專利名稱：有機工業(yè)廢水處理工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種有機工業(yè)廢水處理工藝，尤其涉及一種包括微電解的高難度有機工業(yè)廢水處理工藝。
背景技術：
高難度有機工業(yè)廢水的現(xiàn)狀與特點近年來，隨著中國工業(yè)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)生了大量的有機工業(yè)廢水，這類廢水有如下特點一是成份復雜，而且分子鏈牢固，呈二價或三價分子鏈，難以生化降解；二是CODcr (用重鉻酸鉀法測定的化學需氧量)高，一般CODcr從 10000多mg/L到幾十萬mg/L ;三是色度高，從幾千倍到幾萬倍；四是這類廢水毒性大，對環(huán)境危害嚴重，用傳統(tǒng)工藝無法治理達標；五是這類廢水量小，從幾噸/天到幾十噸/天不等。 多集中在化工、生物制藥、印染、家具、泡菜、石油化工行業(yè)。六是現(xiàn)在催化氧化加微電解技術效果差、實際運用存在的問題多。
現(xiàn)有的有機工業(yè)廢水處理工藝中，微電解是利用金腐蝕原理，以Fe2+為陽極，活性炭為陰極，在酸性條件下形成電池反應，又稱內(nèi)電解法、鐵屑過濾法，此工藝是在20世紀70 年代應用到廢水治理中，電極反應如下
陽極(Fe)Fe - 2e — Fe2+ Eo - (Fe2+/Fe)=0. 44V·
陰極(C)2H+2e — Η一H2 f (酸性溶液中)Eo (H+/H2) =OV
有氧時02+4H+4e — 2H2O (酸性溶液中)Eo- (02/H20) =1. 23V
022H20+4e — 4e — 40H —(中性或堿性溶液中)Eo- (02/H20) =0. 41V
該反應是利用了原電池反應、氧化還原反應和Fe3+的混凝作用為原理,使廢水中的有機物得到降解。
現(xiàn)有的有機工業(yè)廢水處理工藝中，催化氧化是采用Fentm試劑氧化；調(diào)節(jié)廢水pH至 4，投加硫酸亞鐵3—4g/L廢水，H2O2:2— 3g/L廢水，攪拌反應lh，調(diào)節(jié)PH6—7，用PAM沉降， 氧化反應如下
Fe2+H2O2 — Fe3++ · OH+ · OH —
Fe3++H202 — Fe2++ · 0Η2+Η.
Fe2+與H2O2迅速反應生成· OH游離基，而· OH游離基是水溶液中氧化能力極強的氧化劑，將廢水中的有機物分子氧化分解。
上述微電解和催化氧化普遍存在以下問題一是對特高難度廢水CODcr降解差， 只有30— 40%，特別是高含鹽廢水更差；二是沉渣多，給后工序增大了工作量，增大了處理成本，三是微電解鐵和碳易板結(jié)，產(chǎn)生溝流現(xiàn)象，降低了處理效果。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種包括微電解的針對高難度有機工業(yè)廢水的處理工藝。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案3CN 102910770 A書明說2/11 頁
本發(fā)明所述有機工業(yè)廢水處理工藝，包括微電解，所述微電解包括以下步驟
(I)制備鐵、碳混料；
(2)電解反應將鐵、碳混料加入電解塔內(nèi)，用酸液調(diào)節(jié)廢水的pH值至2 3后加入電解塔內(nèi)，輔以壓縮空氣曝氣反應，取樣測pH值，當pH值達4 5時加入雙氧水(化學式 H2O2),再反應，當pH達5 7時停止反應。
具體地，所述步驟(I)中制備鐵、碳混料的方法為將鑄鐵鐵屑用氫氧化鈉溶(化學式NaOH)液浸泡后，除油洗凈，再用鹽酸溶液浸泡，去除表面鈍化膜后洗凈備用；將粒狀活性炭用清水浸泡后取出備用；將處理后的鑄鐵鐵屑和粒狀活性炭混合。
作為優(yōu)選，所述步驟(I)中制備鐵、碳混料的方法為將鑄鐵鐵屑用濃度為10%的氫氧化鈉溶液浸泡10分鐘后，除油洗凈，再用濃度為3%的鹽酸溶液浸泡30分鐘，去除表面鈍化膜后洗凈備用；將粒狀活性炭用清水浸泡2小時后取出備用；將處理后的鑄鐵鐵屑和粒狀活性炭按體積比1:1的比例混合。
所述步驟(2)中電解反應的方法為將鐵、碳混料加入電解塔內(nèi)，用酸液調(diào)節(jié)廢水的pH值至2 3后加入電解塔內(nèi)，鐵、碳混料與廢水的質(zhì)量比為1:3 1: 2，輔以壓縮空氣曝氣反應30 50分鐘，取樣測pH值，當pH值達4 5時加入占廢水總重量I 10/1000 的雙氧水，再反應20 30分鐘，當pH達5 6時停止反應。
作為優(yōu)選，所述步驟(2)中電解反應的方法為將鐵、碳混料加入電解塔內(nèi)，用酸液調(diào)節(jié)廢水的PH值至2、2. 2,2. 5,2. 8或3后加入電解塔內(nèi)，鐵、碳混料與廢水的質(zhì)量比為 1: 3、1:2. 8、1:2. 5、1:2. 2或1: 2，輔以壓縮空氣曝氣反應30 50分鐘，取樣測pH值，當pH 值達 4,4. 2,4. 5,4. 8 或 5 時加入占廢水總重量 1/1000、3/1000、5/1000、7/1000 或 10/1000 的雙氧水，再反應20 30分鐘，當pH達5、5. 2,5. 5,5. 8或6時停止反應。
上述微電解的反應原理如下
氧化還原反應Fe2+是活潑金屬在酸性水溶液中能發(fā)生如下反應
Fe+2H+_Fe2++H2 個
當水中存在氧化劑時，F(xiàn)e2+可進一步被氧化成Fe3+。從鐵的電極電位可以知道，在金屬活動順序表中排在鐵后面的金屬有可能被鐵置換出來而沉積在鐵的表面上。同樣，其他氧化性較強的離子或化合物也會被鐵或亞鐵離子還原成毒性較小的還原態(tài)。
原電池反應鑄鐵是鐵和碳的合金，即由純鐵和Fe3C及一些雜質(zhì)組成。鑄鐵中的碳化鐵為極小的顆粒，分散在鐵內(nèi)。碳化鐵比鐵的腐蝕趨勢低，因此，當鑄鐵浸入水中時就構(gòu)成了成千上萬個細小的微電池，以純鐵成為陽極，碳化鐵及雜質(zhì)則為陰極，發(fā)生了電極反應，這便是微觀電池。當體系中的活性炭宏觀陰極材料存在時，又可以組成宏觀電池，基本電極反應如下
陽極反應Fe- 2e—Fe2+ Eo (Fe2+/Fe) =0. 44V
陰極反應2H+2e—H2Eo (H+/H2)=0V
當有O2時
02+4H++4e—2H20 Eo (O2)=L 23V
02+2H20+4e—40F (中性或堿性)Eo (02/0H) =0. 40V
在偏酸性的環(huán)境中，鑄鐵電極本身及所產(chǎn)生的新生態(tài)H、Fe2+等均能在廢水中產(chǎn)生許多組分，發(fā)生氧化還原反應，能破壞有色廢水中發(fā)色基團的結(jié)構(gòu)，達到脫色目的。比如對4二硝基氯苯廢水，廢水中含硝基的物質(zhì)可全部轉(zhuǎn)化為胺基，從而使廢水的色度降低，BOD5/ CODcr從O. 03升至O. 36mg/L，可生化性大幅提高，其中BOD5是一種用微生物代謝作用所消耗的溶解氧量來間接表示水體被BOD檢測儀器有機物污染程度的一個重要指標。
鐵的混凝作用在酸性條件下，用鐵屑處理廢水時，會產(chǎn)生Fe2+和Fe3+，是很好的絮凝劑，把溶液PH值調(diào)至堿性，且有O2存在時會形成Fe (OH) 2和Fe (OH) 3絮凝沉淀，反應如下
Fe2 ' +20H-Fe (OH)2 ^
4Fe2+80r+02+2H20-4Fe (OH)3 ,
生成的Fe (OH)3是膠體絮凝劑，它的吸附能力高于一般藥劑水解得到的Fe (OH)3 吸附能力。這樣，廢水中原有的懸浮物通過微電池反應產(chǎn)生的不溶物和色度的不溶性染料均可被其吸附凝聚。
Fenton的氧化作用在微電解中，當pH上升到4時，剛好滿足Fenton的氧化要求， 這是本發(fā)明的特點之處，當Fe2+與H2O2反應生成· OH游離基的速度很快，而· OH游離基是水溶液中氧化能力極強的氧化劑，能將廢水中的有機物分子氧化分解。
進一步，所述有機工業(yè)廢水處理工藝還包括催化氧化，所述催化氧化的方法為將前置處理過的廢水用酸液調(diào)·節(jié)pH值至3 4，加入活性炭粉末作為催化劑，再加入4A分子篩作為催化劑，再加入雙氧水作為氧化劑，反應30 80分鐘,反應停止后用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至6 7。
作為優(yōu)選，所述催化氧化的方法為將前置處理過的廢水用酸液調(diào)節(jié)pH值至3 4，加入占廢水總重量O. 5 1.2/1000的活性炭粉末作為催化劑，加入占廢水總重量 O. I O. 8/1000的4A分子篩作為催化劑，再加入占廢水總重量I. 5 2. 5/1000的雙氧水作為氧化劑，反應50 60分鐘，反應停止后用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至6 7。
作為最佳選擇，所述催化氧化的方法為將前置處理過的廢水用酸液調(diào)節(jié)pH值至3,3.3,3. 5、3. 8 或4，加入占廢水總重量 O. 5/1000,0. 6/1000,0. 8/1000、1/1000 或 I. 2/1000 的活性炭粉末作為催化劑，再加入占廢水總重量O. 1/1000,0. 2/1000,0. 4/1000,0. 6/1000 或O. 8/1000的4A分子篩作為催化劑，再加入占廢水總重量I. 5/1000、I. 6/1000、I. 8/1000、2.1/1000或2. 5/1000的雙氧水作為氧化劑，反應50、52、55、58或60分鐘，反應停止后用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至6、6· 3、6· 5、6· 8或7。
上述催化氧化的原理如下
在酸性條件下，以活性炭粉末和4A分子篩為催化劑，雙氧水為氧化劑，催化劑促使氧化劑快速分解而產(chǎn)生· OH自由基，該自由基具有非常強的氧化性，能夠?qū)U水中的發(fā)色基團及大分子有機物鏈打斷并迅速氧化成小分子物質(zhì)及二氧化碳和水，從而降低色度。 而且4A分子篩具有較高孔隙，更有利于·0Η自由基在孔隙中攻擊有機分子，增強處理效果。
本發(fā)明的有益效果在于
綜上，本發(fā)明對所有高難度和特高難度有機工業(yè)廢水都有顯著的凈化效果，具體表現(xiàn)為
可有效改變B0D5/C0Dcr比值，從O. 03提高到O. 3以上，為生化處理創(chuàng)造了有利條件；
對特高難度廢水CODcr和色度降解達70— 90% ；5
沉渣量比現(xiàn)有技術少1/3，減少污泥脫水工作量和處理成本；
有效解決鐵碳板結(jié)現(xiàn)象，提聞處理效果；
不需增加新的設備，易于操作。


圖I是本發(fā)明所述有機工業(yè)廢水處理工藝的流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步具體描述
圖I示出了常規(guī)工業(yè)廢水處理工藝所采用的整體步驟，該工藝中包括了微電解和催化氧化這兩個步驟。實際應用中，也可以只包括微電解和催化氧化中的其中一個步驟。常規(guī)工業(yè)廢水處理工藝所采用的整體步驟由圖即可清楚知曉，這里不作具體描述，下面只針對微電解和催化氧化這兩個步驟作具體描述
實施例I :
分別對下表中的各種廢水進行處理
權(quán)利要求
1.一種有機工業(yè)廢水處理工藝，包括微電解，其特征在于所述微電解包括以下步驟(1)制備鐵、碳混料；(2)電解反應將鐵、碳混料加入電解塔內(nèi)，用酸液調(diào)節(jié)廢水的pH值至2 3后加入電解塔內(nèi)，輔以壓縮空氣曝氣反應，取樣測PH值，當pH值達4 5時加入雙氧水，再反應，當 pH達5 7時停止反應。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有機工業(yè)廢水處理工藝，其特征在于所述步驟(I)中制備鐵、碳混料的方法為將鑄鐵鐵屑用氫氧化鈉溶液浸泡后，除油洗凈，再用鹽酸溶液浸泡，去除表面鈍化膜后洗凈備用；將粒狀活性炭用清水浸泡后取出備用；將處理后的鑄鐵鐵屑和粒狀活性炭混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機工業(yè)廢水處理工藝，其特征在于所述步驟(I)中制備鐵、碳混料的方法為將鑄鐵鐵屑用濃度為10%的氫氧化鈉溶液浸泡10分鐘后，除油洗凈, 再用濃度為3%的鹽酸溶液浸泡30分鐘，去除表面鈍化膜后洗凈備用；將粒狀活性炭用清水浸泡2小時后取出備用；將處理后的鑄鐵鐵屑和粒狀活性炭按體積比1:1的比例混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有機工業(yè)廢水處理工藝，其特征在于所述步驟(2)中電解反應的方法為將鐵、碳混料加入電解塔內(nèi)，用酸液調(diào)節(jié)廢水的pH值至2 3后加入電解塔內(nèi)，鐵、碳混料與廢水的質(zhì)量比為1:3 1:2，輔以壓縮空氣曝氣反應30 50分鐘，取樣測 pH值，當pH值達4 5時加入占廢水總重量I 10/1000的雙氧水，再反應20 30分鐘， 當pH達5 6時停止反應。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的有機工業(yè)廢水處理工藝，其特征在于所述步驟(2)中電解反應的方法為將鐵、碳混料加入電解塔內(nèi)，用酸液調(diào)節(jié)廢水的pH值至2、2. 2、2. 5、2. 8或3后加入電解塔內(nèi)，鐵、碳混料與廢水的質(zhì)量比為1: 3、1:2. 8、1:2. 5、1:2. 2或1: 2，輔以壓縮空氣曝氣反應30 50分鐘，取樣測pH值，當pH值達4、4· 2、4· 5、4· 8或5時加入占廢水總重量 1/1000、3/1000、5/1000、7/1000 或 10/1000 的雙氧水，再反應 20 30 分鐘，當 pH 達 5、5.2,5. 5,5. 8或6時停止反應。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5任何一項所述的有機工業(yè)廢水處理工藝，其特征在于所述有機工業(yè)廢水處理工藝還包括催化氧化，所述催化氧化的方法為將前置處理過的廢水用酸液調(diào)節(jié)PH值至3 4，加入活性炭粉末作為催化劑，再加入4A分子篩作為催化劑，再加入雙氧水作為氧化劑，反應30 80分鐘，反應停止后用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至6 7。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的有機工業(yè)廢水處理工藝，其特征在于所述催化氧化的方法為將前置處理過的廢水用酸液調(diào)節(jié)pH值至3 4，加入占廢水總重量O. 5 I. 2/1000的活性炭粉末作為催化劑，再加入占廢水總重量O. I O. 8/1000的4A分子篩作為催化劑，再加入占廢水總重量I. 5 2. 5/1000的雙氧水作為氧化劑，反應50 60分鐘，反應停止后用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至6 7。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的有機工業(yè)廢水處理工藝，其特征在于所述催化氧化的方法為將前置處理過的廢水用酸液調(diào)節(jié)口11值至3、3.3、3.5、3.8或4，加入占廢水總重量 O. 5/1000,0. 6/1000,0. 8/1000、1/1000或I. 2/1000的活性炭粉末作為催化劑，再加入占廢水總重量 O. 1/1000,0. 2/1000,0. 4/1000,0. 6/1000 或 O. 8/1000 的 4A 分子篩作為催化劑，再加入占廢水總重量I. 5/1000、I. 6/1000、I. 8/1000,2. 1/1000或2. 5/1000的雙氧水作為氧化劑， 反應50、52、55、58或60分鐘，反應停止后用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至6、6. 3、6. 5、6. 8或7。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有機工業(yè)廢水處理工藝，包括微電解，所述微電解包括以下步驟制備鐵、碳混料；電解反應將鐵、碳混料加入電解塔內(nèi)，用酸液調(diào)節(jié)廢水的pH值至2～3后加入電解塔內(nèi)，輔以壓縮空氣曝氣反應，取樣測pH值，當pH值達4～5時加入雙氧水，再反應，當pH達5～7時停止反應。在偏酸性的環(huán)境中，鑄鐵電極本身及所產(chǎn)生的新生態(tài)H、Fe2+等均能在廢水中產(chǎn)生許多組分，發(fā)生氧化還原反應，能破壞有色廢水中發(fā)色基團的結(jié)構(gòu)，達到脫色目的，例如，對二硝基氯苯廢水，廢水中含硝基的物質(zhì)可全部轉(zhuǎn)化為胺基，從而使廢水的色度降低，BOD5/CODcr升高，可生化性大幅提高。本發(fā)明對所有高難度有機工業(yè)廢水都有顯著的凈化效果。
文檔編號C02F1/461GK102910770SQ20121042766
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者曹世民 申請人:四川志得環(huán)?？萍加邢薰? 曹世民