公布日：2022.09.20
申请日：2022.07.22
分类号：C02F9/10(2006.01)I;F23G7/07(2006.01)I;C02F1/12(2006.01)N;C02F1/20(2006.01)N;C02F1/28(2006.01)N;C02F1/32(2006.01)N;
C02F1/461(2006.01)N;C02F1/66(2006.01)N;C02F1/72(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明的一种用于高浓度颜染料中间体废水全量化处理的工艺方法，包括以下步骤：步骤1：紫外‑吹脱,步骤2，树脂吸附:吹脱后的颜染料废水打入树脂吸附单元；步骤3：电催化氧化，经过树脂吸附后的废水，进入电催化氧化处理单元，进一步去除剩余有机物，从而使废水达标排放。步骤4：废气燃烧，吹脱单元产生的废气，收集后采用催化燃烧进行无害化处理。步骤5：树脂再生，树脂吸附单元饱和后，通过再生设备，采用酸液或碱液再生，再生过程产生树脂再生废液。步骤6：喷雾干燥，树脂再生废液进行喷雾干燥处理，得到固体粉末为企业生产材料，可资源化回收利用。
权利要求书
1.一种用于颜染料中间体废水全量化处理方法，包括以下步骤：步骤1：紫外-吹脱向待处理的颜染料中间体废水中，投加酸液或碱液，充分搅拌，调节pH值5.5-10；投加催化剂，在紫外灯的照射下同时进行吹脱，废水中有机物在催化剂存在和紫外灯的照射发生部分降解，形成挥发性有机物；废水吹脱过程以空气作为吹脱气体，曝气吹脱，去除废水中挥发性有机物；步骤2：树脂吸附吹脱后的颜染料废水通入树脂吸附单元，去除废水中的溶解性有机物；步骤3：电催化氧化经过树脂吸附后的废水，进入电催化氧化处理单元，进一步去除剩余有机物，从而使废水达标排放；步骤4：废气燃烧吹脱工艺单元产生的废气，收集后采用催化燃烧进行无害化处理。
2.根据要权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤1中，若废水中颜染料中间体为苯系中间体，则pH调节为7-8.5(采用20％-30％氢氧化钠和95-98％浓硫酸调节)；若废水为萘系中间体，则pH调节为5.5-6.5(采用20％-30％氢氧化钠和95-98％浓硫酸调节)；若废水为蒽醌系中间体，则pH调节为8.5-10(采用20％-30％氢氧化钠和95-98％浓硫酸调节)。
3.根据要权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤1中，紫外灯为LED紫外灯，其波长为240-320nm，每处理1m3废水，需0.1-0.25kw的紫外灯功率；所述的步骤1中，催化剂为TiO2、ZrO2、CdS中一种或几种组合；其投加量为1-3g/L。
4.根据要权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤1中，曝气吹脱的空气由风机输送，其输送风量根据废水种类，单位时间进水污染物浓度而定；具体为苯系废水：1kg•COD/h需风量5.83-7.11m3/h，萘系和/或蒽醌系废水，1kg•COD/h需风量13.41-16.65m3/h。
5.根据要权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤1中，废水在紫外-吹脱单元停留时间为10-20min。
6.根据要权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤2中，采用的树脂为大孔吸附树脂，其材质可为聚苯乙烯或聚丙烯酸酯中的一种或二种以上；所述的步骤2中，树脂用量根据进水水量和有机物浓度确定；具体为1m3树脂，吸附150-240kg•COD；所诉的步骤2中，废水在树脂吸附单元停留时间为40-60min。
7.根据要权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤3中，电催化氧化设备采用的极板为DSA电极或Pb电极中的一种或二种以上，根据树脂吸附出水的COD值设定电流密度为50-200A/m2；电极板间距10-25mm；所述的步骤3中，电解过程的搅拌反应60-120min。
8.根据要权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤4中，采用的催化燃烧可为RCO或TRO燃烧设备中的一种或二种以上；所述的步骤4中，催化剂的活性成份为铂、钯、钌、或二氧化锰-氧化铜的复合物、氧化铜-三氧化二铬复合物等中的一种或二种以上。
9.根据要权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤5：树脂再生树脂吸附单元饱和后，通过再生设备，采用酸液或碱液再生，再生过程产生树脂再生废液；步骤6：喷雾干燥树脂再生废液进行喷雾干燥处理，得到固体粉末为企业生产材料，可资源化回收利用。
10.根据要权利要求9所述的方法，其特征在于：所述的步骤5中，若处理的是苯系废水，则采用3w％-6w％的碱液(NaOH)作为再生液；若处理的是萘系和/或蒽醌系废水，则采用6w％-8w％的酸液(H2SO4)作为再生液；所述的步骤6中，喷雾干燥单元处理的是苯系再生废液，则温度控制在160-175℃；处理的是萘系和/或蒽醌系再生废液，温度控制在190-210℃。
发明内容
本发明针对现有高浓度颜染料中间体废水处理技术的不足，提出了一种用于颜染料中间体废水全量化处理的工艺装置及方法，其是一种新的颜染料废水处理工艺路线。该方法采用紫外-吹脱工艺去除挥发性污染物，采用树脂工艺吸附溶解性有机物，采用电催化氧化技术去除剩余的污染物保证出水水质。其中，紫外-吹脱产生的废气进行收集，利用催化燃烧进行无害化处理；而树脂解吸时产生的解吸废液，利用喷雾干燥技术直接资源化回收利用。该工艺方法处理效果极佳，在原水COD高达10000-25000mg/L的情况下，也可确保出水指标优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准(即COD<50mg/L)，其COD去除率可达99.9％以上。
本发明的一种用于高浓度颜染料中间体废水全量化处理的工艺方法，包括以下步骤：
步骤1：紫外-吹脱
向待处理的高浓度(COD为10000-25000mg/L)颜染料中间体废水中，投加酸液或碱液，充分搅拌，调节pH值。投加催化剂，在紫外灯的照射下，废水中有机物发生部分降解，使聚合的大分子链部分断裂，形成挥发性有机物，并控制废水中挥发性有机物的形态。之后废水进入吹脱工艺，以空气作为载体，曝气吹脱，去除废水中挥发性有机物。
步骤2：树脂吸附
吹脱后的颜染料废水由泵打入树脂吸附单元，去除废水中的溶解性有机物。
步骤3：电催化氧化
经过树脂吸附后的废水，进入电催化氧化处理单元，进一步去除剩余有机物，从而使废水达标排放。
步骤4：废气燃烧
吹脱单元产生的废气，收集后采用催化燃烧进行无害化处理。
步骤5：树脂再生
树脂吸附单元饱和后，通过再生设备，采用酸液或碱液再生，再生过程产生树脂再生废液。
步骤6：喷雾干燥
树脂再生废液进行喷雾干燥处理，得到固体粉末为企业生产材料，可资源化回收利用。
所述的步骤1中，若废水中颜染料中间体为苯系中间体，则pH调节为7-8.5(采用氢氧化钠和硫酸调节)；若废水为萘系中间体，则pH调节为5.5-6.5(采用氢氧化钠和硫酸调节)；若废水为蒽醌系中间体，则pH调节为8.5-10(采用氢氧化钠和硫酸调节)；
所述的步骤1中，紫外灯为LED紫外灯，其波长为240-320nm，每处理1m3废水，需0.1-0.25kw的紫外灯功率。
所述的步骤1中，催化剂为TiO2、ZrO2、CdS中一种或几种组合。其投加量为1-3g/L；
所述的步骤1中，曝气吹脱的空气由风机输送，其输送风量根据废水种类，单位时间进水污染物浓度而定。具体为苯系废水：1kg•COD/h需风量5.83-7.11m3/h，萘系、蒽醌系废水，1kg•COD/h需风量13.41-16.65m3/h。所述的步骤1中，进水COD为10000-25000mg/L，经吹脱单元处理后，出水COD为5000-8500mg/L，COD去除效果可达50％-66％。
所述的步骤1中，废水在紫外-吹脱单元停留时间为10-20min；
所述的步骤2中，采用的树脂为大孔吸附树脂，其材质可为聚苯乙烯或聚丙烯酸酯。
所述的步骤2中，树脂用量根据进水水量和有机物浓度确定。具体为1m3树脂，吸附150-240kg•COD。
所诉的步骤2中，经树脂单元处理后，出水COD为300-800mg/L，COD去除效果可达90-94％。
所诉的步骤2中，废水在树脂吸附单元停留时间为40-60min；
所述的步骤3中，电催化氧化设备采用的极板为DSA或Pb，根据树脂吸附出水的COD值设定电流密度为50-200A/m2。电极板间距10-25mm。
所述的步骤3中，电解后，搅拌反应60-120min。
所诉的步骤3中，经电催化氧化单元处理后，出水COD＜50mg/L，优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准。
所述的步骤4中，采用的催化燃烧可为RCO或TRO设备。
所述的步骤4中，催化剂为铂、钯、钌，或二氧化锰-氧化铜(3:2)的复合物、氧化铜-三氧化二铬复合物等；
所述的步骤5中，若处理的是苯系废水，则采用3w％-6w％的碱液(NaOH)作为再生液；若处理的是萘系和蒽醌系废水，则采用6w％-8w％的酸液(H2SO4)作为再生液。
所述的步骤6中，喷雾干燥单元处理的是苯系再生废液，则温度控制在160-175℃；处理的是萘系、蒽醌系再生废液，温度控制在190-210℃。
所述的步骤6中，得到的固体粉末质量含水率为5％±1％。
苯系中间体：以苯为基本原料，通过磺化、硝化和氯化(见卤化)可分别制得苯磺酸、硝基苯、氯苯和硝基氯苯等重要的基本有机中间体，由这些中间体经过各种有机合成单元过程，可制得一系列结构比较复杂的苯系中间体。
萘系中间体：以萘为原料，经过一系列有机合成单元过程(如磺化、硝化、还原、胺化、水解等)制得的染料中间体。这类中间体都有萘环，在萘环上含有氨基、羟基、磺酸基等取代基。
蒽醌系中间体：由蒽醌制备的中间体，由蒽醌经硝化、磺化、卤化、还原、胺化等一系列有机合成单元过程制取，是蒽醌和含有硝基、磺酸基、卤基、氨基、羟基、甲基和羧基等取代基的蒽醌衍生物。
本发明的一种用于高浓度颜染料中间体废水全量化处理的工艺方法，与传统工艺相比，其有益效果在于：
(1)本方法针对高浓度颜染料中间体废水，根据废水特征控制调节参数，将紫外-吹脱工艺创新用于去除有机物，可有效避免颜染料废水成分复杂、水质稳定性差的问题。本方法处理效果极佳，其COD去除率可达99.9％以上，出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准；
(2)工艺运行参数可根据企业生产品(废水种类)不同而随时调节，且全程采用物理手段，反应迅速，调试时间极短；
(3)处理过程中，无二次污染外排，可做到全量化处理；
(4)运行费用低，每吨水直接处理成本约为45-60元，远低于常规工艺；
(5)处理过程中，所需材料简单易得，适用范围广阔。
