專利名稱：光催化真空氣液固三相高效分離工藝處理高鹽分高濃度有機廢水的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于水處理技術領域，具體涉及光催化真空氣液固三相高效分離工藝處理
高鹽分、高濃度有機廢水及其尾氣的處理。
背景技術：
伴隨著我國經濟的高速增長，化工、制藥等企業(yè)增多，其產品在生產過程中會產生 大量高鹽分、高濃度有機廢水，這些廢水化學成份復雜、含鹽量高、有機物濃度高，很難采用 生化法直接處理，采用傳統(tǒng)的廢水處理技術很難取得滿意的結果。因此，對這類廢水的凈化 處理是當前環(huán)保研究領域的熱點之一。 鑒于這類廢水COD含量高且含有大量鹽類，難以生物降解的特點，若只采用污水 處理的常規(guī)方法，不但有機物很難降解，而且污水中具有實用價值的鹽分也隨之處理掉。有 篇文章提到了鹽類物質的利用發(fā)表在2006年第1期徐州建筑職業(yè)技術學院學報上的文 章一蒸發(fā)濃縮資源回收處理高鹽分高濃度有機廢水的研究。該文章采用減壓蒸發(fā)濃縮有機 廢水，對濃縮液中的有用鹽分進行回收，回收后的濃縮液進行焚燒處理；蒸發(fā)冷凝水再經好 氧生化處理達標排放。此方法提到了鹽類的利用，但濃縮液中除含有有用鹽分外，還含有大 量雜質，回收較麻煩。而在已公開的專利里面，一項發(fā)明專利一催化氧化生化組合工藝處理 高毒性高濃度高含鹽有機廢水方法(公開號CN 101314510A)，提出將三效減壓蒸餾技術 運用于廢水處理技術與后續(xù)催化氧化技術與生物處理技術的有機結合，處理效果較好，但 由于廢水經過減壓蒸餾后出水水質不好，所以后續(xù)處理較復雜；另外一項我們課題組已公 開的發(fā)明專利一一種適合于高鹽分高濃度有機廢水的處理工藝(公開號CN 101381190)， 提出氧化一真空濃縮結晶一氧化的處理工藝，取得了較好的效果，但處理工序較多，投資成 本會隨之增加。現(xiàn)在有人認為廢水處理裝置是大氣惡臭的最主要揮發(fā)源之一，從廢水處理 裝置揮發(fā)出的有惡臭的化學物質主要有硫化氫、氨以及硫醇類、硫醚類、烴類、有機鹵系衍 生物等揮發(fā)性有機物VOC，這些物質絕大多數(shù)對人體健康危害較大。前面兩項發(fā)明專利均未 提出尾氣的治理，而本發(fā)明創(chuàng)新地將光催化氧化與真空氣液固三相分離結合在一起，不但 不需對廢水進行復雜的后續(xù)處理，還對其產生的尾氣進行了光催化處理，并提出以廢制廢 的觀點，即處理一種廢水產生的尾氣可通入此廢水原水或其他廢水原水，再排出的尾氣量 會減少，進一步降低了光催化處理尾氣的難度。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術的不足提供一種集光催化、氣液固三相分離、 尾氣處理三合一的處理工藝，此工藝針對高鹽分、高濃度有機廢水。研究的水樣取自某化工 廠，其中分別含有為NH4Cl、MgCl2、MgS04、NaCl、Na2S04、Na2HP04等。經處理后不但出水水質 達標，能回收有用鹽分，而且處理了尾氣對大氣無二次污染。 本發(fā)明相比背景技術中的減壓蒸發(fā)濃縮法及已公開的兩項發(fā)明專利，有如下優(yōu)點 1、原廢水經過無需進行復雜的預處理及后續(xù)處理，只需經主反應器一光催化真空 氣液固三相高效分離器出水水質即可得到很大的提高。 2、不但出水水質可達《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)石油化工工業(yè)類二級排
放標準，而且所用到的工藝均高效且簡單易操作，便于實現(xiàn)工業(yè)化。 3、本發(fā)明提出治理廢水的同時需治理尾氣，降低對大氣的二次污染。 本發(fā)明的技術方案是首先通過預處理池，再進行酸堿調節(jié)，之后將水引入光催化
真空氣液固三相高效分離器即可通過光催化降解有機物，排出出水、產生尾氣及結晶鹽分，
裝置排出的水再經深度處理可達標排放，而尾氣經光催化處理絕大部分有機物可以被降解。現(xiàn)詳細說明本發(fā)明技術方案 第一步預處理 將廢水引入預處理池，通過池中格柵之后可去除較大顆粒的懸浮物，其目的是為
了防止之后的工藝設備發(fā)生堵塞。 第二步酸堿調節(jié) 將經預處理后的水引入調節(jié)池，若廢水顯酸性，加入石灰、NaOH或其他堿性物質調 節(jié)pH值至6-9 ;若廢水顯堿性，加入HC1或其他酸性物質調節(jié)pH值至6-9。
第三步光催化真空氣液固三相高效分離 將上一步得到的水引入光催化真空氣液固三相高效分離器，再加入光催化劑，在 溫度低于10(TC的條件下發(fā)生光催化反應，維持反應溫度的加熱方式可為電加熱、蒸汽加 熱、微波加熱或紅外燈加熱，反應可降解絕大多數(shù)有機物，生成的C02及少量的小分子有機 物以氣體的形式連續(xù)排出，同時反應后的廢水連續(xù)排出，通過二次循環(huán)水冷，還可回收利用 一些低沸點有機溶劑，如乙腈等；當廢水鹽濃度趨于飽和及過飽和后，廢水鹽濃度具備了結 晶的條件，鹽分以結晶的形式析出。除了可以通過光催化反應降解有機物外，還可在廢水中 加入03、新生Mn02液體或K2Fe04液體等化學氧化劑發(fā)生氧化反應或加入MnOy載銅粉煤灰、 H202等催化劑發(fā)生催化氧化反應降解廢水中的有機物。
第四步深度處理 為使最終出水達標排放，需對上一步出水引入深度處理池。主要借助微生物的分 解作用降解污水中的有機物，使污水得到進一步凈化。采用間歇曝氣為污水中好氧微生物 提供活動能源，促進好氧微生物的分解活動，進一步降解廢水中的有機物。
第五步尾氣處理 為保證對大氣無二次污染，需對光催化真空氣液固三相高效分離器產生的氣相即 尾氣進行處理。本發(fā)明提出以廢制廢的觀點，將廢氣通入原廢水或其他廢水，經過廢水的吸 收再排出的廢氣會減少，再通入光催化處理裝置，光催化反應可降解絕大多數(shù)氣體有機物。
具體實施例1 : 將COD為187858mg/L、NH3-N為1250mg/L、pH值為13. 2的含NaCl高鹽分高濃度有 機廢水送入預處理池，通過池中格柵之后可去除較大顆粒的懸浮物，將經預處理后的水引 入調節(jié)池，加入HC1或其他酸性物質調節(jié)pH值至6-9。將上一步得到的水引入光催化真空 氣液固三相高效分離器，加入lppm光催化劑進行反應，采用電加熱的方式維持反應溫度，為使最終出水達標排放，將上一步出水引入深度處理池；并且為保證對大氣無二次污染，將 光催化真空氣液固三相高效分離器產生的氣相即尾氣通入原廢水或其他廢水，再通入光催 化處理裝置。最終出水的C0D(130mg/L) 、 NH3_N(22mg/L) 、 pH(7. 9)達到《污水綜合排放標 準》(GB8978-1996)石油化工類二級排放標準。
具體實施例2 : 將COD為36421mg/L、pH值6. 7的含Na2S04高鹽分高濃度有機廢水送入預處理池， 通過池中格柵之后可去除較大顆粒的懸浮物，將經預處理后的水引入光催化真空氣液固三 相高效分離器，加入新生Mn02液體發(fā)生氧化反應以降解有機物，采用蒸汽加熱的方式維持 反應溫度，為使最終出水達標排放，將上一步出水引入深度處理池；并且為保證對大氣無二 次污染，將光催化真空氣液固三相高效分離器產生的氣相即尾氣通入原廢水或其他廢水， 再通入光催化處理裝置。最終出水的C0D(210mg/L)、pH(6.9)達到《污水綜合排放標準》 (GB8978-1996)石油化工類二級排放標準。
具體實施例3 : 將COD約為373780mg/L、NH3-N約為3196mg/L、pH值約為7. 0的含Na2HP04高鹽分 高濃度有機廢水送入預處理池，通過池中格柵之后可去除較大顆粒的懸浮物，將經預處理 后的水引入光催化真空氣液固三相高效分離器，加入^02發(fā)生催化氧化反應，采用微波加 熱的方式維持反應溫度，為使最終出水達標排放，將上一步出水引入深度處理池；并且為保 證對大氣無二次污染，將光催化真空氣液固三相高效分離器產生的氣相即尾氣通入原廢水 或其他廢水，再通入光催化處理裝置。最終出水的COD (247mg/L) 、 NH3_N(25mg/L) 、 pH(7. 1) 達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)石油化工類二級排放標準。
具體實施例4 : 將COD約為4755mg/L、 NH3_N約為30291mg/L、 pH值約為9. 6的含NH4C1高鹽分高 濃度有機廢水送入預處理池，通過池中格柵之后可去除較大顆粒的懸浮物，將經預處理后 的水引入調節(jié)池，加入HC1或其他酸性物質調節(jié)pH值至6-9。將上一步得到的水引入光催 化真空氣液固三相高效分離器，加入03發(fā)生氧化反應以降解有機物，采用紅外燈加熱的方 式維持反應溫度，為使最終出水達標排放，將上一步出水引入深度處理池；并且為保證對大 氣無二次污染，將光催化真空氣液固三相高效分離器產生的氣相即尾氣通入原廢水或其他 廢水，再通入光催化處理裝置。最終出水的C0D(110mg/L) 、 NH3-N(20mg/L) 、 pH(7. 2)達到 《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)石油化工類二級排放標準。
具體實施例5 : 將COD約為2130mg/L、 pH值約為6. 4的含MgS04高鹽分高濃度有機廢水送入預 處理池，通過池中格柵之后可去除較大顆粒的懸浮物，將經預處理后的水引入光催化真空 氣液固三相高效分離器加入載銅粉煤灰發(fā)生催化氧化反應，采用電加熱的方式維持反應 溫度，為使最終出水達標排放，將上一步出水引入深度處理池；并且為保證對大氣無二次 污染，將光催化真空氣液固三相高效分離器產生的氣相即尾氣通入原廢水或其他廢水， 再通入光催化處理裝置。最終出水的C0D(128mg/L)、pH(6.7)達到《污水綜合排放標準》 (GB8978-1996)石油化工類二級排放標準。
具體實施例6: 將COD約為4755mg/L、 pH值約為2. 8的含MgCl2高鹽分高濃度有機廢水送入預處理池，通過池中格柵之后可去除較大顆粒的懸浮物，將經預處理后的水引入調節(jié)池，加入 Na0H或其他堿性物質調節(jié)pH值至6-9。將上一步得到的水引入光催化真空氣液固三相高效 分離器，加入K2Fe04液體發(fā)生氧化反應以降解有機物，采用蒸汽加熱的方式維持反應溫度， 為使最終出水達標排放，將上一步出水引入深度處理池；并且為保證對大氣無二次污染，將 光催化真空氣液固三相高效分離器產生的氣相即尾氣通入原廢水或其他廢水，再通入光催 化處理裝置。最終出水的C0D(88mg/L)、pH(6. 5)達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996) 石油化工類二級排放標準。
具體實施例7 : 將COD約為373780mg/L、NH3-N約為3196mg/L、pH值約為7. 0的含Na2HP04高鹽分 高濃度有機廢水送入預處理池，通過池中格柵之后可去除較大顆粒的懸浮物，將經預處理 后的水引入光催化真空氣液固三相高效分離器，加入1000ppm光催化劑進行反應，采用紅 外燈加熱的方式維持反應溫度，為使最終出水達標排放，將上一步出水引入深度處理池；并 且為保證對大氣無二次污染，將光催化真空氣液固三相高效分離器產生的氣相即尾氣通入 原廢水或其他廢水，再通入光催化處理裝置。最終出水的C0D(187mg/L) 、 NH3_N(25mg/L)、 pH(7. 1)達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)石油化工類二級排放標準。
具體實施例8 : 將COD為187858mg/L、 NH3_N為1250mg/L、 pH值為13. 2的含NaCl高鹽分高濃度 有機廢水送入預處理池，通過池中格柵之后可去除較大顆粒的懸浮物，將經預處理后的水 引入調節(jié)池，加入HC1或其他酸性物質調節(jié)pH值至6-9。將上一步得到的水引入光催化真 空氣液固三相高效分離器，加入Mn02發(fā)生催化氧化反應，采用電加熱的方式維持反應溫度， 為使最終出水達標排放，將上一步出水引入深度處理池；并且為保證對大氣無二次污染，將 光催化真空氣液固三相高效分離器產生的氣相即尾氣通入原廢水或其他廢水，再通入光催 化處理裝置。最終出水的C0D(120mg/L) 、 NH3_N(22mg/L) 、 pH(7. 9)達到《污水綜合排放標 準》(GB8978-1996)石油化工類二級排放標準。
具體實施例9 : 將COD約為4755mg/L、 NH3_N約為30291mg/L、 pH值約為9. 6的含NH4C1高鹽分高 濃度有機廢水送入預處理池，通過池中格柵之后可去除較大顆粒的懸浮物，將經預處理后 的水引入調節(jié)池，加入HC1或其他酸性物質調節(jié)pH值至6-9。將上一步得到的水引入光催 化真空氣液固三相高效分離器，加入lOOppm光催化劑進行反應，采用微波加熱的方式維持 反應溫度，為使最終出水達標排放，將上一步出水引入深度處理池；并且為保證對大氣無二 次污染，將光催化真空氣液固三相高效分離器產生的氣相即尾氣通入原廢水或其他廢水， 再通入光催化處理裝置。最終出水的COD (97mg/L) 、 NH3_N (20mg/L) 、 pH(9)達到《污水綜合 排放標準》(GB8978-1996)石油化工類二級排放標準。
權利要求
一種針對高鹽分高濃度有機廢水的處理工藝，其特征在于首先通過預處理池，再進行酸堿調節(jié)，之后將水引入光催化真空氣液固三相高效分離器即可通過光催化降解有機物，排出出水、產生尾氣及結晶鹽分，裝置排出的水再經深度處理可達標排放，而尾氣經光催化處理絕大部分有機物可以被降解。
2. 根據(jù)權利要求1所述的工藝，其特征在于酸堿調節(jié)時加入石灰、NaOH或其他堿性物 質調節(jié)酸性廢水調至pH值為6-9，加入HCl或其他酸性物質調節(jié)堿性廢水調至pH值為6-9。
3. 根據(jù)權利要求1所述的工藝，其特征在于光催化分離時將廢水引入真空氣液固三相 高效分離器，加入l-1000卯m的光催化劑，在紫外燈的照射下及溫度低于IO(TC的條件下發(fā) 生光催化反應，維持反應溫度的加熱方式可為電加熱、蒸汽加熱、微波加熱或紅外燈加熱； 通過循環(huán)水冷，還可回收利用一些低沸點有機溶劑，如乙腈等；此外，還可在廢水中加入03、 新生Mn02液體或K2Fe04液體等化學氧化劑發(fā)生氧化反應或加入MnOy載銅粉煤灰、H202等 催化劑或氧化劑發(fā)生催化氧化反應代替光催化反應。
4. 根據(jù)權利要求1的所述的工藝，其特征在于深度處理時借助微生物的分解作用降解 污水中的有機物，使污水得到凈化。
5. 根據(jù)權利要求1所述的工藝，其特征在于光催化治理尾氣，并提出以廢制廢的觀點， 即處理一種廢水產生的尾氣可通入此廢水原水或其他廢水原水，排出的尾氣再進行光催化 或催化燃燒處理。
6. 根據(jù)權利要求l的所述的工藝，其特征在于所述的工藝包括每步工藝順序的簡單變 換，以及與每步工藝所起的作用或者效果基本相同的其它工藝。
全文摘要
本發(fā)明針對高鹽分高濃度有機廢水(其中所含鹽類可以為NH4Cl、MgCl2、MgSO4、NaCl、Na2SO4、Na2HPO4等)，采用預處理、酸堿調節(jié)、光催化氣液固三相高效分離、深度處理一系列工藝對其進行處理。該發(fā)明不但出水水質可達《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)石油化工類二級排放標準，而且能從廢水中回收利用鹽分。另外，為保證無二次污染，本發(fā)明對光催化氣液固三相高效分離器產生的尾氣進行了光催化處理，尾氣中的絕大多數(shù)有機物可被降解，無異味；而且本發(fā)明提出以廢制廢的觀點，即處理一種廢水產生的尾氣可通入此廢水原水或其他廢水原水，再排出的尾氣量會減少，進一步降低了光催化處理尾氣的難度。本發(fā)明成本低，效率高，易操作，無二次污染，適用于高鹽分高濃度有機廢水的處理。
文檔編號B01D53/86GK101767913SQ20101003919
公開日2010年7月7日 申請日期2010年1月21日 優(yōu)先權日2010年1月21日
發(fā)明者孫巧麗, 李恒, 王家強, 陶輝旺 申請人:云南大學