CN202898148U

CN202898148U - 一种化工废水的处理系统

Info

Publication number: CN202898148U
Application number: CN 201220462466
Authority: CN
Inventors: 梁禹翔; 熊旭晴; 蒋小丹; 张帆; 冯华军; 沈东升; 殷俊; 汪美贞; 龙於洋; 申屠佳丽
Original assignee: Zhejiang Gongshang University
Current assignee: Zhejiang Gongshang University
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2022-09-12

Abstract

本实用新型公开了一种化工废水的处理系统，反应池体包括依次连接的氨气提吹脱池、化学沉淀池和电解池；氨气提吹脱池池内设置列管式换热器，池底均匀分布曝气头；化学沉淀池池内包括连接氨气提吹脱池的反应池和连接电解池的沉淀池，反应池与沉淀池相互连通；电解池通过水泵连通至列管式换热器，电解池上设置双氧水滴加装置，电解池内设置电极；控制系统包括中央控制器、连接至电极的变压器、水泵的速度控制器及双氧水滴加装置的速度控制器，变压器、水泵的速度控制器及双氧水滴加装置的速度控制器均通过线路连接至中央控制器。本实用新型尤其适用于高盐条件下(盐浓度＞4％)的高氮高有机物化工废水的处理，且处理效果好。

Description

一种化工废水的处理系统

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体涉及一种高盐条件下高氮高有机物化工废水的处理系统。

背景技术

高盐(质量分数4％～20％)、高氮(氨氮＞5000mg/L)和高有机物(COD＞10000mg/L)是化工废水的主要特征。这类废水直接排入环境中不仅会造成水域富营养化，如渗入土壤系统还会导致土壤生物、植物脱水死亡，造成了土壤生态系统的瓦解。此外，废水中的有机物往往都是一些含氯的苯环类物质和卤代烃类物质，可生化性极差，具有很高的生物毒性，存在较大的环境生态安全风险。

传统处理化工废水的方法是微生物处理法，由于常规微生物最高只能耐受2-3％的盐度，因此传统生化工艺无法有效处理这部分高盐废水；对于高有机物的废水处理的氧化技术主要为Fenton氧化、铁碳微电解、电解氧化技术。但是这些技术受到废水中其它物质、工艺条件、价格等各种因素的限制，导致目前市场上缺乏切实可行的处理高盐高氮高有机物化工废水的技术，一方面大大加重了环境中污染物的排入量，另一方面也是对很多高端医药化工行业的发展产生了极大的限制。

专利ZL200710070815.7公开了一种具有一种针对高有机物高凯氏氮化工废水的高效处理方法，处理方法包括如下步骤：配水池配水，调节营养盐浓度；控制1段子系统和2段子系统各处理单元的处理条件，利用分质处理的思想，使有机物质的矿化和氨氮的硝化-反硝化在两个完全独立的子系统中完成。该发明利用有机物的矿化和氨氮的消化-反消化降低COD和氨氮浓度，但该专利处理方法只能处理盐度小于3％的废水，而实际上很多高氮高有机物化工废水的盐度都超过3％，所以该专利不能普遍适用。

而专利ZL201010183968.4公开了一种电解-催化氧化联合处理含盐有机废水的方法，其主要步骤为：先将高盐有机废水电解槽中电解20～140min，再将电解后的废水打入装有催化剂的固定床反应器中，以空速为1.6～2.4h^-1连续流经床层，进行催化氧化反应。该方法利用废水中的Cl^-电解出ClO^-，利用ClO^-的强氧化性，氧化有机物，而后利用氧化镍负载催化剂产生活性氧。该方法工艺较繁琐，反应时间长，反应会有刺激性气体，影响周围环境。

现有的废水处理技术中，对于高盐条件下的高氮高有机物废水没有较成熟的技术方案，因此，有必要改进此类废水的处理工艺，使这类废水得到有效处理。

实用新型内容

本实用新型提供了一种化工废水的处理系统，尤其适用于高盐条件下(盐浓度＞4％)的高氮高有机物化工废水的处理，且处理效果好。

一种化工废水的处理系统，包括反应池体和控制系统，

所述反应池体包括依次连接的氨气提吹脱池、化学沉淀池和电解池；所述氨气提吹脱池池内设置列管式换热器，池底均匀分布曝气头；所述化学沉淀池池内包括连接所述氨气提吹脱池的反应池和连接电解池的沉淀池，所述反应池与沉淀池相互连通；所述电解池通过水泵连通至所述列管式换热器，所述电解池上设置双氧水滴加装置，所述电解池内设置电极；

所述控制系统包括中央控制器、连接至电极的变压器、水泵的速度控制器及双氧水滴加装置的速度控制器，所述变压器、水泵的速度控制器及双氧水滴加装置的速度控制器均通过线路连接至中央控制器。

本实用新型中将氨气提吹脱池、化学沉淀池和电解池联合使用，初始废水进入氨气提吹脱池中，通过曝气头曝入空气，将废水中的氨氮以氨气形式提吹脱，产生的氨气通过酸吸收，氨气提吹脱池适合处理高氨氮的废水，但是其出水的最低氨氮含量有限，因此，将氨气提吹脱池处理后的废水送进化学沉淀池的反应池中，向化学沉淀池的反应池中投加沉淀剂，反应结束后，经沉淀池沉淀，污泥排除，清水送进电解池中，电解池中电解的同时通过双氧水滴加装置向电解池中滴加双氧水，对电解池中的废水进行强化电解氧化反应，将废水中的大分子有机物分解为小分子有机物，最终被双氧水产生的自由基氧化，电解池处理后的废水澄清后达标排放，电解过程中产生的热量以循环水的形式输送至氨气提吹脱池的列管式换热器中，为氨气提吹脱池中的废水提供热量。

作为优选，所述双氧水滴加装置为蠕动泵，蠕动泵直接通过线路连接至中央控制器。

氨气提吹脱池中产生的氨气需要及时处理，优选地，本实用新型的处理系统还还设有连接至所述氨气提吹脱池的氨气吸收塔。

就所述氨气吸收塔而言，可以是现有的常规吸收塔，本实用新型中，作为一种优选，所述氨气吸收塔为喷雾式吸收塔。

作为优选，所述电极的阳极为惰性电极，阴极为石墨电极。惰性电极和石墨分别连接至变压器。

作为优选，所述列管式换热器的管道横向分布于氨气提吹脱池内，通过水泵将电解池时的废水循环制该列管式换热器中，对氨气提吹脱池的废水进行加热。

本实用新型的有益效果：

1)本实用新型适用范围广，可以在高盐条件下(盐度＞4％)对高氮高有机物化工废水中的氮和有机物进行处理。

2)氨气提吹脱适用于处理高氨氮废水，其操作简单，成本低廉，去除效果明显，但吹脱所能达到的最低出水氨氮值较高；化学沉淀法操作简单，产生的沉淀鸟粪石可用作肥料回收，去除效果好，去除率高，但成本较高，不适合处理高氨氮废水。因此先氨气提吹脱法，后化学沉淀法可以大大降低成本，并且保证氨氮去除率高，氨氮去除率达99％以上(COD≤1000ppm；氨氮≤50ppm)。

3)本实用新型改进了传统的电解氧化技术，在电解同时，向废水中滴加双氧水，双氧水在电解的作用下，产生大量·OH基团和热量，其中·OH基团氧化有机物，而产生的热量可用来为氨气提吹脱池加热，提高氨气提吹脱效率。该方法与传统电解氧化相比，大大提高电解效率，减少电解时间；与传统Fenton法相比，其双氧水用量为传统Fenton法处理相同废水所需的双氧水的1/5，大大的降低了废水处理成本。

4)本实用新型充分利用反应余热，将电解池产生的热量通过列管式换热器，为氨气提吹脱池加热，达到了节能的目的。

5)无二次污染，最终出水澄清，能够达到《污水综合排放标准(GB8978-1996)》中化工废水排放标准的三级标准。

附图说明

图1是本实用新型的工艺流程图；

图2是本实用新型的结构示意图；

图3是图2中氨气提吹脱池和电解池的结构示意图；

图4是图2中化学沉淀池的结构示意图；

图5是氨气吸收塔的结构示意图。

图中所示附图标记如下：

1-进水口 2-氨气提吹脱池 3-水泵

4-双氧水滴加装置 5-变压器 6-电解池

7-出水口 8-电极 9-第二过水管

10-沉淀池 11-泥水分离器 12-反应池

13-第一过水管 14-曝气头 15-列管式换热器

16-氨气管路 17-带孔隔板 18-吸收液进口管

19-气体出口 20-喷头 21-吸收液循环管

22-吸收液循环泵 23-吸收液池 24-吸收液出口。

具体实施方式

如图2、图3和图4所示，一种化工废水的处理系统，包括依次连接的氨气提吹脱池2、化学沉淀池和电解池6。

氨气提吹脱池2为矩形池，其池壁上设有进水口1，氨气提吹脱池2的底部均匀布置若干曝气头14，氨气提吹脱池2的池中布置列管式换热器14，列管式换热器14的管道横向布置在氨气提吹脱池2中。

化学沉淀池为矩形池，靠近氨气提吹脱池2设置，由反应池12和沉淀池10两部分组成，沉淀池10采用竖流式沉淀池，反应池12中反应结束的废水进入由沉淀池10的泥水分离器11(即中心管)进入沉淀池10中。反应池12内设置搅拌器，反应池12与氨气提吹脱池2之间通过第一过水管连通，沉淀池12底部设有排污管，沉淀池10与电解池6之间通过第二过水管9连通。

电解池6为矩形池，靠近化学沉淀池和氨气提吹脱池2设置，电解池6内设置搅拌器，电解池6内还竖直插入两根电极8，阴极为石墨，阳极为惰性电极，本实施方式中阳极为PbO₂/Ti或石墨，阴极和阳极均连接至位于电解池6外的变压器5，在电解池6的顶部设置双氧水滴加装置4，本实用新型中选择蠕动泵，蠕动泵可调节双氧水的滴加速度，而不需要另设速度控制器，在电解池6附近设置一台水泵3，该水泵3带有速度控制器，水泵3的入水口通过管路连通至电解池6，出水口通过管路连接至列管式换热器15。

氨气提吹脱池2的顶部设有气体出口，该气体出口通过氨气管路16连接至氨气吸收塔，氨气吸收塔如图5所示，包括塔体，塔体内底部设置吸收液池23，中部设置多孔隔板17，多孔隔板17上方布置吸收液循环管21，吸收液循环管21通过吸收液循环泵22连通至吸收液池23，在吸收液循环管21的上方布置吸收液进口管18，在吸收液进口管18和吸收液循环管17上均设置若干喷头20，塔体的顶部设置气体出口19，位于多孔隔板17下方的塔体壁上设置气体入口，该气体入口通过氨气管路16与氨气提吹脱池2顶部的气体出口连通，在吸收液池23处的塔体壁上设有吸收液出口24。

水泵3的流速控制器、蠕动泵和变压器5均通过线路连接至中央控制器(图中未示出)，本实施方式中，中央控制器采用PLC，预先在PLC中设定好水泵3的流量、双氧水的滴加速度和变压器的供电电压，使运行过程中进入列管式换热器15的水流流量、双氧水滴加速度和电解池6中的电压均通过PLC自动控制。

利用本实用新型处理废水的工艺流程如图1所示，进水首先进行氨气提吹脱去除氨氮，经氨气提吹脱处理后的废水进行化学沉淀进一步去除氨氮，化学沉淀后的清水进行强化电解氧化，去除废水中的有机物，最终进行出水排放。氨气提吹脱过程中产生的氨气用酸进行吸收，氨气提吹脱过程需要的热量由强化电解氧化过程提供；化学沉淀得到的鸟粪石沉淀作为肥料进行回收；强化电解氧化过程中向废水中滴加双氧水。

氨气提吹脱在氨气提吹脱池2中进行，初始高盐高氨氮废水先投加氢氧化钠或石灰调pH值为11～12，送入氨气提吹脱池2中，通过曝气头14向废水中曝如空气，气液比为2000-4000m³/m³，吹脱时间根据原始废水中氨氮含量及出水氨氮含量在2000mg/L确定，以每小时去除氨氮为2000-3000mg/L为准，热量由强化电解池中的废水提供，反应过程中每隔1小时调整一次pH值，使废水的pH值始终保持在11～12；反应过程中产生的氨气由氨气吸收塔喷淋吸收。

氨气提吹脱池2处理后的废水由第一过水管路13送入反应池12中，向反应池12中投加沉淀剂，搅拌反应，反应结束后经由泥水分离器11进入沉淀池10中，沉淀池10中沉淀完全后的清水由第二过水管路9送至电解池6中，在电解池6中进行强化电解氧化反应，通过蠕动泵向电解池6中滴加30％的双氧水，通过变压器5调节电解池6中的供电电压，水泵3将电解池6中的废水循环至列管式换热器14中，为氨气提吹脱池2中提供热量，强化电解氧化处理后的清水由出水管7排除。

按照此方法废水最终出水澄清，无有害物质，最终达到《污水综合排放标准(GB8978-1996)》中化工废水排放标准的三级标准。

实施例1

处理水样为高盐高氮高有机物医药废水，水样中的大概组成如表1所示，水样中的盐度、氨氮、COD指标如表2所示。

表1水样大概组成

物质

氯化钠

硫氰酸钠

氨

羟胺

二氯甲烷

甲醇

氯化铵

质量分数

11.97％

2.97％

2.28％

6.06％

1.30％

1.52％

2.57％

表2水样中盐度、氨氮、COD指标

物质	COD	氨氮	盐度	Cl^-浓度
					浓度(mg/L)	12.1x10⁴	2.4x10⁴	7.9x10⁴	4.2x10⁴

1)取原化工废水，进入氨气提吹脱池，用石灰调节废水pH至11-12，每升废水放入通气量为40-60L/h的曝气头8-10个，均匀的放置于废水中，利用电解氧化池产生的热量调节温度至30-40度，开始吹脱，每隔1小时调节一次pH，使其保持在11-12，吹脱12小时，至其剩余氨氮值≤2000mg/L，停止吹脱。吹脱后剩余废水体积为原废水体积的80％。

2)氨气提吹脱处理后的水样进入沉淀池，用盐酸调节pH至9，每升废水投加100g/L的磷酸二氢钾140ml和100g/L氯化镁100ml(具体投加量按N∶P∶Mg＝1∶1∶1的比例投放)，滴加0.5％PAM(聚丙烯酰胺)1ml/L，静置0.5h，待生成的鸟粪石沉淀完全后，分离沉淀与废水，废水氨氮降至80mg/L。

3)化学沉淀处理完后的废水，进入电解氧化池，调节pH至7，以PbO₂/Ti为阳极，石墨为阴极，阳极阴极相距10cm，有效面积为500cm²，由双氧水滴加控制器控制滴加30％的H₂O₂，滴加速率为20ml/h L，滴加总量为30ml(即1.5h内滴加完)，在5V电压下电解，总共电解时间为9h，最终废水剩余COD为1700mg/L

实施例2

以实施例1中废水为处理对象

2)氨气提吹脱处理后的水样进入沉淀池，用盐酸调节pH至8.5，每升废水投加100g/L的磷酸二氢钾160ml和100g/L氯化镁130ml(具体投加量按N∶P∶Mg＝1∶1.2∶1.2的比例投放)，滴加0.5％PAM 1ml/L，静置0.5h，待生成的鸟粪石沉淀完全后，分离沉淀与废水，废水氨氮降至60mg/L。

3)化学沉淀处理完后的废水，进入电解氧化池，调节pH至8，阳极和阴极均为石墨，阳极阴极相距10cm，有效面积为500cm²，由双氧水滴加控制器控制滴加30％的H₂O₂，滴加速率为30ml/hL，滴加总量为30ml(即1h内滴加完)，在6V电压下电解，总共电解时间为8h，最终废水剩余COD为1200mg/L

实施例3

以实施例1中废水为处理对象

2)氨气提吹脱处理后的水样进入沉淀池，用盐酸调节pH至8，每升废水投加100g/L的磷酸二氢钾160ml和100g/L氯化镁130ml(具体投加量按N∶P∶Mg＝1∶1.2∶1.2的比例投放)，滴加0.5％PAM 1ml/L，静置0.5h，待生成的鸟粪石沉淀完全后，分离沉淀与废水，废水氨氮降至110mg/L。

3)化学沉淀处理完后的废水，进入电解氧化池，调节pH至7，阳极和阴极均为石墨，阳极阴极相距10cm，有效面积为500cm²，由双氧水滴加控制器控制滴加30％H₂O₂，滴加速率为30ml/hL，滴加总量为30ml(即1h内滴加完)，在7V电压下电解，总共电解时间为8h，最终废水剩余COD为870mg/L。

对比实施例1

1)；2)同实施例2

3)Fenton法去除COD：化学沉淀处理完后的废水，进入反应池，调节pH至5.5。每升废水投加0.1mol/L的Fe²⁺50ml，30％的双氧水120ml，反应24h，测得COD为2600mg/L。

对比实施例2

1)；2)同实施例2

3)电解氧化法去除COD：化学沉淀处理完后的废水，进入反应池，调节pH至7，阴阳极均为石墨，阳极阴极相距10cm，有效面积为500cm²，电解24h，测得COD为3300mg/L

对比实施例3

1)；2)同实施例2

3)铁碳微电解法去除COD：化学沉淀处理完后的废水，进入反应池，调节pH至4。投加粒径小于0.15mm的铁屑和碳粉，Fe∶C＝1∶1，固液比为1∶10，反应时间24h，最终COD为28000mg/L。

Claims

1.一种化工废水的处理系统，包括反应池体和控制系统，其特征在于，

所述反应池体包括依次连接的氨气提吹脱池（2）、化学沉淀池和电解池（6）；所述氨气提吹脱池（2）池内设置列管式换热器（15），池底均匀分布曝气头（14）；所述化学沉淀池池内包括连接所述氨气提吹脱池（2）的反应池（12）和连接电解池（6）的沉淀池（10），所述反应池（12）与沉淀池（10）相互连通；所述电解池（6）通过水泵（3）连通至所述列管式换热器（14），所述电解池（6）上设置双氧水滴加装置（4），所述电解池（6）内设置电极（8）；

所述控制系统包括中央控制器、连接至电极（8）的变压器、水泵（3）的速度控制器及双氧水滴加装置（4）的速度控制器，所述变压器、水泵（3）的速度控制器及双氧水滴加装置（4）的速度控制器均通过线路连接至中央控制器。

2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，双氧水滴加装置（4）为蠕动泵。

3.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，还设有连接至所述氨气提吹脱池（2）的氨气吸收塔。

4.根据权利要求3所述的处理系统，其特征在于，所述氨气吸收塔为喷雾式吸收塔。

5.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述电极的阳极为惰性电极，阴极为石墨电极。

6.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述列管式换热器（15）的管道横向分布于氨气提吹脱池（2）内。