TW201943655A - 廢水處理方法 - Google Patents
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Abstract
一種廢水處理方法包含酸鹼調整步驟、混合步驟及包括觸媒解離程序及助凝過濾程序的處理步驟。在該酸鹼調整步驟中，將含有汙染物的廢水的酸鹼值調整到6至9，而獲得經酸鹼調整的廢水。在該混合步驟中，使該經酸鹼調整的廢水、複數種過渡金屬氧化劑、複數種解離劑及複數種安定劑混合並進行反應而獲得混合液。在該觸媒解離程序中，將該混合液與含有觸媒的濾材接觸而獲得過濾液。在該助凝過濾程序中，將該過濾液與含有複合金屬的濾材接觸而獲得淨化水。透過使用複數種過渡金屬氧化劑、複數種解離劑、該含有觸媒的濾材及該含有複合金屬的濾材，該廢水處理方法具有較佳的處理效率。
Description
本發明是有關於一種水處理方法，特別是指一種廢水處理方法。
中國大陸公開專利第101696066號揭示一種飲用水強化處理去除水中有機汙染物的方法，包含以下步驟：向待處理水中投加氧化性化學藥劑，且反應0.5分鐘至10分鐘，然後，採用改性顆粒濾料濾床進行過濾處理。以該待處理水的總量為1升計，該氧化性化學藥劑的量為0.2mg至5mg。該氧化性化學藥劑例如高錳酸鉀、過氧化氫、次氯酸鈉、氯化鐵、硫酸鐵、氯化鋁、硫酸鋁、氯化鎂或硫酸鎂等。該改性顆粒濾料濾床包括濾床過濾顆粒濾料。該濾床過濾顆粒濾料是利用金屬氧化物對石英砂、沸石或陶粒等物質進行改質所形成。該金屬氧化物例如鐵氧化物、錳氧化物，或鋁氧化物等。該專利案的水處理方法能夠快速且有效地去除水中的汙染物，尤其是高錳酸鉀、臭氧、雙氧水難以快速氧化去除的難降解有機汙染物。
雖該專利案的水處理方法能夠去除水中的汙染物，但其是利用一種氧化性化學藥劑來進行廢水處理，且每一種氧化性化學藥劑對污染物都具有專一性，因此，無法同時有效處理水中存在的多種汙染物、難以快速地氧化不同汙染物，以及有效並完整地去除各種汙染物，故存在有處理效率不佳的問題。
因此，本發明的目的，即在提供一種具有高處理效率的廢水處理方法。
於是，本發明廢水處理方法，包含：一個酸鹼調整步驟、一個混合步驟，及一個處理步驟。
在該酸鹼調整步驟中，將含有汙染物的廢水的酸鹼值調整到6至9，而獲得經酸鹼調整的廢水。
在該混合步驟中，使該經酸鹼調整的廢水、複數種過渡金屬氧化劑、複數種解離劑及複數種安定劑混合並進行反應，而獲得混合液，其中，該混合液包含該經酸鹼調整的廢水、該等過渡金屬氧化劑、該等解離劑、該等安定劑，及由該等過渡金屬氧化劑與該等解離劑反應所形成的非螯合性過渡金屬物質及助凝物質。
該處理步驟包括一個觸媒解離程序及一個助凝過濾程序。在該觸媒解離程序中，將該混合液與含有觸媒的濾材接觸，以促使該經酸鹼調整的廢水中的汙染物與該混合液進行氧化及解離反應並吸附該氧化及解離反應所形成的物質，而獲得過濾液。在該助凝過濾程序中，將該過濾液與含有複合金屬的濾材接觸，以使該過濾液進行沉澱反應並吸附該沉澱反應所形成的物質，而獲得淨化水。
本發明的功效在於：透過使用複數種過渡金屬氧化劑、複數種解離劑、該含有觸媒的濾材及該含有複合金屬的濾材，該廢水處理方法具有較佳的處理效率。
以下將就本發明內容進行詳細說明。
＜酸鹼調整步驟＞
在該酸鹼調整步驟中，利用酸鹼試劑，將含有汙染物的廢水的酸鹼值(pH)調整到6至9。該酸鹼試劑依據該含有汙染物的廢水的酸鹼值選擇，且採用以往廢水處理用的酸鹼試劑即可。
該含有汙染物的廢水例如但不限於生活汙水、工業廢水、已用於鍋爐的冷凝循環水，及已用於冷凝的循環水等。該含有汙染物的廢水中的汙染物例如但不限於有機物質或無機物質等。該有機物質例如鄰苯二甲酸氫鉀或3-硝基苯磺酸鈉等。該無機物質例如但不限於磷酸根、次磷酸根、硼酸根、氯離子、氟離子、硫酸根、硝酸根、重金屬離子、氨氮(ammonia nitrogen)、氯化物、氟化物、硫酸鹽、磷化物、硼化物、硝基氮，或金屬等。該金屬例如銅、鋅、鎳、鐵，或鉻等。
＜混合步驟＞
該等過渡金屬氧化劑例如但不限於過渡金屬氧化物。該過渡金屬氧化物例如但不限於錳氧化物、釩氧化物、鈦氧化物，或鐵氧化物等。該錳氧化物例如但不限於一氧化錳(MnO)、三氧化二錳(Mn2
O3
)、二氧化錳(MnO2
)、錳酸鉀(K2
MnO4
)，或過錳酸鉀(KMnO4
)等。該釩氧化物例如但不限於一氧化釩(VO)、三氧化二釩(V2
O3
)、二氧化釩(VO2
)，或五氧化二釩(V2
O5
)等。該鈦氧化物例如但不限於一氧化鈦(TiO)、三氧化二鈦(Ti2
O3
)，或二氧化鈦(TiO2
)等。該鐵氧化物例如但不限於鐵酸鹽包含鐵(III)、鐵(IV)、鐵(V)、鐵(VI)的四種價態含氧酸鹽、氧化亞鐵(FeO)、三氧化四鐵(Fe3
O4
)，或三氧化二鐵(Fe2
O3
)等。該鐵酸鹽例如但不限於鐵(III)酸鹽、鐵(IV)酸鹽、鐵(V)酸鹽，或鐵(VI)酸鹽等。該鐵酸鹽例如但不限於高鐵酸鈉。該等解離劑例如但不限於無機酸鹽。該無機酸鹽例如但不限於碳酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽，或氯酸鹽等。該碳酸鹽例如但不限於過氧碳酸鈉。該硫酸鹽例如但不限於過一硫酸氫鉀(potassium peroxymonosulfate)或過硫酸鈉等。較佳地，該無機酸鹽為碳酸鹽及硫酸鹽的組合。該等安定劑例如但不限於能夠作為電解質的無機鹽。該無機鹽例如但不限於矽酸鹽或鹼金屬氯化物等。較佳地，該無機鹽為該矽酸鹽及鹼金屬氯化物的組合。該矽酸鹽例如但不限於矽酸鈉。該鹼金屬氯化物例如但不限於氯化鋰、氯化鈉，或氯化鉀等。基於成本及處理效率的考量，較佳地，在該混合步驟中，該等過渡金屬氧化劑的總量、該等解離劑的總量及該等安定劑的總量的重量比例範圍為1：1～5：1～5。
該混合液包含該經酸鹼調整的廢水、該等過渡金屬氧化劑、該等解離劑、該等安定劑，及由該等過渡金屬氧化劑及該等解離劑進行氧化還原反應所形成的複數種用來氧化汙染物的非螯合性過渡金屬氧化物及助凝物質，其中，該非螯合性過渡金屬氧化物的氧化數大於該過渡金屬氧化劑，而能夠有效地氧化汙染物。舉例來說，該等過渡金屬氧化劑中含有二價鐵的鐵氧化物、含有三價鐵的氧化物或含有二價及三價鐵的鐵氧化物會與該等解離劑中氧化數高於該等鐵氧化物的無機酸鹽(例如硫酸鹽)進行氧化還原反應，而形成作為非螯合性過渡金屬氧化物的含有四價鐵的鐵氧化物，且所形成的該含有四價鐵的鐵氧化物會該等解離劑中氧化數低於該含有四價鐵的鐵氧化物的無機酸反應而形成作為助凝物質的含有三價鐵的鐵氧化物。該等過渡金屬氧化劑用來氧化汙染物、該等解離劑用來使該汙染物解離或分解，而該等安定劑用來穩定該混合液的氧化電位或酸鹼值，以使該等非螯合性過渡金屬氧化物穩定存在。
此外，在該等非螯合性過渡金屬氧化物與該等過渡金屬氧化劑及該等解離劑搭配下，還能夠產生安定的高活性的氧化自由基，以使該含有汙染物的廢水中的汙染物，尤其是針對難以降解的有機物質，進行高級氧化反應，而轉變成低毒性或無毒性的物質。在這樣的高級氧化反應的進行下，不需要再經過一道化學混凝程序，而能夠減少因該化學混凝程序所產生的汙泥量。
＜處理步驟＞
[觸媒解離程序]
該含有觸媒的濾材用來促使該氧化及解離反應進行並吸附該氧化及解離反應所形成的物質(例如有機離子、無基離子，或金屬離子等)，而獲得過濾液。該含有觸媒的濾材的比表面積至少300m2
/g。該含有觸媒的濾材包括一個過濾基體及設置在該過濾基體上的觸媒。該過濾基體例如但不限於天然的吸附劑或合成的吸附劑等。該過濾基體例如但不限於活性碳、褐煤、改質褐煤、沸石或金屬氧化物等。該觸媒例如但不限於金屬鉑、金屬鈀、鋅氧化物、鈷氧化物，或鉬氧化物等。透過該含有觸媒的濾材中的觸媒，能夠加速該氧化及解離反應進行，以使該含有汙染物的廢水中的汙染物被氧化或被分解。此外，透過該含有觸媒的濾材中的過濾基體，能夠吸附該氧化及解離反應所形成的物質，以有效地去除不必要的物質。
[助凝過濾程序]
該含有複合金屬的濾材用來促使該沉澱反應進行並吸附該沉澱反應所形成的物質，而獲得淨化水。該含有複合金屬的濾材的比表面積至少2,000m2
/g。該含有複合金屬的濾材包括一個過濾基體，及設置在該過濾基體上的複合金屬。該過濾基體例如但不限於天然的吸附劑或合成的吸附劑等。該過濾基體例如但不限於活性碳、褐煤、改質褐煤、沸石，或金屬氧化物等。該複合金屬例如但不限於包含鐵、鋁、鈦、銅及鋅中至少兩者的合金。透過該含有複合金屬的濾材，能夠加速該沉澱反應進行，以使該過濾液中該助凝物質與該氧化及解離反應所形成的物質進行化學沈澱反應。另該過濾液中的水能夠與該含有複合金屬的濾材進行電化學氧化還原反應，產生氫氧化物，而能夠與該過濾液中該氧化及解離反應所形成的物質進行沉澱反應。此外，透過該含有複合金屬的濾材中的過濾基體，能夠吸附該沉澱反應所形成的物質。
本發明廢水處理方法還包含一個在該酸鹼調整步驟後及該混合步驟前的過濾步驟。
＜過濾步驟＞
在該過濾步驟中，將該經過該酸鹼調整步驟的廢水進行過濾處理，以去除懸浮物質。在本實施例的一個變化態樣中，在不會造成該處理步驟的負荷下，可不需要該過濾處理。
本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。
實施例1
該廢水處理方法包含一個酸鹼調整步驟、一個過濾步驟、一個混合步驟，及一個處理步驟。
該酸鹼調整步驟：將850毫克之作為汙染物的鄰苯二甲酸氫鉀置於1升的體積瓶中並加入水至該體積瓶的1升標線處，形成汙染物濃度為1,000ppm的廢水，以用來模擬含有濃度為1,000ppm的COD的工業廢水。然後，將酸鹼值調整至6，而獲得經酸鹼調整的廢水。
該過濾步驟：將該經酸鹼調整的廢水進行過濾，以將懸浮物質去除，而獲得經過濾的廢水。
該混合步驟：將該經過濾的廢水、氧化劑組分、解離劑組分及安定劑組分於15℃至35℃間混合10分鐘，而獲得混合液，其中，該氧化劑組分、該解離劑組分及該安定劑組分的重量比值為1：1：1。該氧化劑組分包括二氧化錳、鐵酸鹽及三氧化四鐵，且該二氧化錳、該高鐵酸鈉及該三氧化四鐵的莫耳比值為5：5：1。該解離劑組分包括過一硫酸氫鉀、該過硫酸鈉及過氧碳酸鈉，且該過一硫酸氫鉀、該過硫酸鈉及該過氧碳酸鈉的莫耳比值為1：1：1。該安定劑組分包括矽酸鈉及氯化鉀，且該矽酸鈉及該氯化鉀的莫耳比值為2：1。
該處理步驟包括一個觸媒解離程序及一個助凝過濾程序。在該觸媒解離程序中，將該混合液與含有觸媒的濾材在溫度為15℃至35℃間接觸3分鐘，而獲得過濾液。該含有觸媒的濾材包括作為過濾基體的氧化鋁及作為觸媒的氧化鉬。在該助凝過濾程序，將該過濾液與含有複合金屬的濾材在溫度為15℃至35℃間接觸3分鐘，而獲得淨化水。該含有複合金屬的濾材包括作為過濾基體的改質褐煤，及作複合金屬的鐵及三氧化二鈦。
實施例2至19及比較例1至5
實施例2至19及比較例1至5是以與該實施例1相同步驟進行，不同主要在於：汙染物種類及濃度、該混合步驟中各成分的比例，或在酸鹼調整步驟中的酸鹼值，參閱表1至表4。
比較例6
比較例6是以與該實施例5相同步驟進行，不同主要在於：在該比較例6中，不進行該實施例5的處理步驟，參閱表4。
比較例7
比較例7是以與該實施例5相同步驟進行，不同主要在於：在該比較例7中，不進行該實施例5的處理步驟中的助凝處理程序，參閱表4。
比較例8
該廢水處理方法包含一個酸鹼調整步驟、一個過濾步驟、一個混合步驟，及一個處理步驟。
該酸鹼調整步驟：將水與作為汙染物的鄰苯二甲酸氫鉀混合，以模擬含有濃度為1,000ppm的COD的工業廢水，然後，將酸鹼值調整至3.5，而獲得經酸鹼調整的廢水。
該過濾步驟：將該經酸鹼調整的廢水進行過濾，以將懸浮物質去除，而獲得經過濾的廢水。
該混合步驟：將該經過濾的廢水、250毫克的過氧化氫及500毫克的硫酸亞鐵(FeSO4
)在溫度為25℃混合30分鐘，當呈現鐵黃紅色混濁時，將酸鹼值調整到7至8，然後，加入100毫克的聚合氯化鋁(polyaluminium Chloride，簡稱PAC，作為混凝劑)及2毫克的聚丙烯醯胺(polyacrylamide，簡稱PAM，作為絮凝劑)，接著，進行靜置，並於靜置後取出上清液。
該處理步驟包括一個第一過濾程序及一個第二過濾程序。在該第一過濾程序中，將該上清液與含有觸媒的濾材在溫度為15℃至35℃間接觸3分鐘，而獲得過濾液。該含有觸媒的濾材包括作為過濾基體的氧化鋁及作為觸媒的氧化鉬。在該第二過濾程序，將該過濾液與含有複合金屬的濾材在溫度為15℃至35℃間接觸3分鐘，而獲得淨化水。該含有複合金屬的濾材包括作為過濾基體的改質褐煤及作複合金屬的鐵及三氧化二鈦。
比較例9
比較例9是以與該比較例8相同步驟進行，不同主要在於：該處理步驟。在該比較例9中，不進行該比較例8的處理步驟，參閱表4。
該等實施例及該等比較例的汙染物的測試方法是依據中華民國行政院環境保護署的環境檢驗所中的檢測方法進行汙染物濃度的量測。該檢測方法如下：編號為W515.54A 的水中化學需氧量檢測方法-重鉻酸鉀迴流法、編號為W448.51B 的水中氨氮檢測方法-靛酚比色法、編號為W427.53B的水中磷檢測方法-分光光度計/維生素丙法、編號為W306.55A的水中銀、鎘、鉻、銅、鐵、錳、鎳、鉛及鋅檢測方法-火焰式原子吸收光譜法、編號為W404.53A的水中硼檢測方法-薑黃素比色法、編號為W407.51C 的水中氯鹽檢測方法-硝酸銀滴定法、編號為W413.52A的水中氟鹽檢測方法-氟選擇性電極法、編號為W430.51C的水中硫酸鹽檢測方法-濁度法，及編號為W419.51A的 水中硝酸鹽氮檢測方法-分光光度計法。其中，該次亞磷酸鈉的檢測方法採用編號為W427.53B的水中磷檢測方法。
表1
表2
表3
表4
綜上所述，透過使用複數種氧化劑、複數種解離劑、該含有觸媒的濾材及該含有複合金屬的濾材，本發明廢水處理方法具有較佳的處理效率，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
Claims (9)
- 一種廢水處理方法，包含： 一個酸鹼調整步驟，將含有汙染物的廢水的酸鹼值調整到6至9，而獲得經酸鹼調整的廢水； 一個混合步驟，將該經酸鹼調整的廢水、複數種過渡金屬氧化劑、複數種解離劑及複數種安定劑混合並進行反應，而獲得混合液，其中，該混合液包含該經酸鹼調整的廢水、過渡金屬氧化劑、解離劑、安定劑，及由該過渡金屬氧化劑與該解離劑反應所形成的非螯合性過渡金屬物質及助凝物質；及 一個處理步驟，包括 一個觸媒解離程序，將該混合液與含有觸媒的濾材接觸，以促使該經酸鹼調整的廢水中的汙染物與該混合液進行氧化及解離反應並吸附該氧化及解離反應所形成的物質，而獲得過濾液； 一個助凝過濾程序，將該過濾液與含有複合金屬的濾材接觸，以使該過濾液進行沉澱反應並吸附該沉澱反應所形成的物質，而獲得淨化水。
- 如請求項1所述的廢水處理方法，其中，該等過渡金屬氧化劑的總量、該等解離劑的總量及該等安定劑的總量的重量比例範圍為1：1～5：1～5。
- 如請求項1所述的廢水處理方法，其中，在該觸媒解離程序中，該含有觸媒的濾材包括一個過濾基體及設置在該過濾基體上的觸媒。
- 如請求項3所述的廢水處理方法，其中，該過濾基體選自於活性碳、褐煤、改質褐煤、沸石，或金屬氧化物，而該觸媒選自於金屬鉑、金屬鈀、鋅氧化物、鈷氧化物，或鉬氧化物。
- 如請求項1所述的廢水處理方法，其中，在該助凝過濾程序中，該含有複合金屬的濾材包括一個過濾基體，及設置在該過濾基體上的複合金屬。
- 如請求項5所述的廢水處理方法，其中，該過濾基體選自於活性碳、褐煤、改質褐煤、沸石，或金屬氧化物，而該複合金屬選自於包含鐵、鋁、鈦、銅及鋅中至少兩者的合金。
- 如請求項1所述的廢水處理方法，其中，還包含一個在該酸鹼調整步驟後及該混合步驟前的過濾步驟。
- 如請求項1所述的廢水處理方法，其中，在該混合步驟中，該等過渡金屬氧化劑為過渡金屬氧化物，且該過渡金屬氧化物選自於錳氧化物、釩氧化物、鈦氧化物，或鐵氧化物。
- 如請求項8所述的廢水處理方法，其中，該錳氧化物選自於一氧化錳、三氧化二錳、二氧化錳、錳酸鉀，或過錳酸鉀；該釩氧化物選自於一氧化釩、三氧化二釩、二氧化釩，或五氧化二釩；該鈦氧化物選自於一氧化鈦、三氧化二鈦，或二氧化鈦；該鐵氧化物選自於鐵酸鹽、氧化亞鐵、三氧化四鐵，或三氧化二鐵。
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