申请日2018.02.12
公开(公告)日2018.09.21
IPC分类号C02F9/10; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种碳化结晶处理高盐高有机废水的方法，其特征在于，配置含有机酸和无机酸的金属盐碳化结晶剂;将高盐高有机废水加入反应釜中，向反应釜中投加金属碳化结晶剂，搅拌混合，待液体混合均匀后，封闭反应釜;对反应釜进行加热，升温至预定温度并进行恒温碳化反应，持续搅拌，反应结束后将反应釜冷却至室温，对反应釜中的混合物进行固液分离，得到分离液;将分离液进行蒸发结晶处理，得到蒸发液、盐和高浓度蒸发残液。本发明利用反应条件温和，时间短，适应性强，能耗较低的水热碳化技术对废水进行预处理，降低有机浓度，从而改善了高盐高有机废水的蒸发结晶效果，同时也降低了冷凝液的后续生物处理负荷及达标排放或循环利用的难度。
权利要求书
1.一种碳化结晶处理高盐高有机废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：配置含有机酸和无机酸的金属盐碳化结晶剂;
步骤2)：将高盐高有机废水加入反应釜中，向反应釜中投加金属碳化结晶剂，搅拌混合，待液体混合均匀后，封闭反应釜;
步骤3)：对反应釜进行加热，升温至预定温度并进行恒温碳化反应，持续搅拌，反应结束后将反应釜冷却至室温，对反应釜中的混合物进行固液分离，得到分离液;
步骤4)：将分离液进行蒸发结晶处理，得到蒸发液、盐和高浓度蒸发残液。
2.如权利要求1所述的碳化结晶处理高盐高浓度有机废水的方法，其特征在于，所述步骤1)中的无机酸为硫酸和盐酸的混合物，有机酸为丙酸、丁二酸和戊二酸的混合物;各酸以金属盐碳化结晶剂质量为基础的质量百分比为：硫酸1%-30%，盐酸0.5%-30%，丙酸15%-50%，丁二酸1.5%-4.5%，戊二酸0.5%-8%，其余为水;有机酸和无机酸配置成有机溶剂后，加入金属盐，其包括以金属盐碳化结晶剂质量为基础的硫酸铁0.5%-3%，氯化铜0.2%-0.5%，硝酸钾0.2%-5%，硝酸锌0.1%-10%及硝酸钯0.5%-5%。
3.如权利要求1所述的碳化结晶处理高盐高浓度有机废水的方法，其特征在于，所述步骤2)中高盐高有机废水指总盐质量分数>10%，COD达50000mg/L的废水;金属碳化结晶剂的投加量为高盐高有机废水质量的2%-20%。
4.如权利要求1所述的碳化结晶处理高盐高浓度有机废水的方法，其特征在于，所述步骤2)中反应釜内衬的材质为锆材。
5.如权利要求1所述的碳化结晶处理高盐高浓度有机废水的方法，其特征在于，所述步骤2)中搅拌的转速为10-300rpm，搅拌时间为5-120min，温度为30-70℃。
6.如权利要求1所述的碳化结晶处理高盐高浓度有机废水的方法，其特征在于，所述步骤3)中反应温度为120-240℃，反应时间为0.5-10h。
7.如权利要求1所述的碳化结晶处理高盐高浓度有机废水的方法，其特征在于，所述步骤3)中固液分离的方法为离心或压滤，离心速度为8000-12000rpm，离心时间为5-30min;压滤的压力为1-3MPa，压滤时间为5-20min。
8.如权利要求1所述的碳化结晶处理高盐高浓度有机废水的方法，其特征在于，所述步骤4)中蒸发结晶的温度为50-100℃，压力小于0.1MPa。
9.如权利要求1所述的碳化结晶处理高盐高浓度有机废水的方法，其特征在于，所述步骤4)得到的蒸发液进一步进行生化处理，高浓度蒸发残液回用至步骤2)的反应釜中。
10.如权利要求1所述的碳化结晶处理高盐高浓度有机废水的方法，其特征在于，所述高浓度蒸发残液的回收比为10%-80%。
说明书
一种碳化结晶处理高盐高有机废水的方法
技术领域
本发明涉及一种碳化结晶处理高盐高有机废水进行水热碳化显著提高盐的蒸发结晶率和蒸发液可生化性能的方法，属于废水处理技术领域。
背景技术
目前，我国的废水处理普遍采用生物法，但一些生产行业例如化工、食品、加工、印染、石油开采和医药、农药生产等，其生产过程产生的废水具有高盐、高有机的特征，每升废水中COD达10000-100000mg/L，盐分的质量分数大于1%，不可避免的还存在一些有毒有害物质。普通生物细胞在这样的废水环境中易失活，代谢水平差，直接采用生物法进行处理，降解难度大，废水处理费用高，且难以达标排放。另外，随着我国工业的的迅速发展，该类行业的废水排放量还在与日俱增。因此，针对此类高盐高有机废水有必要探究一些高效的废水预处理方法显著提高后续的物化和生化处理效率。
当前，高盐高有机废水的处理技术有很多，嗜盐生物法、膜分离法、电化学法、湿式催化氧化法和焚烧法等(钟璟，韩光鲁，陈群.高盐高有机废水处理技术研究新进展[J]，化工进展.2012，3(14)：920-926)，但这些方法主要针对水中有机组分的去除，出水中仍然含有大量的盐分，很难保证盐、水的分离效果。
蒸发结晶技术是当前实现高盐高有机废水零排放的主要处理技术之一，很多企业将蒸发结晶法联合生物法、膜法、吸附法等废水处理技术对高盐高有机废水进行深度处理(吴正雷，袁文兵，杜青青.零排放技术在高盐高有机废水处理中的应用于展望[J]，水处理技术.2016，42(8)：1-5)，从而有助于冷凝液的进一步净化和循环再用，效果显著。然而，由于有机物的浓度过高，导致蒸发器中产生大量的气泡，传热效果下降，而且，有机物还会和盐形成浆状的混合物，阻碍盐分的结晶分离。因此，蒸发结晶技术更适用于高盐低有机废水。
综上所述，如果考虑在蒸发结晶处理之前有效降低有机浓度，那么蒸发结晶的效果将会进一步得到优化。
发明内容
本发明所要解决的问题是：现有高盐高有机废水处理时蒸发结晶效果不佳的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种碳化结晶处理高盐高有机废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：配置含有机酸和无机酸的金属盐碳化结晶剂;
步骤2)：将高盐高有机废水加入反应釜中，向反应釜中投加金属碳化结晶剂，搅拌混合，待液体混合均匀后，封闭反应釜;
步骤3)：对反应釜进行加热，升温至预定温度并进行恒温碳化反应，持续搅拌，反应结束后将反应釜冷却至室温，对反应釜中的混合物进行固液分离，得到分离液;
步骤4)：将分离液进行蒸发结晶处理，得到蒸发液、盐和高浓度蒸发残液。
优选地，所述步骤1)中的无机酸为硫酸和盐酸的混合物，有机酸为丙酸、丁二酸和戊二酸的混合物;各酸以金属盐碳化结晶剂质量为基础的质量百分比为：硫酸1%-30%，盐酸0.5%-30%，丙酸15%-50%，丁二酸1.5%-4.5%，戊二酸0.5%-8%，其余为水;有机酸和无机酸配置成有机溶剂后，加入金属盐，其包括以金属盐碳化结晶剂质量为基础的硫酸铁0.5%-3%，氯化铜0.2%-0.5%，硝酸钾0.2%-5%，硝酸锌0.1%-10%及硝酸钯0.5%-5%。
优选地，所述步骤2)中高盐高有机废水指总盐质量分数>10%，COD达50000mg/L的废水，主要来源于化工、阻燃剂加工、印染、石油开采和医药和农药生产等行业;金属碳化结晶剂的投加量为高盐高有机废水质量的2%-20%。
优选地，所述步骤2)中反应釜内衬的材质为锆材。
优选地，所述步骤2)中搅拌的转速为10-300rpm，搅拌时间为5-120min，温度为30-70℃。
优选地，所述步骤3)中反应温度为120-240℃，反应时间为0.5-10h。
优选地，所述步骤3)中固液分离的方法为离心或压滤，离心速度为8000-12000rpm，离心时间为5-30min;压滤的压力为1-3MPa，压滤时间为5-20min。
优选地，所述步骤4)中蒸发结晶的温度为50-100℃，压力小于0.1MPa。
优选地，所述步骤4)得到的蒸发液进一步进行生化处理，高浓度蒸发残液回用至步骤2)的反应釜中。
优选地，所述高浓度蒸发残液的回收比为10%-80%。
本发明避开了高盐使细胞失活的弊端，利用反应条件温和，时间短，适应性强，能耗较低的水热碳化技术对废水进行预处理，降低有机浓度，从而改善了高盐高有机废水的蒸发结晶效果，同时也降低了冷凝液的后续生物处理负荷及达标排放或循环利用的难度。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
(1)高盐高有机废水蒸发结晶前进行水热碳化处理，相比较于电化学、湿式催化氧化、膜分离等处理技术，该法具有反应条件温和，时间短，适应性强，能耗较低等显著优势;
(2)高盐高有机废水经水热碳化后，其有机浓度降低，有利于盐的蒸发结晶，并且利于蒸发液的后续生化处理。同时，水热碳化的过程中还会产生具有回收利用价值的气态产品;
(3)水热碳化过程中加入的碳化结晶剂可有效提高水热效果，对有机物的减量和气态产品的产生具有明显的促进作用;
(4)本发明方法改善了企业现行蒸发结晶过程中存在的气泡量大、传热差和混合物成浆等问题，强化盐分结晶与盐水分离。
(5)本发明方法使得后续生化处理过程的有机负荷明显降低，有效的减小了废水最终达标排放或循环再用的难度。
