申请日2014.10.22
公开(公告)日2015.02.25
IPC分类号C02F1/70; C02F3/28
摘要
本发明涉及一种催化铁耦合水解酸化预处理含高浓度硫酸根纺织印染废水的方法，催化铁材料加入水解酸化耦合反应池，以固定式或运动式两种方式运行，解决方案包括以下步骤：(1)制备催化铁材料，根据废水的特征和污染物种类制备相应的催化铁材料。(2)设置水解酸化耦合反应池，水解酸化耦合反应池内投加催化铁材料。(3)高浓度SO42-纺织印染废水进入上述放置了催化铁材料的水解酸化耦合反应池，控制水力停留时间为2–10h;进水pH为5.0–10.5。(4)经过催化铁与水解酸化耦合反应池预处理的出水再进行好氧生物处理。本发明是将催化铁材料与水解酸化耦合预处理含高浓度SO42-纺织印染废水，产生增效的协同作用，从而提高废水中SO42-去除率;降低硫化物含量，减小毒害有机物和硫化物对微生物的抑制;并利用铁离子的混凝和改性作用，促进整个生化反应。
权利要求书
1.一种催化铁耦合水解酸化预处理含高浓度硫酸根纺织印染废水的方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)制备催化铁材料，根据废水的特征和污染物种类制备相应的催化铁材料;所述催化铁材料，采用铁表面镀铜双金属体系，铜铁质量比应控制在(0.1–0.3):100;或采用铜屑与铁屑混合体系，铜铁质量比应控制在(1–3):100;
(2)设置水解酸化耦合反应池，向水解酸化耦合反应池内投加步骤(1)得到的催化铁材料;
(3)含高浓度硫酸根纺织印染废水进入步骤(2)放置了催化铁材料的水解酸化耦合反应池，控制水力停留时间为2–10h;进水pH为5.0–10.5;
(4)经过催化铁与水解酸化耦合反应池预处理的出水再进行好氧生物处理。
2.根据权利要求1所述的催化铁耦合水解酸化预处理含高浓度硫酸根纺织印染废水的方法，其特征在于所述催化铁材料固定于水解酸化耦合反应池内，做成固定式反应床，催化铁材料投加率为0.05–0.4kg/m3;或催化铁材料通过搅拌浆强制运动，做成运动床，催化铁材料投加率为0.02–0.1kg/m3。
说明书
催化铁耦合水解酸化预处理含高浓度硫酸根纺织印染废水的方法
技术领域
本发明涉及水污染控制工程领域，具体涉及一种污水预处理方法，特别是使用催化铁耦合水解酸化工艺预处理含高浓度SO42-纺织印染废水的方法。
背景技术
纺织印染废水因排放量大、水质复杂、处理难度高，成为废水治理工艺研究的重点和难点。为提高纺织印染废水的可生化性，需要对废水进行预处理。比较常见的工艺是“硫酸亚铁混凝+水解酸化”工艺。硫酸亚铁是最常见和廉价易得的混凝剂，其溶液呈酸性;而纺织印染废水呈碱性，由此可避免调节废水的pH值，节省成本。水解酸化作为一种有效的预处理手段，可以将大分子物质分解为小分子物质，提高废水的可生化性，减小后续好氧处理的难度。
实际工程中发现，由于纺织印染过程添加大量硫酸钠，同时废水混凝过程投加硫酸亚铁也伴有SO42-加入，造成水解酸化预处理进水中SO42-的含量很高。水解酸化作为厌氧过程的前两个阶段，是一兼性厌氧过程。硫酸盐还原菌属厌氧菌，能还原硫酸盐为硫化物，利用有机物为供氢体，在还原硫酸盐的过程中获得能量。在厌氧反应器中，硫酸盐会被硫酸盐还原菌(SRB)作为电子受体加以利用，最终还原为硫化氢。过高硫酸盐存在，刺激并促使硫酸还原菌的增殖，从而产生大量的硫化氢。硫化氢在水中的溶解度很高，每克S2-相当于2gCOD。硫化氢有毒性，会对微生物产生抑制作用，不利于生化反应正常进行。事实证明，尽管水解酸化反应器不是严格的厌氧反应器，高浓度的硫酸盐废水仍会刺激硫酸盐还原菌的生长，产生大量的S2-，不仅造成废水的COD去除率下降，且严重抑制水解酸化菌的生命活动，因此S2-的去除是一亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的，是通过将催化铁与水解酸化耦合，实现废水中S2-的去除和毒害有机物的还原转化，提高水解酸化预处理效果;适用范围为含高浓度SO42-纺织印染废水预处理。
本发明提出的一种催化铁耦合水解酸化预处理含高浓度硫酸根纺织印染废水的方法，具体步骤如下：
(1)制备催化铁材料，根据废水的特征和污染物种类制备相应的催化铁材料;所述催化铁材料，采用铁表面镀铜双金属体系，铜铁质量比应控制在(0.1–0.3):100;或采用铜屑与铁屑混合体系，铜铁质量比应控制在(1–3):100;
(2)设置水解酸化耦合反应池，向水解酸化耦合反应池内投加步骤(1)得到的催化铁材料;
(3)含高浓度硫酸根纺织印染废水进入步骤(2)放置了催化铁材料的水解酸化耦合反应池，控制水力停留时间为2–10h;进水pH为5.0–10.5;
(4)经过催化铁与水解酸化耦合反应池预处理的出水再进行好氧生物处理。
本发明中，所述催化铁材料固定于水解酸化耦合反应池内，做成固定式反应床，催化铁材料投加率为0.05–0.4kg/m3;或催化铁材料通过搅拌浆强制运动，做成运动床，催化铁材料投加率为0.02–0.1kg/m3。
本发明的方法将催化铁与水解酸化耦合，并不是单独发挥两者的作用，而是产生增效的协同作用：①催化铁的快速还原作用，可以减小毒害有机物或者重金属对微生物的抑制和毒害;同时催化铁还原产生的Fe2+可以与S2-生成FeS沉淀，降低S2-对微生物的毒害抑制，提高水解酸化的处理效率。②Fe2+可增大细胞膜的渗透性，加快营养物质的吸收，并作为电子传递链的重要部分，参与电子的传递，促进生化反应;同时还具有混凝和表面改性作用，改善细菌的絮凝或挂膜性能，促进活性污泥沉淀。③一体化的耦合方式可效减少构筑物占地面积，简化运行和管理维护操作。
具体实施方式
实施例1：pH偏酸性纺织印染废水
将金属加工废品铁屑(俗称：铁刨花，材质为碳钢)、及冷轧紫铜泊(厚0.05至0.4mm)边角废料，用机械方法轧碎，最大径长不超过600mm，以铁铜质量比100:1均匀混合投加于反应池，投加量为0.03kg/m3，池底部设平板浆，催化铁材料慢速运动，形成运动式反应床。高浓度SO42-纺织印染废水进入设有催化铁材料的水解酸化耦合反应池，进水pH为5.0。水解酸化耦合反应池中无溶解氧，水力停留时间控制在2.0h。
处理效果：出水COD去除率为26.6%，SO42-去除率为40.6%，S2-浓度为12.1mg/L。
实施例2：pH偏碱性纺织印染废水
采用例1相同的运动式反应床，仅改变铁铜质量比为100:3。高浓度SO42-纺织印染废水进入催化铁与水解酸化耦合反应池，进水pH为10.5。水解酸化耦合反应池中无溶解氧，水力停留时间控制在10h。
处理效果：出水COD去除率为40.3%，SO42-去除率为62.7%，S2-浓度为0.00mg/L。
实施例3：固定床反应器
采用例1相同的铁材料，通过化学镀的方式将0.3%铜单质镀在铁屑表面，形成催化铁材料，机械压缩制备成堆积密度为0.20 kg/m3填料。高浓度SO42-纺织印染废水进入催化铁与水解酸化耦合反应池，进水pH为8.4。水解酸化耦合反应池中无溶解氧，水力停留时间控制在2.0h。
处理效果：出水COD去除率为32.6%，SO42-去除率为38.9%，S2-浓度为9.46mg/L。
实施例4：运动床反应器
采用例3相同的催化铁材料制备方法;采例1运动式反应床，仅改变投加量为0.02kg/m3。高浓度SO42-纺织印染废水进入催化铁与水解酸化耦合反应池，进水pH为8.4。水解酸化耦合反应池中无溶解氧，水力停留时间控制在10h。
处理效果：出水COD去除率为42.6%，SO42-去除率为68.9%，S2-浓度为0.00mg/L。
实施例5：铜铁材料混合固定床反应器
采用例1相同的铁和铜材料，机械压缩制备成堆积密度为0.40 kg/m3填料。高浓度SO42-纺织印染废水进入催化铁与水解酸化耦合反应池，进水pH为8.4。水解酸化耦合反应池中无溶解氧，水力停留时间控制在10h。
处理效果：出水COD去除率为43.7%，SO42-去除率为69.4%，S2-浓度为0.00mg/L。
实施例6：铜铁材料混合运动床反应器
采用例1相同的运动式反应床，仅改变投加量为0.05 kg/m3。高浓度SO42-纺织印染废水进入催化铁与水解酸化耦合反应池，进水pH为8.4。反应池中无溶解氧，水力停留时间控制在2.0h。
处理效果：出水COD去除率为18.6%，SO42-去除率为38.3%，S2-浓度为8.3mg/L。
