申请日2016.12.20
公开(公告)日2017.05.31
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种低污泥产率的煤化工废水高效处理方法，包括以下步骤：首先制备四氧化三铁纳米球;然后制备Fe3O4/SiO2纳米球;煤化工废水处理时首先除掉废水中较小的漂浮物，然后依次经过混凝沉淀池‑ABR反应器‑中沉池‑SBR反应器‑沉淀池，将沉淀池中产生的污泥全部回流到ABR反应器中，然后将中沉池中的剩余污泥回流到ABR反应器中;将所述ABR反应器产生的剩余污泥排进污泥池，然后将污泥中的Fe3O4/SiO2纳米球用磁铁吸出重复利用。本发明可以有效除去煤化工废水中的污染物，且成本低，效率高。
权利要求书
1.一种低污泥产率的煤化工废水高效处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶解于蒸馏水中，然后转移至三口烧瓶中，在90-100℃、氮气气氛下搅拌混合1-3h，然后逐滴加入浓氨水调节pH至8.5-10，冷却至室温，磁铁分离后，用蒸馏水洗涤3-5次，干燥得到四氧化三铁纳米球;
(2)将步骤(1)制得的四氧化三铁纳米球分散于蒸馏水、无水乙醇、浓氨水的混合液中，然后在恒温水槽中超声振动2-5h，然后逐滴加入正硅酸四乙酯，并继续磁力搅拌10-13h，磁铁分离，得到的沉淀用无水乙醇洗涤2-4次，干燥研磨得到Fe3O4/SiO2纳米球;
(3)将煤化工废水首先经过滤器除掉废水中较小的漂浮物，然后将废水泵入到混凝沉淀池中，并向混凝沉淀池中加入混凝剂，搅拌5-10min，然后静置沉淀1-5h，上清液废水加入到ABR反应器中进行降解，ABR反应器降解后的废水进入中沉池中，进行固液分离，分离后的废水进入到序批式活性污泥反应器中，然后加入步骤(2)制得的Fe3O4/SiO2纳米球和乙酸钠，机械搅拌3-7min，处理是在10-20℃下，每天循环2-3个周期，每个周期为8-15h，其中，每一个周期内的进水时间为5-10min，曝气时间为4-11h，沉淀时间为5-12min，剩余时间为闲置;
(4)将步骤(3)处理后的煤化工废水泵入到沉淀池中，沉淀处理2-6h，处理产生的污泥全部回流到ABR反应器中，然后将步骤(3)中沉池中的剩余污泥回流到ABR反应器中;将所述ABR反应器产生的剩余污泥排进污泥池，然后将污泥中的Fe3O4/SiO2纳米球用磁铁吸出重复利用。
2.如权利要求1所述的一种低污泥产率的煤化工废水高效处理方法，其特征在于：步骤(2)中，所述四氧化三铁纳米球、正硅酸四乙酯的摩尔比为1:1。
3.如权利要求1所述的一种低污泥产率的煤化工废水高效处理方法，其特征在于：步骤(2)中，所述蒸馏水、无水乙醇、浓氨水、正硅酸四乙酯的体积比为(10-20)：60：(1-2)：(0.25-0.5)。
4.如权利要求1所述的一种低污泥产率的煤化工废水高效处理方法，其特征在于：步骤(3)中，所述混凝剂为聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝铁的混合物，二者质量比为1:1。
5.如权利要求1所述的一种低污泥产率的煤化工废水高效处理方法，其特征在于：步骤(3)中，所述混凝剂的添加浓度为50-100mg/L。
6.如权利要求1所述的一种低污泥产率的煤化工废水高效处理方法，其特征在于：步骤(3)中，所述活性污泥反应器内接种的普通活性污泥的体积为所述活性污泥反应器体积的40-60%。
7.如权利要求1所述的一种低污泥产率的煤化工废水高效处理方法，其特征在于：步骤(3)中，所述Fe3O4/SiO2纳米球的添加量为0.3-1g/L。
8.如权利要求1所述的一种低污泥产率的煤化工废水高效处理方法，其特征在于：步骤(3)中，所述乙酸钠的添加量为0.1-0.6g/L。
说明书
一种低污泥产率的煤化工废水高效处理方法
技术领域：
本发明涉及废水处理领域，具体的涉及一种低污泥产率的煤化工废水高效处理方法。
背景技术：
煤化废水的组成复杂、多变，这取决于原煤性质、碳化温度、煤化产品回收工序与方法等因素。因此，有关其成分的分析，一直是环境分析工作者研究的重点。有文献讨论了气相色谱—质谱联用仪(GC/MS)的分析条件并用液—液萃取和C18与硅脱微柱层析法对水样进行前处理，测出了244种有机污染物。其中酸性萃取液129种，碱中性萃取液115种，进水中检出37种酚，含量较高;其次为吡啶、喹啉类、苯胺、苯系物以及联苯、呋喃类、咔唑、吲哚、己烷、萘、噻吩等杂环化合物;及少量醇、醛、酸、酯、芳烃类如荧蒽、芘、并四苯、苯并蒽、苯并菲、苯并荧蒽和苯并芘等。以前我国有相当比例的煤化厂采用传统活性污泥法处理焦化废水。
目前，煤化废水处理方法总体上可归纳为3种类型：一是物化法，主要包括蒸氨法、焚烧法、混凝沉淀法、稀释气体、吸附法等，物化法虽然具有投资少、操作容易、能耗低、对气温的变化适应性强、能回收废水中有用组分等优点，但物化法去除效率较低，尤其是对废水中小分子有机物的去除率很低，往往只能作为废水的预处理。二是生化法，主要包括普通活性污泥法、PACT法、PSB活性污泥法、A/B法、A/O法、A2/O法、SBR法等，生化法作为废水处理的主体方法，工艺比较成熟，处理效率较高，在废水处理中得到了广泛应用，但由于煤化废水NH4+—N和COD含量高，成分复杂，可生化性差，由单独的生化工艺很难保证煤化废水能够达标排放标准。三是化学法，主要包括Fenton试剂氧化法、催化湿式氧化法、光化学处理法等，这些方法往往只能对废水中某些污染物具有较高的去处效率，不能保证对所有污染物都有较高的去处效率。因此，对于煤化工废水需要各种处理方法联合使用。
发明内容：
本发明的目的是提供一种低污泥产率的煤化工废水高效处理方法，该方法可以有效除去煤化工废水中的污染物，对水体无二次污染，且效率高。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种低污泥产率的煤化工废水高效处理方法，包括以下步骤：
(1)将FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶解于蒸馏水中，然后转移至三口烧瓶中，在90-100℃、氮气气氛下搅拌混合1-3h，然后逐滴加入浓氨水调节pH至8.5-10，冷却至室温，磁铁分离后，用蒸馏水洗涤3-5次，干燥得到四氧化三铁纳米球;
(2)将步骤(1)制得的四氧化三铁纳米球分散于蒸馏水、无水乙醇、浓氨水的混合液中，然后在恒温水槽中超声振动2-5h，然后逐滴加入正硅酸四乙酯，并继续磁力搅拌10-13h，磁铁分离，得到的沉淀用无水乙醇洗涤2-4次，干燥研磨得到Fe3O4/SiO2纳米球;
(3)将煤化工废水首先经过滤器除掉废水中较小的漂浮物，然后将废水泵入到混凝沉淀池中，并向混凝沉淀池中加入混凝剂，搅拌5-10min，然后静置沉淀1-5h，上清液废水加入到ABR反应器中进行降解，ABR反应器降解后的废水进入中沉池中，进行固液分离，分离后的废水进入到序批式活性污泥反应器中，然后加入步骤(2)制得的Fe3O4/SiO2纳米球和乙酸钠，机械搅拌3-7min，处理是在10-20℃下，每天循环2-3个周期，每个周期为8-15h，其中，每一个周期内的进水时间为5-10min，曝气时间为4-11h，沉淀时间为5-12min，剩余时间为闲置;
(4)将步骤(3)处理后的煤化工废水泵入到沉淀池中，沉淀处理2-6h，处理产生的污泥全部回流到ABR反应器中，然后将步骤(3)中沉池中的剩余污泥回流到ABR反应器中;将所述ABR反应器产生的剩余污泥排进污泥池，然后将污泥中的Fe3O4/SiO2纳米球用磁铁吸出重复利用。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述四氧化三铁纳米球、正硅酸四乙酯的摩尔比为1:1。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述蒸馏水、无水乙醇、浓氨水、正硅酸四乙酯的体积比为(10-20)：60：(1-2)：(0.25-0.5)。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述混凝剂为聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝铁的混合物，二者质量比为1:1。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述混凝剂的添加浓度为50-100mg/L。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述活性污泥反应器内接种的普通活性污泥的体积为所述活性污泥反应器体积的40-60%。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述Fe3O4/SiO2纳米球的添加量为0.3-1g/L。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述乙酸钠的添加量为0.1-0.6g/L。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明采用好氧污泥来处理废水，处理时在好氧污泥中加入自制的Fe3O4/SiO2纳米球，其可以有效促进好氧污泥的颗粒化，Fe3O4/SiO2纳米球在好氧污泥中分散性好，从而提高了好氧污泥颗粒化程度，且Fe3O4/SiO2纳米球的加入有效提高了废水中有机污染物的去除率;本发明还在好氧污泥中加入适量的乙酸钠，其可以有效提高污染物的去除率;
而且本发明采用聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝铁的混合物，并控制二者质量比为1:1，该混凝剂可以有效去除废水中的污染物，且本发明将处理过程中产生的污泥重复利用，有效降低了污泥的剩余量。
