申請日2015.08.20
公開(公告)日2017.03.01
IPC分類號C02F9/14
摘要
本發(fā)明公開了一種高濃度酸性有機(jī)廢水處理系統(tǒng)及方法，包括微電解反應(yīng)器、調(diào)節(jié)沉淀池和內(nèi)置微電解填料的IC反應(yīng)器;所述微電解反應(yīng)器包括罐體、微電解填料和曝氣系統(tǒng);所述調(diào)節(jié)沉淀池包括罐體、加藥機(jī)和攪拌器;所述內(nèi)置微電解填料的IC反應(yīng)器包括罐體、混合區(qū)、第1厭氧區(qū)、第2厭氧區(qū)和沉淀區(qū)，在第1厭氧區(qū)和第2厭氧區(qū)中設(shè)有微電解填料。本發(fā)明的特點(diǎn)是把微電解與IC反應(yīng)器合理地結(jié)合在一起，廢水經(jīng)過微電解處理后pH值和有機(jī)物的可生化性得到提高，為IC反應(yīng)器的處理提供條件;在IC反應(yīng)器中設(shè)置微電解填料，為反應(yīng)體系提供足夠的電子、降低氧化還原電位。本發(fā)明設(shè)備簡單、占地少、處理效果高，適應(yīng)于各種有機(jī)廢水的處理。
權(quán)利要求書
1.一種高濃度酸性有機(jī)廢水處理系統(tǒng)，包括微電解反應(yīng)器、調(diào)節(jié)沉淀池和內(nèi)置微電解填料的IC反應(yīng)器;其特征在于，
所述微電解反應(yīng)器包括罐體、微電解填料、位于罐體底部的排泥斗、位于罐體填料區(qū)頂部的溢流口、罐體底部的進(jìn)水系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng);
所述調(diào)節(jié)沉淀池包括罐體、位于罐體底部的排泥斗、位于罐體頂部的加藥機(jī)和攪拌器、罐體底部的進(jìn)水系統(tǒng)、罐體頂部的溢流口;
所述內(nèi)置微電解填料的IC反應(yīng)器由下到上依次為排泥斗、混合區(qū)和進(jìn)水系統(tǒng)、第1厭氧區(qū)、微電解填料、固液分離器、第2厭氧區(qū)、微電解填料、沉淀區(qū)、固液分離器、溢流口、氣液分離器、位于反應(yīng)器的微電解填料區(qū)域的側(cè)壁上的填料更換口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度酸性有機(jī)廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述微電解反應(yīng)器中的微電解填料的陰極材料為活性碳、碳素纖維、石墨等含碳材料，陽極材料為鐵絲、鐵塊、鐵管和含鐵合金等含鐵材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度酸性有機(jī)廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)置微電解填料的IC反應(yīng)器中的微電解填料的陰極材料為活性碳、碳素纖維、石墨等含碳材料，陽極材料為鐵絲、鐵塊、鐵管和含鐵合金等含鐵材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度酸性有機(jī)廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)沉淀池中的加藥機(jī)所加的藥劑為pH調(diào)節(jié)劑、雙氧水、有機(jī)碳源、絮凝劑、微量元素營養(yǎng)液、氧化還原介體等試劑中的一種或者多種試劑的混合液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度酸性有機(jī)廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)置微電解填料的IC反應(yīng)器以碳素纖維和鐵絲編制而成的纖維狀材料作為微電解填料，所述的微電解填料在內(nèi)置微電解填料的IC反應(yīng)器厭氧區(qū)中填充體積比介于5%～50%，質(zhì)量比介于10～1g/L，所述微電解填料鐵/碳質(zhì)量比介于10～2;所述的碳素纖維為粘膠基碳素纖維、瀝青基碳素纖維、聚丙烯晴基碳素纖維等碳素纖維材料中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度酸性有機(jī)廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述微電解反應(yīng)器以碳素纖維和鐵絲編制而成的纖維狀材料作為微電解填料，所述的微電解填料在微電解反應(yīng)器中填充體積比介于5%～50%，質(zhì)量比介于10～1g/L，所述微電解填料鐵/碳質(zhì)量比介于10～2;所述的碳素纖維為粘膠基碳素纖維、瀝青基碳素纖維、聚丙烯晴基碳素纖維等碳素纖維材料中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高濃度酸性有機(jī)廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的氧化還原介體為蒽醌、鈷胺素、紫羅堿、吩嗪、萘醌以及此類物質(zhì)衍生物中的一種或者多種的混合物。
8.一種高濃度酸性有機(jī)廢水處理方法，其特征在于，
廢水首先由進(jìn)水系統(tǒng)進(jìn)入到微電解反應(yīng)器，曝氣系統(tǒng)為其提供充足的空氣，廢水經(jīng)過微電解反應(yīng)器的有效處理，由溢流口通過進(jìn)水系統(tǒng)到達(dá)調(diào)節(jié)沉淀池;
廢水中的部分污染物質(zhì)經(jīng)過調(diào)節(jié)沉淀池的有效沉淀得以去除，通過加藥機(jī)向調(diào)節(jié)沉淀池中添加各種試劑，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)沉淀池中的廢水達(dá)到生化處理的要求，廢水由溢流口通過進(jìn)水系統(tǒng)到達(dá)內(nèi)置微電解填料的IC反應(yīng)器;
廢水在置微電解填料的IC反應(yīng)器的混合區(qū)得到有效稀釋混合，廢水經(jīng)過第1厭氧區(qū)和第2厭氧區(qū)中的充分降解凈化，在固液分離器處經(jīng)過固液分離，廢水由溢流口排出。
說明書
一種高濃度酸性有機(jī)廢水處理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及工業(yè)污水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高濃度酸性有機(jī)廢水處理系統(tǒng)及方法，適應(yīng)于化工、印染、有機(jī)材料合成、農(nóng)藥、制藥等行業(yè)產(chǎn)生的具有生物毒性、難降解、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特征的高濃度酸性有機(jī)廢水的處理。
背景技術(shù)
隨著工業(yè)水平的迅速發(fā)展，工業(yè)廢水的種類和數(shù)量也在迅猛增加，成分也越加復(fù)雜，尤其是高濃度的有機(jī)廢水，具有生物毒性強(qiáng)、難降解等特點(diǎn)，此類廢水的處理往往比生活污水更加困難。高濃度有機(jī)廢水難以生物處理主要有以下原因：有機(jī)化合物本身的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)，在微生物群落中沒有針對要處理有機(jī)化合物的酶，使其具有抗生物降解性;在廢水中含有生物毒強(qiáng)或者能夠顯著抑制微生物生長的物質(zhì)，如五氯酚、多氯聯(lián)苯等有機(jī)鹵代化合物，使得此類有機(jī)物不能快速被降解。此類廢水主要有以下特征：一、廢水中有機(jī)物濃度高、可生化性差。高濃度的有機(jī)廢水，如焦化、制藥、印染等行業(yè)排放的廢水，其主要工段出水CODCr濃度一般在2000～6000mg/L左右，部分工段出水甚至超過10000mg/L;此類廢水的可生化性差，大多廢水BOD5/CODCr小于0.3。二、廢水成分復(fù)雜。此類廢水中的有機(jī)物以芳香族化合物、雜環(huán)化合物和鹵代化合物居多，部分廢水中含有硫化物、氮化物、重金屬離子等有毒有害物質(zhì)，生物毒性強(qiáng)、難以生化處理。三、廢水色度高、有異味。部分廢水渾濁且散發(fā)出刺鼻臭味，給周圍環(huán)境帶來了不良影響。四、廢水具有強(qiáng)酸強(qiáng)堿性。工業(yè)生產(chǎn)中排放的高濃度有機(jī)廢水往往具有強(qiáng)酸或強(qiáng)堿性，不利于廢水的進(jìn)一步處理。此類廢水對環(huán)境的污染日益突出，嚴(yán)重威脅到了人類的健康與安全。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：
高濃度酸性有機(jī)廢水中往往含有大量有毒有害化合物，對微生物的活性會產(chǎn)生明顯的抑制，以致IC反應(yīng)器的處理速率顯著降低;同時，化合物的生物毒性與電子傳遞速率緩慢是限制厭氧降解速率的兩個關(guān)鍵因素，電子傳遞速率的限制致使IC反應(yīng)器處理速率進(jìn)一步變慢。
本發(fā)明的目的在于提供一種高濃度酸性有機(jī)廢水處理系統(tǒng)與方法，適應(yīng)于化工、印染、有機(jī)材料合成、農(nóng)藥、制藥等行業(yè)產(chǎn)生的具有生物毒性、難降解、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特征的高濃度酸性有機(jī)廢水的處理。
本發(fā)明的突出特點(diǎn)是:把微電解與IC反應(yīng)器合理地結(jié)合在一起，廢水經(jīng)過微電解處理后pH值和有機(jī)物的可生化性得到提高，為IC反應(yīng)器的進(jìn)一步處理提供條件;調(diào)節(jié)沉淀池不僅有利于污染物的沉淀，且其頂部設(shè)置的加藥機(jī)通過添加各種試劑可實(shí)現(xiàn)IC反應(yīng)器進(jìn)水的有效調(diào)控;在IC反應(yīng)器中設(shè)置微電解填料，不僅能為反應(yīng)體系提供足夠的電子、降低氧化還原電位，且可以維持反應(yīng)體系中足夠的活性污泥。
本發(fā)明裝置具有能耗低、工藝簡單、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、原料來源廣、處理效率高、可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于印染廢水、制藥廢水、垃圾滲濾液、化工廢水等難處理廢水的處理。
本發(fā)明提供了一種高濃度酸性有機(jī)廢水處理系統(tǒng)，包括微電解反應(yīng)器、調(diào)節(jié)沉淀池和內(nèi)置微電解填料的IC反應(yīng)器;其特征在于，所述微電解反應(yīng)器包括罐體、微電解填料、位于罐體底部的排泥斗和位于罐體填料區(qū)頂部的溢流口，罐體底部設(shè)有進(jìn)水系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng);所述調(diào)節(jié)沉淀池包括罐體、位于罐體底部的排泥斗以及位于罐體頂部的加藥機(jī)和攪拌器，罐體底部和頂部分別設(shè)有進(jìn)水系統(tǒng)和溢流口;所述內(nèi)置微電解填料的IC反應(yīng)器由下到上依次為排泥斗、混合區(qū)和進(jìn)水系統(tǒng)、第1厭氧區(qū)、微電解填料、固液分離器、第2厭氧區(qū)、微電解填料、沉淀區(qū)、固液分離器、溢流口、氣液分離器、位于反應(yīng)器的微電解填料區(qū)域的側(cè)壁上的填料更換口;廢水依次經(jīng)過所述的微電解反應(yīng)器、調(diào)節(jié)沉淀池和內(nèi)置微電解填料的IC反應(yīng)器，由所述內(nèi)置微電解填料的IC反應(yīng)器溢流口排放。
微電解反應(yīng)器是利用鐵與碳之間較大的電位差，以電位低的鐵作為陽極，電位高的碳作為陰極，形成大量的微原電池并發(fā)生鐵的電化學(xué)腐蝕，在有氧時形成Fe2+和Fe3+，利用Fe2+和Fe3+及其反應(yīng)產(chǎn)物與污染物發(fā)生絡(luò)合、絮凝、吸附、沉淀等物化反應(yīng)，有效去除PO43-、S2-、SS等多種污染物;同時，微電解產(chǎn)生的具有強(qiáng)氧化能力的自由基，能夠顯著提高有機(jī)物的可生化性。
微電解反應(yīng)器用于高濃度酸性有機(jī)廢水的前處理，不僅可以有效中和廢水酸度、提高廢水的pH值，還可以顯著提高難降解有機(jī)物的可生化性、降低水體濁度與色度，有利于廢水進(jìn)一步的生化處理。
IC反應(yīng)器又稱內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器，由2層UASB反應(yīng)器串聯(lián)而成。IC反應(yīng)器通過內(nèi)循環(huán)自動稀釋進(jìn)水，有效確保了第1厭氧區(qū)進(jìn)水濃度的穩(wěn)定性;其次，IC反應(yīng)器具有抗沖擊負(fù)荷高、容積負(fù)荷高、投資省等諸多優(yōu)點(diǎn)，適合用于處理高濃度的有機(jī)廢水。在IC反應(yīng)器的第1厭氧區(qū)和第2厭氧區(qū)中設(shè)置微電解填料，微電解填料中的鐵不僅能為反應(yīng)體系提供充足的電子，顯著降低反應(yīng)體系的氧化還原電位;同時，微電解填料中的碳素纖維具有良好的導(dǎo)電性和巨大的比表面積，有利于電子在鐵與微生物之間的快速傳遞，并且碳素纖維有利于維持反應(yīng)體系足夠的活性污泥量。
優(yōu)選的，所述微電解反應(yīng)器微電解填料的陰極材料為活性碳、碳素纖維、石墨等含碳材料，陽極材料為鐵絲、鐵塊、鐵管和含鐵合金等含鐵材料。
優(yōu)選的，所述調(diào)節(jié)沉淀池加藥機(jī)所加的藥劑為pH調(diào)節(jié)劑、雙氧水、有機(jī)碳源、絮凝劑、微量元素營養(yǎng)液、氧化還原介體等試劑中的一種或者多種試劑的混合液;所述的氧化還原介體為蒽醌、鈷胺素、紫羅堿、吩嗪、萘醌以及此類物質(zhì)衍生物中的一種或者多種的混合物。
優(yōu)選的，所述內(nèi)置微電解填料的IC反應(yīng)器以碳素纖維和鐵絲編制而成的纖維狀材料作為微電解填料，所述的微電解填料在內(nèi)置微電解填料的IC反應(yīng)器厭氧區(qū)中填充體積比介于5%～50%，質(zhì)量比介于10～1g/L，所述微電解填料鐵/碳質(zhì)量比介于10～2;所述的碳素纖維為粘膠基碳素纖維、瀝青基碳素纖維、聚丙烯晴基碳素纖維等碳素纖維材料中的一種。
優(yōu)選的，所述內(nèi)置微電解填料的IC反應(yīng)器氣液分離器排放的廢氣可以用發(fā)電或者產(chǎn)熱，為整個處理系統(tǒng)提供能量。
本發(fā)明提供了采用上述技術(shù)方案所述的污水處理系統(tǒng)對高濃度酸性有機(jī)廢水進(jìn)行處理的方法。
優(yōu)選的，所述方法在處理高濃度酸性有機(jī)廢水尤其是含五氯酚、多氯聯(lián)苯等毒性強(qiáng)、難降解的鹵代有機(jī)廢水中的應(yīng)用。
優(yōu)選的，所述方法中內(nèi)置微電解填料的IC反應(yīng)器可獨(dú)立運(yùn)行。
優(yōu)選的，所述方法既可以用于高濃度酸性有機(jī)廢水的處理，也可用于其他種類含難降解有機(jī)物廢水的處理。
本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明提供了一種高濃度酸性有機(jī)廢水處理系統(tǒng)，包括微電解反應(yīng)器、調(diào)節(jié)沉淀池和內(nèi)置微電解填料的IC反應(yīng)器。高濃度酸性有機(jī)廢水經(jīng)過微電解反應(yīng)器時，由于進(jìn)水pH值低，可以有效促進(jìn)微電解反應(yīng)，隨著鐵的不斷腐蝕，水體的pH值得到了明顯提高，出水pH值接近中性;在此過程中主要發(fā)生以下反應(yīng)：一、微電解反應(yīng)產(chǎn)生的[H]和零價鐵均具有強(qiáng)還原性，可有效還原己內(nèi)酰胺、甲基橙、偶氮染料等化工、印染、制藥、電鍍等行業(yè)產(chǎn)生的難降解有機(jī)物，破壞部分有機(jī)物的雙鍵、環(huán)狀基團(tuán)，提高此類難降解有機(jī)物的可生化性，同時也可以還原部分高價態(tài)的有毒金屬離子，降低其生物化學(xué)毒性;二、電極反應(yīng)過程中產(chǎn)生的Fe2+和Fe3+，在水解或者調(diào)節(jié)pH至堿性后會生成大量的Fe(OH)2和Fe(OH)3，其水解產(chǎn)物是一種良好的絮凝劑，通過物理吸附、化學(xué)吸附、絮凝、凝聚、共沉淀等方式可增強(qiáng)廢水污染物的去除效果;三、Fe2+、Fe3+可與CN-、S2-、PO43-等多種無機(jī)離子發(fā)生絡(luò)合、沉淀等化學(xué)反應(yīng)，降低多種有害物質(zhì)的生物毒性，對于發(fā)黑發(fā)臭的廢水，F(xiàn)e2+、Fe3+能夠明顯提高水體透明度，去除部分異味物質(zhì)，減輕后續(xù)處理工藝的處理負(fù)荷。
廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)沉淀池后，由于微電解過程產(chǎn)生的Fe(OH)2和Fe(OH)3是一種良好的絮凝劑，在此工段廢水中的顆粒態(tài)污染物、部分溶解性污染物得以有效沉淀去除，通過加藥機(jī)調(diào)節(jié)廢水pH值至生化處理要求;通過加藥機(jī)添加有機(jī)碳源、微量元素營養(yǎng)液等物質(zhì)調(diào)節(jié)廢水到生化處理要求;對于廢水中含有五氯酚、多氯聯(lián)苯等生物毒性強(qiáng)、難降解的鹵待有機(jī)物，通過加藥機(jī)添加適量的氧化還原介體，提高電子在厭氧反應(yīng)體系中的傳遞速率，有效促進(jìn)IC反應(yīng)器的厭氧降解過程。
調(diào)節(jié)沉淀池的出水到達(dá)內(nèi)置微電解填料的IC反應(yīng)器后，高濃度的有機(jī)廢水經(jīng)過其廢水回流得到有效稀釋，從而有利于活性污泥的降解;位于第1厭氧區(qū)和第2厭氧區(qū)中的微電解填料可以為厭氧反應(yīng)體系提供足夠的電子，顯著降低反應(yīng)體系的氧化還原電位;同時，微電解填料中的碳素纖維具有良好的導(dǎo)電性和巨大的比表面積，有利于電子在鐵與微生物之間的快速傳遞，并且碳素纖維有利于維持反應(yīng)體系足夠的活性污泥量。廢水經(jīng)過內(nèi)置微電解填料的IC反應(yīng)器后水質(zhì)得到有效凈化。
本發(fā)明所提供的方法各種污染物去除較為徹底，難降解有機(jī)物、懸浮物等污染物得以顯著去除，以廢棄的金屬鐵為微電解的陰極材料，不需要投加大量的藥劑，流程簡單，占地面積少，處理成本低且操作方便。
