申请日20200630
公开(公告)日20200911
IPC分类号C02F9/08; C02F101/30
摘要
本发明涉及有机废水处理技术领域，具体涉及一种高浓度有机废水的水力空化处理工艺包括步骤：(1)微电解：调节有机废水的pH值，然后将有机废水进行微电解反应处理;(2)混凝沉淀：将有机废水通入混凝沉淀池中，并加入活性炭和絮凝剂进行絮凝沉淀，得到上清液和活性污泥混合液;(3)水力空化：将活性污泥混合液在超声空化设备中进行超声空化处理，得到回流污泥混合液;(4)芬顿反应：将上清液和回流污泥混合液在芬顿反应池中进行芬顿反应处理，得到氧化水体;(5)二沉池沉淀：将氧化水体通入二沉池中进行沉淀处理，即得到净化水体。本发明通过水力空化替代生物处理，与化学处理进行联用，减少难降解污泥的产生量，降低了处理成本。
权利要求书
1.一种高浓度有机废水的水力空化处理工艺，其特征在于：包括步骤：
(1)微电解：调节有机废水的pH值，然后将有机废水进行微电解反应处理;
(2)混凝沉淀：将有机废水通入混凝沉淀池中，并加入活性炭和絮凝剂进行絮凝沉淀，从混凝沉淀池的上清液出口得到上清液，从混凝沉淀池的排泥口得到活性污泥混合液;
(3)水力空化：将步骤(2)得到的活性污泥混合液在超声空化设备中进行超声空化处理，得到回流污泥混合液;
(4)芬顿反应：将步骤(2)得到的上清液和步骤(3)得到的回流污泥混合液在芬顿反应池中进行芬顿反应处理，得到氧化水体;
(5)二沉池沉淀：将步骤(4)得到的氧化水体通入二沉池中进行沉淀处理，即得到净化水体。
2.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的水力空化处理工艺，其特征在于：所述步骤(1)微电解中，调节有机废水的pH值至2-4，所述微电解反应处理的铁碳比为1-2:1，微电解反应的处理时间为2-3h。
3.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的水力空化处理工艺，其特征在于：所述步骤(2)混凝沉淀中，每吨有机废水的活性炭投入量为100-200g。
4.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的水力空化处理工艺，其特征在于：所述步骤(2)混凝沉淀中，每吨有机废水的絮凝剂的投入量为40-60g，所述絮凝剂由聚合氯化铝铁和聚丙烯酰胺按重量比1-2:1的比例组成。
5.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的水力空化处理工艺，其特征在于：所述步骤(3)水力空化中，超声振动的频率为20-30kHz，声能流密度为0.22-0.33w/mL，超声振动的处理时间为30-50min。
6.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的水力空化处理工艺，其特征在于：所述步骤(4)芬顿反应中，回流污泥混合液和上清液的流量比为3-5:10。
7.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的水力空化处理工艺，其特征在于：所述步骤(4)芬顿反应中，每吨有机废水的硫酸亚铁投入量为1-2kg，双氧水的投入量为6-10L，所述双氧水的质量浓度为25-35%，芬顿反应时间为2-4h。
8.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水的水力空化处理工艺，其特征在于：所述步骤(5)二沉池沉淀中，二沉池分离得到的活性污泥与回流污泥混合液一同回流至芬顿反应池中，所述活性污泥与回流污泥混合液的流量比为1-2:10。
说明书
一种高浓度有机废水的水力空化处理工艺
技术领域
本发明涉及有机废水处理技术领域，具体涉及一种高浓度有机废水的水力空化处理工艺。
背景技术
随着我国的化工行业迅速发展，化工产业在生产的过程中产生了大量的有机污染物，这些污染物通过各种途径进入水体，造成水环境质量恶化，并威胁到人类生命安全。
废水处理方法从作用原理上来讲，可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法。采用常规的物理、化学和生物法处理生活废水，如城市生活废水等。对生物有毒有害的有机废水或高浓度难生物降解的有机废水，不适合直接采用生物法处理，常需要用燃烧方法、化学完全氧化方法进行处理或者经过化学方法预处理后再采用生化方法处理方法能够较好的完成大多数成分简单、生物降解性能好、浓度较低的废水处理，即化学和生物联合处理工艺，使废水经处理后达标排放或者回用。而生化法中最为常用的为活性污泥法，在细菌胞外酶作用下可以将一些难以分解的大分子有机物分解为小分子有机物，但是污泥成分中的菌胶团会越来越多，污泥不断生长直至无法回流处理，而剩余的污泥处理成本较高，不利于净水的低成本化。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种高浓度有机废水的水力空化处理工艺，通过水力空化替代生物处理，与化学处理进行联用，减少难降解污泥的产生量，降低了处理成本。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种高浓度有机废水的水力空化处理工艺，包括步骤：
(1)微电解：调节有机废水的pH值，然后将有机废水进行微电解反应处理;
(2)混凝沉淀：将有机废水通入混凝沉淀池中，并加入活性炭和絮凝剂进行絮凝沉淀，从混凝沉淀池的上清液出口得到上清液，从混凝沉淀池的排泥口得到活性污泥混合液;
(3)水力空化：将步骤(2)得到的活性污泥混合液在超声空化设备中进行超声空化处理，得到回流污泥混合液;
(4)芬顿反应：将步骤(2)得到的上清液和步骤(3)得到的回流污泥混合液在芬顿反应池中进行芬顿反应处理，得到氧化水体;
(5)二沉池沉淀：将步骤(4)得到的氧化水体通入二沉池中进行沉淀处理，即得到净化水体。
本发明首先通过微电解反应初步氧化有机废水中的有机物，降低了有机废水的COD值，并且减少了混凝沉淀产生的沉淀污泥量，从而减少水力空化的处理压力;而后在混凝沉淀的过程中加入活性炭和絮凝剂进行絮凝沉淀，活性炭既可以系统絮凝剂进行絮凝，吸附胶质形成沉淀，还可以协同后续的水力空化，提高有机物的降解效果;然后，本发明的水力空化仅仅对混凝沉淀产生的活性污泥混合液进行处理，既可以提高沉淀胶质与空化气泡的接触效率，从而提高降解效果，也可以提高水力空化的处理效率，解决了水力空化针对整体水体处理效率不能跟上微电解或芬顿反应的处理效率问题，从而实现超声水力空化在净水处理的工业化应用;最后，本发明将水力空化处理后的回流污泥混合液与混凝沉淀得到的上清液进行芬顿反应处理，利用羟基自由基的强氧化性无选择性地将废水中难生化降解的有机物氧化分解小分子化合物，从而使二沉池沉淀后的上清液可以达到相应的排放标准。
其中，所述步骤(1)微电解中，调节有机废水的pH值至2-4，所述微电解反应处理的铁碳比为1-2:1，微电解反应的处理时间为2-3h。微电解反应可以通过氧化还原作用对有机废水进行初步降解，通过控制微电解的参数设置，可以提高COD的去除效率，COD去除效率可以达到58%
其中，所述步骤(2)混凝沉淀中，每吨有机废水的活性炭投入量为100-200g。在步骤(2)中，活性炭虽然起到的也是絮凝沉淀的作用，但是由于活性炭多孔高比表的性质，其在水力空化过程中可以促进更多的空化气泡产生，从而提高降解效率。进一步优选地，所述活性炭为粉末活性炭，过200目筛的比例为98%，比表面积为1400-1600m2/g。
其中，所述步骤(2)混凝沉淀中，每吨有机废水的絮凝剂的投入量为40-60g，所述絮凝剂由聚合氯化铝铁和聚丙烯酰胺按重量比1-2:1的比例组成。本发明选用的絮凝剂能够强烈吸附胶体微粒，通过吸附、桥架、交联作用，从而使胶体凝聚，并且形成的胶体在水力空化中也易于破解，有利于活性污泥的轻量化。
其中，所述步骤(3)水力空化中，超声振动的频率为20-30kHz，声能流密度为0.22-0.33w/mL，超声振动的处理时间为30-50min。超声水力空化的具体作用过程是相当复杂的，一般认为是通过空化气泡的溃灭产生瞬时的局部高温和高压而对水中有机物进行机械性粉碎，同时高温高压产生的羟基自由基也能够对有机物起到降解作用，并且通过与活性炭进行联用，可以更为显著地提升降解效率，提高COD去除率。此外通过控制超声输出的参数进一步提高污泥的降解效率以及降低污泥处理的成本。
其中，所述步骤(4)芬顿反应中，回流污泥混合液和上清液的流量比为3-5:10。通过控制回流污泥混合液和上清液的流量比，可以使水力空化效率与芬顿反应处理效率相匹配，从而降低处理成本提高处理效率。
其中，所述步骤(4)芬顿反应中，每吨有机废水的硫酸亚铁投入量为1-2kg，双氧水的投入量为6-10L，所述双氧水的质量浓度为25-35%，芬顿反应时间为2-4h。通过优化芬顿反应的参数设置，并且结合水力空化的联用，可以将有机废水的有机物基本去除，从而二沉池沉淀后达到相应的排放标准。
其中，所述步骤(5)二沉池沉淀中，二沉池分离得到的活性污泥与回流污泥混合液一同回流至芬顿反应池中，所述活性污泥与回流污泥混合液的流量比为1-2:10。本发明虽然并未采用生化好氧处理，但是仍不可避免少量活性污泥的产生，但是产量较少，可以与回流污泥混合液一同回流处理，基本不影响净水效果。
本发明的有益效果在于：本发明首先通过微电解反应初步氧化有机废水中的有机物，降低了有机废水的COD值，并且减少了混凝沉淀产生的沉淀污泥量，从而减少水力空化的处理压力;而后在混凝沉淀的过程中加入活性炭和絮凝剂进行絮凝沉淀，活性炭既可以系统絮凝剂进行絮凝，吸附胶质形成沉淀，还可以协同后续的水力空化，提高有机物的降解效果;然后，本发明的水力空化仅仅对混凝沉淀产生的活性污泥混合液进行处理，既可以提高沉淀胶质与空化气泡的接触效率，从而提高降解效果，也可以提高水力空化的处理效率，解决了水力空化针对整体水体处理效率不能跟上微电解或芬顿反应的处理效率问题，从而实现超声水力空化在净水处理的工业化应用;最后，本发明将水力空化处理后的回流污泥混合液与混凝沉淀得到的上清液进行芬顿反应处理，利用羟基自由基的强氧化性无选择性地将废水中难生化降解的有机物氧化分解小分子化合物，从而使二沉池沉淀后的上清液可以达到相应的排放标准。（发明人吴仲达;祝瓛冰;李冬）
