申请日2016.03.22
公开(公告)日2016.07.20
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种有机废水预处理的方法，其步骤为：1)对原水进行混凝沉淀;2)调节pH值为3?4;3)通过三维电极/电Fenton设备进行处理，氧化去除大部分难降解有机物并降低COD值;4)调节pH值为7.5?8.0;5)通过亚硝化设备将NH4+?N氧化为NO2??N，实现NO2??N的累积;6)步骤5的出水通过厌氧氨氧化设备，在厌氧氨氧化菌的作用下，使得NH4+?N和NO2??N反应生成N2脱氮。本发明还公开了一种用于实现上述方法的装置。
摘要附图
权利要求书
1.一种有机废水预处理的方法，其步骤为：
1)对原水进行混凝沉淀，去除悬浮物和胶体物质;
2)步骤1的出水进行酸化，调节pH值为3-4，去除原水中碱度，并提高废水中电解质含量;
3)步骤2的出水通过三维电极/电Fenton设备进行处理，在外加电场作用下，阴极表面产生H2O2，与粒子电极表面产生的Fe2+，构成Fenton试剂，氧化去除大部分难降解有机物并降低COD值;
4)步骤3的出水进行pH回调，调节pH值为7.5-8.0;
5)步骤4的出水通过亚硝化设备将NH4+-N氧化为NO2--N，实现NO2--N的累积;
6)步骤5的出水通过厌氧氨氧化设备，在厌氧氨氧化菌的作用下，使得NH4+-N和NO2--N反应生成N2脱氮。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，原水的氨氮浓度为1000-2500mg/L，COD浓度为2000-6000mg/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1是投加聚丙烯酰胺溶液去除悬浮物和胶体物质。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤2是投加硫酸溶液调节pH值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤3的三维电极/电Fenton设备是以碳毡为阴极，钛基氧化铱钌为阳极，负载了纳米零价铁的活性炭柱状颗粒为粒子电极。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其中，粒子电极采用硼氢化钠还原-共沉淀法制备而成，纳米零价铁以单分散形式均匀地分布在活性炭柱的表面和孔道内，使用前超声处理。
7.一种用于实现权利要求1所述方法的装置，其结构为：
调节沉淀池、贮水池、三维电极/电Fenton设备、pH回调池和亚硝化设备依序通过泵相串连，pH回调池通过泵连接厌氧氨氧化设备;
调节沉淀池、贮水池和pH回调池内各设有一搅拌器;
调节沉淀池、贮水池和pH回调池各连接一加药箱;
三维电极/电Fenton设备内设有曝气设备和电解设备。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，亚硝化设备为圆柱形的反应器，反应器顶部设有碳酸氢钠投加设备、进水口和出水口，反应器内的底部和中部分别设有微孔曝气系统，采用分段曝气的方式保证曝气量分布均匀，底部和中部的微孔曝气系统之间填有亚硝化颗粒污泥;反应器的内壁和外壁之间设有循环水系统，以控制反应器所需要的温度;反应器内的在线pH和温度探头和在线DO探头，以及碳酸氢钠投加设备504均与PLC控制器相连接。
9.根据权利要求7所述的装置，其中，厌氧氨氧化设备内顶部设有气液分离器，中部设有三相分离器和加热设备，底室内填充有厌氧氨氧化颗粒污泥;厌氧氨氧化设备内设置的在线pH和温度探头，以及加药设备均与PLC控制器连接;
厌氧氨氧化设备底部的进水口连接一蠕动泵用于输送进水，底部的进水口与厌氧氨氧化设备顶部的进水口也连接一蠕动泵，在底部进水结束后由该底部进水口与顶部进水口连接的蠕动泵进行水循环，出水经蠕动泵排出。
10.根据权利要求7所述的装置，其中，三维电极/电Fenton设备的阴极材料为碳毡，与直流电源正极相连接;阳极材料为钛基氧化铱钌，与直流电源负极相连接;粒子电极材料为负载了纳米零价铁的活性炭柱状颗粒，PLC控制器分别与硫酸投加设备与在线pH和温度探头相连接;
三维电极/电Fenton设备内设有机械搅拌器，三维电极/电Fenton设备内下部设有曝气设备;
三维电极/电Fenton设备的上部分别设有进水口和出水口，三维电极/电Fenton设备的底部设有排泥口。
说明书
一种有机废水预处理的方法和装置
技术领域
本发明属于工业废水处理领域，具体地涉及一种高氨氮、高浓度难降解有机废水预处理的方法。
本发明还涉及一种用于实现上述方法的装置。
背景技术
现代工业的迅猛发展使得大量的有机污染物通过各种途径进入水体中，对水环境造成了较重的污染。行业分工越来越细，产品的多样性和复杂性逐渐增多，废水中难降解有机物的种类和含量也在增加，同时废水中氨氮含量越来越高。传统的生物处理工艺很难彻底降解这些污染物，因此，有必要发展新型、高效的工业废水预处理技术在提高废水可生化性的同时降低其中的含氮量为后续生物处理减轻负担。
目前，对高浓度难降解有机废水的处理通常采用湿式氧化、Fenton氧化、臭氧氧化等技术，这些技术具有高效性、普遍性和彻底性的特点，尤其是Fenton技术，在造纸、化工、染料废水处理中得到了广泛的应用。Fenton技术采用Fe2+催化过氧化氢产生HO·，使难降解有机物得到有效分解，复杂的分子结构简单化，有利于后续生物处理。三维电极/电Fenton技术通过将粒子电极引入到电芬顿体系中，增加了电极表面的传质速度和反应速度，使得电解产生的H2O2和Fe2+能够迅速反应，提高HO·的产生速度和产量，无需投加大量电解质从而降低了成本。
对于高氨氮含量(大于500mg/L)的高浓度难降解有机废水而言，通常先进行脱氨预处理后再进入有机物去除阶段。由于其中含有大量酚类、醇类、烃类等易挥发有机物，如采用蒸氨、精馏等技术进行预处理容易造成设备堵塞，且运行费用较高。
亚硝化-厌氧氨氧化技术被认为能够处理高氨氮废水的新型生物脱氮工艺，该工艺通过控制反应条件，将NH4+氧化为NO2-，并将NO2-与NH4+反应生成N2而脱氮，从而缩短了脱氮流程并提高脱氮效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种高氨氮、高浓度难降解有机废水预处理的方法。
本发明的又一目的是提供一种用于实现上述方法的装置。
为实现上述目的，本发明将三维电极/电Fenton与亚硝化-厌氧氨氧化技术相结合，联合处理高氨氮、高浓度难降解有机废水。
具体地说，本发明提供的有机废水预处理的方法，其步骤为：
1)对原水进行混凝沉淀，去除悬浮物和胶体物质;
2)步骤1的出水进行酸化，调节pH值为3-4，去除原水中碱度，并提高废水中电解质含量;
3)步骤2的出水通过三维电极/电Fenton设备进行处理，在外加电场作用下，阴极表面产生H2O2，与粒子电极表面产生的Fe2+，构成Fenton试剂，氧化去除大部分难降解有机物并降低COD值;
4)步骤3的出水进行pH回调，调节pH值为7.5-8.0;
5)步骤4的出水通过亚硝化设备将NH4+-N氧化为NO2--N，实现NO2--N的累积;
6)步骤5的出水通过厌氧氨氧化设备，在厌氧氨氧化菌的作用下，使得NH4+-N和NO2--N反应生成N2脱氮。
所述的方法，其中，原水的氨氮浓度为1000-2500mg/L，COD浓度为2000-6000mg/L。
所述的方法，其中，步骤1是投加聚丙烯酰胺溶液去除悬浮物和胶体物质。
所述的方法，其中，步骤2是投加硫酸溶液调节pH值。
所述的方法，其中，步骤3的三维电极/电Fenton设备是以碳毡为阴极，钛基氧化铱钌为阳极，负载了纳米零价铁的活性炭柱状颗粒为粒子电极。
所述的方法，其中，粒子电极采用硼氢化钠还原-共沉淀法制备而成，纳米零价铁以单分散形式均匀地分布在活性炭柱的表面和孔道内，使用前超声处理。
本发明提供的用于实现上述方法的装置，其结构为：
调节沉淀池、贮水池、三维电极/电Fenton设备、pH回调池和亚硝化设备依序通过泵相串连，pH回调池通过泵连接厌氧氨氧化设备;
调节沉淀池、贮水池和pH回调池内各设有一搅拌器;
调节沉淀池、贮水池和pH回调池各连接一加药箱;
三维电极/电Fenton设备内设有曝气设备和电解设备。
所述的装置，其中，亚硝化设备为圆柱形的反应器，反应器顶部设有碳酸氢钠投加设备、进水口和出水口，反应器内的底部和中部分别设有微孔曝气系统，采用分段曝气的方式保证曝气量分布均匀，底部和中部的微孔曝气系统之间填有亚硝化颗粒污泥;反应器的内壁和外壁之间设有循环水系统，以控制反应器所需要的温度;反应器内的在线pH和温度探头和在线DO探头，以及碳酸氢钠投加设备504均与PLC控制器相连接。
所述的装置，其中，厌氧氨氧化设备内设有气液分离器，底室和顶室之间设有三相分离器和加热设备;厌氧氨氧化设备内设置的在线pH和温度探头，以及加药设备均与PLC控制器连接;厌氧氨氧化设备底部的进水口连接一蠕动泵用于输送进水，底部的进水口与厌氧氨氧化设备顶部的进水口也连接一蠕动泵，在底部进水结束后由该底部进水口与顶部进水口连接的蠕动泵进行水循环，出水经蠕动泵排出。
所述的装置，其中，三维电极/电Fenton设备的阴极材料为碳毡，与直流电源正极相连接;阳极材料为钛基氧化铱钌，与直流电源负极相连接;粒子电极材料为负载了纳米零价铁的活性炭柱状颗粒，PLC控制器分别与硫酸投加设备与在线pH和温度探头相连接;三维电极/电Fenton设备内设有机械搅拌器，三维电极/电Fenton设备内下部设有曝气设备;三维电极/电Fenton设备的上部分别设有进水口和出水口，三维电极/电Fenton设备的底部设有排泥口。
本发明能够实现对高氨氮、高浓度难降解有机废水的预处理，有效去除有毒污染物，提高废水的可生化性，降低COD和NH4+-N值，并脱氮，满足后续生物处理的要求。
