申请日2016.03.31
公开(公告)日2016.08.03
IPC分类号C02F9/06; C02F101/30
摘要
本发明提供了一种多元煤铁碳处理废水的装置及方法，所述装置包括依次相连的第一pH调节单元、用于多元煤铁碳反应的多元煤反应单元、第二pH调节单元和后处理单元，多元煤反应单元和第二pH调节单元中独立地设置有ORP(氧化还原电位)仪表，多元煤反应单元与第一加药装置相连。所述处理装置通过仪表控制投加亚铁盐和双氧水，防止了双氧水投加过量的现象并实现了自动化，处理后的废水能够稳定达到电镀废水排放标准(GB21900?2008)表2标准，避免了废水中的氧化剂使生化系统中的活性污泥失去活性;多元煤铁碳、双氧水与亚铁盐的结合保证了废水中络合物的处理效果，并有效的降解了废水中难以降解的有机螯合物。
摘要附图
权利要求书
1.一种废水处理装置，其特征在于，所述装置包括依次相连的第一pH调节单元、用于多元煤铁碳反应的多元煤反应单元、第二pH调节单元和后处理单元，多元煤反应单元和第二pH调节单元中独立地设置有ORP仪表，多元煤反应单元与第一加药装置相连。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述ORP仪表和第一加药装置与PLC控制系统相连;
优选地，所述第一pH调节单元、多元煤反应单元、第二pH调节单元和后处理单元分别设置有进水口和出水口，所述进水口和出水口的设置位置不在同一水平线上，且第一pH调节单元的出水口、多元煤反应单元的进水口、第二pH调节单元的出水口以及后处理单元的进水口均设置在相应处理单元的下侧或上侧。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述后处理单元为混凝沉淀池(5)和絮凝沉淀池(6)，所述混凝沉淀池(5)与第二pH调节单元相连;
优选地，所述混凝沉淀池(5)与絮凝沉淀池(6)分别与第三加药装置和第四加药装置相连;
优选地，所述第三加药装置和第四加药装置均与PLC控制系统相连;
优选地，所述絮凝沉淀池(6)与生化处理单元相连;
优选地，所述多元煤反应单元为多元煤反应池(3)，所述多元煤反应池(3)中设置有支撑多元煤铁碳的多孔支撑板，多孔支撑板的孔径小于多元煤铁碳的粒径;
优选地，所述多孔支撑板距池底25～35cm;
优选地，所述多孔支撑板下部设置有曝气管和反冲洗装置。
4.根据权利要求1-3之一所述的装置，其特征在于，所述第一加药装置与多元煤反应单元之间设置有气动阀开关(22);
优选地，所述第一pH调节单元包括相互连接的第一pH调节池(2)和pH测试仪;
优选地，所述第二pH调节单元包括第二pH调节池(4)、ORP仪表、pH测试仪和第二加药装置，第二pH调节池(4)中设置有ORP仪表，第二pH值调节池与pH测试仪和第二加药装置相连;
优选地，所述第二加药装置与PLC控制系统相连。
5.利用权利要求1-4之一所述的装置处理废水的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)调节废水的pH值为酸性，得到酸性废水;
(2)向酸性废水中加入多元煤铁碳、双氧水和亚铁盐，所述多元煤铁碳为废铁屑和活性炭的混合物，废铁屑和活性炭的质量比根据废水的性质通过小试得到，控制废水的氧化还原电位为340～400mV，反应后，得到混合液;
(3)调节混合液的pH至碱性，并控制混合液的氧化还原电位为100～200mV，得到碱性废水;
(4)将碱性废水进行后处理，得到可生化处理废水。
6.利用权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述废水为重金属络合态的废水和/或高浓度有机废水;
优选地，步骤(1)使用强酸调节废水的pH;
优选地，步骤(1)调节废水的pH为2.7～3.3;
优选地，步骤(1)所述废水的pH值通过pH测试仪测量得到。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述亚铁盐的投加量为500～700mg/L;
优选地，步骤(2)采用ORP仪表测量混合液的氧化还原电位;
优选地，步骤(2)所述多元煤铁碳与酸性废水的质量比为1：1.5-2.0;
优选地，步骤(2)所述酸性废水的停留时间为30-60min。
8.根据权利要求5-7之一所述的方法，其特征在于，步骤(3)调节混合液的pH为8.4～9.3;
优选地，步骤(3)使用强碱调节混合液的pH;
优选地，步骤(3)所述混合液的pH值通过pH测试仪测量得到;
优选地，步骤(3)还加入亚硫酸氢钠控制氧化还原电位为100～200mV;
优选地，步骤(3)采用ORP仪表测量混合液的氧化还原电位。
9.根据权利要求5-8之一所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述后处理为：将碱性废水依次进行混凝沉淀处理和絮凝沉淀处理;
优选地，所述混凝沉淀处理为使用PAC处理碱性废水;
优选地，所述PAC的投加量为220～250mg/L;
优选地，所述絮凝沉淀处理为使用PAM处理废水;
优选地，所述PAM的使用量为4～6mg/L。
10.根据权利要求5-9之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)调节废水的pH值为2.7～3.3，得到酸性废水;
(2)向酸性废水中加入多元煤铁碳、双氧水和亚铁盐，并使用ORP仪表控制废水的氧化还原电位为340～400mV，亚铁盐的投加量为500～700mg/L，反应后，得到混合液;
(3)调节混合液的pH至8.4～9.3，并使用亚硫酸氢钠和ORP仪表控制混合液的氧化还原电位为100～200mV，得到碱性废水;
(4)将碱性废水依次进行混凝沉淀处理和絮凝沉淀处理，得到可生化处理废水，其中，混凝沉淀处理使用的混凝剂为PAC，其投加量为220～250mg/L，絮凝沉淀处理使用的絮凝剂为PAM，其投加量为4～6mg/L。
说明书
一种多元煤铁碳处理废水的装置及方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种废水处理装置及方法，尤其涉及一种利用多元煤铁碳处理重金属废水的装置及方法。
背景技术
传统重金属废水均采用混凝沉淀，再进行生化处理，由于重金属废水中含有络合物，导致废水中的重金属难以沉淀完全，重金属超标容易引起微生物中毒现象，从而导致生化系统难以正常运行。
现阶段出现了处理重金属废水的各种方法，取得了一定的成效，但未能彻底解决问题，例如CN104773888A公开了采用铁碳和fenton反应处理废水，再进行生化处理，由于微电解后再fenton反应，双氧水的投加量难以控制，同时在不需要fenton时，也继续投加，浪费药剂，导致生化难以培养;CN102190389A采用射流器使反应更加均匀，但无法解决投加等问题，导致后期污泥容易上浮、泡沫多等问题。CN104229947A公开了一种采用多元煤铁碳的废水处理装置和方法，装置包括：底座;反应器，设在所述底座上，包括多级依次连通的反应室，所述反应室内填充有多元煤铁碳填料，且沿着有机废水的流向，所述反应室内的多元煤铁碳填料的平均颗粒大小依次减小;进水管，穿入所述底座内，所述进水管设有多个与所述反应室连通的进水孔;以及出水管，设在所述反应器的上方且与最后一级的所述反应室连通。但是存在多元煤铁碳的失效等问题。另外，现有技术中使用铁碳处理重金属废水还存在铁碳易板结，处理效果差等问题。
针对以上问题，还需要进一步的研究更好的处理废水的方法。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种多元煤铁碳处理废水的装置及方法，所述装置及方法采用多元煤铁碳和强氧化反应系统组合，保证了废水中络合物的处理效果，并有效的降解了废水中难以降解的有机螯合物;能够防止多元煤铁碳板结和后续浮泥上浮，还能避免废水中的氧化剂使生化系统中的活性污泥失去活性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的目的之一在于提供一种废水处理装置，所述装置包括依次相连的第一pH调节单元、用于多元煤铁碳反应的多元煤反应单元、第二pH调节单元和后处理单元，多元煤反应单元和第二pH调节单元中独立地设置有ORP(氧化还原电位)仪表，多元煤反应单元与第一加药装置相连。
所述OPR仪表和第一加药装置与PLC(可编程逻辑控制器)控制系统相连，用于自动控制多元煤反应单元、第二pH调节单元以及第一加药装置的加药量。
所述装置可用于处理多种废水，尤其适用于处理重金属络合态的废水和/或高浓度有机废水。
所述第一pH调节单元用于调节废水的pH为2.7～3.3，所述第二pH调节单元用于调节废水的pH为碱性8.4～9.3，所述第一加药装置用于向多元煤反应单元中投加双氧水和亚铁盐，所述多元煤反应单元中放置有多元煤铁碳，多元煤铁碳、双氧水和亚铁盐与废水反应，将废水中的重金属离子和难降解有机物进行氧化或络合;所述后处理单元用于处理从第二pH调节单元流出的废水，使废水中的重金属络合物沉淀出来，从而能够直接进行生化处理。多元煤反应单元和第二pH调节单元中的ORP仪表用于保证多元煤反应单元中的废水的氧化还原电位为340～400mV，第二pH调节单元中的氧化还原电位为100～200mV。
本发明提供的废水处理装置将双氧水和亚铁盐投加在多元煤反应池中，避免了传统的两个反应池，减少了一次性投资;通过仪表控制投加亚铁盐和双氧水，有效的防止了双氧水投加过量的现象并实现了自动化，处理后的废水能够稳定达到电镀废水排放标准(GB21900-2008)表2标准。
作为优选的技术方案，所述第一pH调节单元、多元煤反应单元、第二pH调节单元和后处理单元分别设置有进水口和出水口，所述进水口和出水口的设置位置不在同一水平线上，且第一pH调节单元的出水口、多元煤反应单元的进水口、第二pH调节单元的出水口以及后处理单元的进水口均设置在相应处理单元的下侧或上侧。
优选地，所述后处理单元为混凝沉淀池和絮凝沉淀池，所述混凝沉淀池与第二pH调节单元相连。
优选地，所述混凝沉淀池和絮凝沉淀池分别与第三加药装置和第四加药装置相连，所述第三加药装置用于向混凝沉淀池中投加混凝剂，如PAV(聚合氯化铝);所述第四加药装置用于向絮凝沉淀池中投加絮凝剂，如PAM(聚丙烯酰胺)。
所述第三加药装置和第四加药装置与PLC控制系统相连，用于自动控制混凝剂和絮凝剂的加药量。
优选地，所述絮凝沉淀池与生化处理单元相连，从絮凝沉淀池中流出的废水能够直接进行生化处理。
所述多元煤反应单元为多元煤反应池，所述多元煤反应池中设置有支撑多元煤铁碳的多孔支撑板，多孔支撑板的孔径小于多元煤铁碳的粒径。所述多元煤铁碳为废铁屑和活性炭的混合物，废铁屑和活性炭的质量比根据废水的性质通过小试得到。
优选地，所述多孔支撑板距池底25～35cm，如26cm、28cm、30cm、32cm或34cm等。
优选地，所述多孔支撑板下部设置有曝气管和反冲洗装置，以促进多元煤反应单元中的反应。
所述第一加药装置与多元煤反应单元之间设置有气动阀开关，采用高位投药和气动阀控制加药，避免了加药泵的频繁启动和关闭，保证了设备室使用寿命。
优选地，所述第一pH调节单元包括相互连接的第一pH调节池和第一pH测试仪，所述第一pH测试仪用于自动控制第一pH调节池中废水的pH。
优选地，所述第二pH调节单元包括第二pH调节池、ORP仪表、第二pH测试仪和第二加药装置，第二pH调节池中设置有ORP仪表，第二pH值调节池与第二pH测试仪和第二加药装置相连。所述第二pH测试仪用于自动控制第二pH调节池中废水的pH，所述第二加药装置用于向第二pH调节池中投加还原剂，并与ORP仪表共同控制第二pH调节池中废水的氧化还原电位为100～200mV。所述第二加药装置与PLC控制系统相连，用于控制其加药量。
本发明提供的废水处理装置在第二pH调节池中采用双探头(pH计及ORP计能够有效的控制pH和ORP)达到最佳沉淀pH值和最佳氧化还原电位，避免了氧化剂毒害后续生化处理系统中的微生物。所述加药装置和OPR仪表均与PLC控制系统相连，能够自动控制各个处理单元的参数。
本发明的目的之二在于提供一种利用如上所述的装置处理废水的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)调节废水的pH值为酸性，得到酸性废水;
(2)向酸性废水中加入多元煤铁碳、双氧水和亚铁盐，所述多元煤铁碳为废铁屑和活性炭的混合物，废铁屑和活性炭的质量比根据废水的性质通过小试得到，控制废水的氧化还原电位为340～400mV，反应后，得到混合液;
(3)调节混合液的pH至碱性，并控制混合液的氧化还原电位为100～200mV，得到碱性废水;
(4)将碱性废水进行后处理，得到可生化处理废水。
本发明提供的废水处理方法采用铁碳微电解反应体系中加入亚铁和双氧水，并控制废水的pH和氧化还原电位，保证了后期处理的正常运行。
所述的处理方法采用多元煤铁碳和强氧化反应系统(芬顿反应)组合，保证了络合物的处理效果，并有效的降解了重金属废水中难以降解的有机螯合物，使得处理后的废水能够直接进行生化处理。
步骤(1)所述废水为重金属络合态的废水和/或高浓度有机废水。
优选地，步骤(1)使用强酸溶液调节废水的pH，如硫酸和/或盐酸等。
优选地，步骤(1)调节废水的pH为2.7～3.3，如2.8～3.0、2.9～3.1、3.1～3.2或3.0～3.3等。
优选地，步骤(1)所述废水的pH值通过pH测试仪测量得到。
步骤(2)所述亚铁盐的投加量为500～700mg/L，如510～530mg/L、540～580mg/L、600～620mg/L、630～660mg/L或670～690mg/L等。所述亚铁盐可为硫酸亚铁等。
优选地，步骤(2)所述反应的时间根据处理的废水不同而不同。
优选地，步骤(2)采用ORP仪表测量混合液的氧化还原电位。
优选地，步骤(2)所述多元煤铁碳与酸性废水的质量比为1:1.5-2.0，如1:1.6、1:1.7、1:1.8、1:1.9。
优选地，步骤(2)所述酸性废水的停留时间为30-60min，如40min、45min、50min、55min。
步骤(3)调节混合液的pH为8.4～9.3，如8.6、8.7、8.8、8.9、9.1或9.2等。
优选地，步骤(3)使用强碱调节混合液的pH，如使用氢氧化钠和/或氢氧化钾。
优选地，步骤(3)所述混合液的pH值通过pH测试仪测量得到。
优选地，步骤(3)还加入还原剂控制氧化还原电位为100～200mV，所述还原剂能够将废水中的强氧化性物质还原，不至于流入生化处理系统，所述还原剂可为亚硫酸氢钠。
优选地，步骤(3)采用ORP仪表测量混合液的氧化还原电位。
步骤(4)所述后处理为：将碱性废水依次进行混凝沉淀处理和絮凝沉淀处理。所述混凝沉淀处理和絮凝沉淀处理能够将废水中产生的重金属络合物以及有机螯合物沉淀下来，从而保证处理后废水稳定达到电镀废水排放标准(GB21900-2008)表2标准。
优选地，所述混凝沉淀处理为使用PAC处理碱性废水。
优选地，所述PAC的投加量为220～250mg/L，如220～230mg/L、235～245mg/L或240～248mg/L。
优选地，所述絮凝沉淀处理为使用PAM处理废水。
优选地，所述PAM的使用量为4～6mg/L，如5mg/L等。
作为优选的技术方案，所述处理废水的方法包括如下步骤：
(1)调节废水的pH值为2.7～3.3，得到酸性废水;
(2)向酸性废水中加入多元煤铁碳、双氧水和亚铁盐，并使用ORP仪表控制废水的氧化还原电位为340～400mV，亚铁盐的投加量为500～700mg/L，反应后，得到混合液;
(3)调节混合液的pH至8.4～9.3，并使用亚硫酸氢钠和ORP仪表控制混合液的氧化还原电位为100～200mV，得到碱性废水;
(4)将碱性废水依次进行混凝沉淀处理和絮凝沉淀处理，得到可生化处理废水，其中，混凝沉淀处理使用的混凝剂为PAC，其使用量为220～250mg/L，絮凝沉淀处理使用的絮凝剂为PAM，其投加量为4～6mg/L。
不管是铁碳微电解还是fenton反应(芬顿反应)或是两者的组合均存在反应不彻底，投加过量和板结等问题，而采用本发明提供的方法彻底解决了多元煤失效的问题和双氧水投加过量的问题;调节废水的pH至碱性，进一步保证了整个工艺的严谨性和可操作性;保障了后续生化系统的正常运行。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的废水处理装置及方法通过仪表控制投加亚铁和双氧水(仪表监测数据到PLC控制系统，PLC控制系统根据信号数据，执行命令)，有效的防止了双氧水投加过量的现象并实现了自动化，处理后的废水能够稳定达到电镀废水排放标准(GB21900-2008)表2标准;
(2)本发明提供的废水处理装置在pH调节池中采用双探头(pH计及ORP计能够有效的控制pH和ORP)达到最佳沉淀pH值和最佳氧化还原电位，避免了氧化剂毒害后续生化处理系统中的微生物;
(3)本发明提供的废水处理装置采用高位投药和气动阀控制加药，避免了加药泵的频繁启动和关闭，保证了设备室使用寿命;
(4)本发明提供的废水处理装置将双氧水和亚铁盐投加在多元煤反应池中，避免了传统的两个反应池，减少了一次性投资;
(5)本发明提供的废水处理方法采用多元煤铁碳和强氧化反应系统组合，保证了络合物的处理效果，并有效的降解了重金属废水中难以降解的有机螯合物。
