还原罐(4)、电催化氧化撬(7)、混凝沉淀撬(12)、袋式过滤器(13)和第一缓冲罐(14)；所述混凝沉淀撬(12)进水口设有微涡流混凝器(11)，混凝沉淀撬(12)出水口还通过管道与电催化氧化撬(7)的进水口连接；所述蒸发单元包括依次连接的单效蒸发撬(15)、除磷罐(16)和第二缓冲罐(17)；所述单效蒸发撬(15)的进水口与第一缓冲罐(14)出水口连接，单效蒸发撬(15)的浓缩液出口还与混凝沉淀撬(12)的进水口连接。
2.根据权利要求1所述的一种高浓废液处理系统，其特征在于：电催化氧化撬(7)的电解槽由10个圆筒形电解槽并联而成，每个电解槽均设有搅拌装置；电极为三维电极体系，粒子电极为金属氧化物MnO2或PbO2中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种高浓废液处理系统，其特征在于：所述袋式过滤器(13)中滤袋的孔径为20-600um。
4.根据权利要求1所述的一种高浓废液处理系统，其特征在于：所述单效蒸发撬(15)包括反应釜(151)、气液分离罐(152)、冷凝器(153)、集水罐(154)和射流泵(155)；所述反应釜(151)蒸汽出口与气液分离罐(152)进口连接，气液分离罐(152)出口与冷凝器(153)蒸汽进口连接，冷凝器(153)出水口与集水罐(154)连接；反应釜(151)浓缩液出口与混凝沉淀撬(12)进水口连接。
5.一种高浓废液处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.将高浓废液打入催化还原罐(4)进行催化反应，浓硫酸调节pH并加入第一催化剂，反应一段时间；
S2.将步骤S1处理后的高浓废液打入电催化氧化撬(7)进行电解，浓硫酸调节pH并加入第二催化剂，电解一段时间；
S3.将步骤S2处理后的废液打入微涡流混凝器(11)，与碱液、PAC和PAM混合后进入混凝沉淀撬(12)，根据上清液水质指标将上清液打入电催化氧化撬(7)进行二次电解，或进入袋式过滤器(13)进行过滤；
S4.将袋式过滤器(13)的出水打入第一缓冲罐(14)进行储存，再将废液打入单效蒸发撬(15)进行蒸发，蒸发母液回到混凝沉淀撬(12)进行再次处置，蒸发出水进入除磷罐(16)进行除磷，所得上清液进入第二缓冲罐(17)。
6.根据权利要求5所述的一种高浓废液处理方法，其特征在于：所述高浓废液的COD浓度不超过320000mg/L、总磷浓度不超过25000mg/L。
7.根据权利要求5所述的一种高浓废液处理方法，其特征在于：步骤S1中，催化还原罐(4)的pH为4-6、反应时间为1.5-3.5h、第一催化剂的使用量为0.1％-0.5％。
8.根据权利要求5所述的一种高浓废液处理方法，其特征在于：步骤S2中，电催化氧化撬(7)的pH为4-6、反应时间为2-6h、第二催化剂使用量为0.1％-0.3％。
9.根据权利要求5所述的一种高浓废液处理方法，其特征在于：步骤S3中，混凝沉淀撬(12)中废液的pH为8-10，PAC和PAM的使用量分别为0.1％-0.2％和0.1％-0.5％，混凝沉淀静置时间为3-6h。
10.根据权利要求5所述的一种高浓废液处理方法，其特征在于：步骤S4中，单效蒸发撬(15)中反应釜蒸发压力为0.6-1.1atm、蒸发温度为45-70℃；除磷剂的使用量为0.5％-1％。
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