申请日2012.08.01
公开(公告)日2014.02.12
IPC分类号C02F9/06; C02F1/30; C02F1/28; C02F1/72
申请(专利权)人湖北川东环保能源开发有限公司;
摘要
本发明涉及一种组合法处理印染废水工艺，包括预处理工艺和组合处理工艺。预处理工艺包括调节曝气流程和中和混凝沉淀流程，废水经过调节曝气、中和混凝沉淀的预处理，再进入微波+光电催化+工业废渣过滤吸附进行组合处理，此工艺能有效地降解印染废水中的难降解有机物等污染物，提高废水的处理效果，处理后的废水基本可以满足重复利用的要求。本发明有效地解决了目前处理印染废水的有关难题(特别是集中工业园区混合印染废水，污染物成分复杂、生物可降解性低下、脱色难度大)，提供了一种高效地处理工艺，处理效果稳定，生产运行成本低，操作运行简便。
权利要求书
1.一种组合法处理印染废水工艺，其特征在于，它包括预处理工艺和组合法处理工艺;所述预处理工艺包括调节曝气流程和中和混凝沉淀流程，调节曝气流程采用充氧曝气池，曝气池控制曝气强度2-4m3/m2.h，以使各类工业废水和印染废水充分均和;中和混凝沉淀流程采用中和混凝沉淀池，在中和区采用计量阀投加片碱调节pH值，控制pH值为8～10，后续投加浓度为0.5%的PAC进行混凝，此外还投加阳离子有机脱色剂且投加量为3～6mg/L;通过预处理工艺可以去除印染废水中的大颗粒悬浮物和部分有机物。
所述组合法处理工艺是通过微波+光电催化+工业废渣过滤吸附进行组合处理。组合处理工艺分为三个主要阶段：
(1)微波诱导强化阶段：在此阶段废水流经微波诱导池进行诱导强化处理。其微波强化诱导作用机理是：当印染废水置于微波场中时，高频微波电磁场使液相中的极性分子高速旋转而产生热效应，从而改变体系的热力学焓值，同时也降低反应的活化能和分子的化学键强度。一方面微波作用产生的热效应与非热效应大大强化了活性自由基·OH对废水中难降解有机物的氧化，并使其溶解性及可催化性能改变;另一方面液相体系中的固相微粒在微波场中能迅速汇聚沉降分离。
(2)光电催化阶段：废水经微波诱导强化处理后进入光电催化反应器。本阶段采用电解-光催化氧化协同法，使用TiO2膜光电极，在正负电极之间施加阳极偏电压，使光致催化剂产生的电子更易离开TiO2膜光电极表面，减少电子与空穴的湮灭，提高TiO2的光催化量子效率，可大量减少催化剂回收过程。与此同时利用半导体材料作光催化剂，在UV光辐照下，产生电子——空穴对，生成具有氧化能力的高活性自由基·OH，引发氧化还原反应，加速废水中有机物的降解，无二次污染。在电解、光催化、光电催化三种方式协同作用染料废水中COD的过程中，光电催化氧化过程中COD的去除速率要高于光催化氧化过程和电解降解过程，这是因为在光催化过程中产生的电子与空穴后，电子与空穴的复合几率较高，而光电催化中，外加在TiO2/Ti薄膜阳极偏电压能够形成定向电场，转移走光生电子，减小电子——空穴复合几率，提高·OH的产率，进而加快了有机物的降解速率。另外，UV光照射对电化学氧化产生促进作用，在电解反应过程中添加的电解质NaCl会在阳极电解反应产生HClO，其在吸收紫外线的能量后会分解为·Cl和·OH，加快有机物的降解速率。从实际使用的效果来看，在光电催化氧化降解过程中，有着良好的光电协同作用。
经微波处理后的废水再经过光催化氧化和电化学法协同处理，此组合处理工艺的作用可以将印染废水中的污染物降解为二氧化碳、水和简单有机物，并具有常温常压下进行反应的优点。微波诱导处理的作用是改善和强化废水的后续光电催化处理的效率，有利于后续的光 电催化处理。微波诱导强化处理是一种高级诱导技术，它是基于印染废水中的难降解有机物等对微波具有很强的吸收能力，其表面的点位能与微波发生强烈的作用而使得某些表面点位快速加热至很高的温度，可以将吸附到这些点位及附近的有机物高温矿化分解，因而具有快速处理难降解有机污染物的优点，同时，极性介质在微波作用下通过离子迁移和极性分子的旋转使分子运动，被作用物质的分子从相对静态瞬间转变成动态，高速旋转而产生内加热效应。
此外微波诱导作用能降低化学反应活化能，改变化学反应的动力学性能，因此非常有利于后续的电解——光催化反应的进行，对光电催化作用具有较强的协同和强化作用。
(3)废水过滤吸附阶段：经过前面处理的废水再进入工业废渣过滤和吸附处理，进一步对废水进行深度处理，处理后的废水可以满足重复利用的要求。
2.根据权利要求1所述的方法，其预处理特征是：在废水调节池中曝气流程采用充氧曝气池，曝气池控制曝气强度2～4m3/m2·h。
3.根据权利要求1和2所述的方法，其预处理特征是：在中和区采用计量阀投加片碱调节pH值，控制pH值为8～10，后续投加0.5%PAC进行混凝，此外还投加阳离子有机脱色剂投加量3-6mg/L。阳离子有机脱色剂为二甲基二烯丙基氯化铵聚合物(PD M D AA C)。
4.根据权利要求1所述的方法，其组合处理阶段的特征是：在预处理阶段后，对废水微波辐射1min，微波辐射功率为1.2kw。
5.根据权利要求1和4所述的方法，其组合处理阶段的特征是：所用光催化的光源为紫外灯。
6.根据权利要求1、4和5所述的方法，其特征是：其光电催化的电极材料为TiO2膜光电极，电流密度40mA/cm2、光照距离为4～8cm、光电催化反应时间0.5～1.5h。
7.根据权利要求1所述的方法，废水过滤吸附阶段采用的过滤吸附材料为工业废弃的沸石和矿渣。
说明书
一种组合法处理印染废水工艺
技术领域
本发明属水处理领域，具体地说，涉及一种组合法处理印染废水工艺。
背景技术
我国是世界纺织印染工业第一大国，而纺织印染行业又是工业废水排放大户，约占整个 工业废水排放量的35%。据不完全统计，印染厂每加工100m织物，会产生3～5t废水。印染 废水由于含有纤维原料本身的夹带物以及加工过程中使用的浆料、油剂、染料和化学助剂等， 已成为危害最大的难以治理的重要污染源。随着现代染料、助剂的化学性质朝着抗氧化、抗 光化、抗生化方向的发展，使得印染废水的治理更加复杂。目前，印染废水处理方法常用的 有物理化学处理法、化学处理法、生物处理法以及这3种方法的组合。物理化学处理法有： 吸附法、膜分离法。化学处理法有：混凝法、氧化法。生物处理法有：好氧处理法、厌氧处 理法、厌氧——好氧联合处理法、高效降解菌法。这些方法很少单独使用，一般几种方法联 合应用。混凝法是目前使染料废水脱色最经济、最有效的方法之一。常用的混凝剂有无机低 分子混凝剂、无机高分子混凝剂、有机高分子混凝剂和微生物絮凝剂等。近年来，大量的实 验研究表明无机高分子混凝剂的混凝效果一般要优于传统的铁盐和铝盐混凝剂，广泛地应用 于印染废水处理中。同时，有机混凝剂特别是人工合成的高分子混凝剂应用也日益广泛。但 混凝法存在药剂投加量大，成本较高，产生的固体废物较多等问题。
本发明就是针对上述问题提供一种印染废水的处理方法，该方法工艺简单、脱色效果好、 COD去除率较高，处理废水过程中产生的污泥和残渣可综合利用为建筑材料，处理后的废水 能达到重复利用的要求。
发明内容
一种组合法处理印染废水工艺，它包括预处理工艺和组合处理工艺。预处理阶段包括调 节曝气流程和中和混凝沉淀流程，废水经过预处理后，再进入微波+光电催化+工业废渣过滤 吸附进行组合处理，此工艺能有效地降解印染废水中的难降解有机物等污染物，提高废水的 处理效果，处理后的废水基本可以满足重复利用的要求。
预处理工艺包括调节曝气流程和中和混凝沉淀流程，调节曝气流程采用充氧曝气池，曝 气池控制曝气强度2-4m3/m2.h，以使各类工业废水和印染废水充分均和;中和混凝沉淀流程 采用中和混凝沉淀池，在中和区采用计量阀投加片碱调节pH值，控制pH值为8～10，后续 投加0.5%PAC进行混凝，此外还投加阳离子有机脱色剂投加量3-6mg/L。阳离子有机脱色 剂为二甲基二烯丙基氯化铵聚合物(PD M D AA C)，后续投加浓度为0.5%的PAC进行混凝， 此外还投加阳离子有机脱色剂且投加量为3～6mg/L;通过预处理工艺可以去除印染废水中 的大颗粒悬浮物和部分有机物。
组合法处理工艺是通过微波+光电催化+工业废渣过滤吸附进行组合处理。组合处理工艺 分为三个主要阶段：
1、微波诱导强化阶段：在此阶段废水流经微波诱导池进行诱导强化处理。其微波强化 诱导作用机理是：当印染废水置于微波场中时，高频微波电磁场使液相中的极性分子高速旋转 而产生热效应，从而改变体系的热力学焓值，同时也降低反应的活化能和分子的化学键强度。一 方面微波作用产生的热效应与非热效应大大强化了活性自由基·OH对废水中难降解有机物 的氧化，并使其溶解性及可催化性能改变;另一方面液相体系中的固相微粒在微波场中能迅 速汇聚沉降分离。废水微波辐射1min，微波辐射功率为1.2kw。
2、光电催化阶段：废水经微波诱导强化处理后进入光电催化反应器。本阶段采用电解 -光催化氧化协同法，使用TiO2膜光电极，在正负电极之间施加阳极偏电压，使光致催化剂 产生的电子更易离开TiO2膜光电极表面，减少电子与空穴的湮灭，提高TiO2的光催化量子效 率，可大量减少催化剂回收过程。电流密度40mA/cm2、光照距离为4～8cm、光电催化反 应时间0.5～1.5h。与此同时利用半导体材料作光催化剂，在UV光辐照下，产生电子——空 穴对，生成具有氧化能力的高活性自由基·OH，引发氧化还原反应，加速废水中有机物的降 解，无二次污染。在电解、光催化、光电催化三种方式协同作用染料废水中COD的过程中， 光电催化氧化过程中COD的去除速率要高于光催化氧化过程和电解降解过程，这是因为在 光催化过程中产生的电子与空穴后，电子与空穴的复合几率较高，而光电催化中，外加在 TiO2/Ti薄膜阳极偏电压能够形成定向电场，转移走光生电子，减小电子——空穴复合几率， 提高·OH的产率，进而加快了有机物的降解速率。另外，UV光照射对电化学氧化产生促进 作用，在电解反应过程中添加的电解质NaCl会在阳极电解反应产生HClO，其在吸收紫外线 的能量后会分解为·Cl和·OH，加快有机物的降解速率。从实际使用的效果来看，在光电 催化氧化降解过程中，有着良好的光电协同作用。
经微波处理后的废水再经过光催化氧化和电化学法协同处理，此组合处理工艺的作用可 以将印染废水中的污染物降解为二氧化碳、水和简单有机物，并具有常温常压下进行反应的 优点。微波诱导处理的作用是改善和强化废水的后续光电催化处理的效率，有利于后续的光 电催化处理。微波诱导强化处理是一种高级诱导技术，它是基于印染废水中的难降解有机物 等对微波具有很强的吸收能力，其表面的点位能与微波发生强烈的作用而使得某些表面点位 快速加热至很高的温度，可以将吸附到这些点位及附近的有机物高温矿化分解，因而具有快 速处理难降解有机污染物的优点，同时，极性介质在微波作用下通过离子迁移和极性分子的 旋转使分子运动，被作用物质的分子从相对静态瞬间转变成动态，高速旋转而产生内加热效 应。
此外微波诱导作用能降低化学反应活化能，改变化学反应的动力学性能，因此非常有利 于后续的电解——光催化反应的进行，对光电催化作用具有较强的协同和强化作用。
3、废水过滤吸附阶段：采用工业废弃的沸石和矿渣作为吸附材料，对前面处理的废水 再进入工业废渣过滤和吸附处理，进一步对废水进行深度处理，处理后的废水可以满足重复 利用的要求。
本发明首次设计了多种处理手段和工艺的组合处理方法，一次性投药、投药量少、产生 的固体废物较少，工艺简单、COD去除率较高、脱色效果好，适用于各种印染废水的处理， 且处理后的废水能达到废水回用的要求。特别是对原水浓度较高的染料废水(初始浓度为 CODcr2000～3000mglL，色度200～1000倍)进行处理，可取得较理想的效果。
