一种提高难降解有机废水可生化性的处理方法与流程

专利检索2022-05-11  5



1.本发明涉及一种提高难降解有机废水可生化性的处理方法,属于环境保护领域。


背景技术:

2.化学液相还原法是普遍使用合成球形银超细粉体的工艺方法。该方法在规模化生产实施上的难度之一是其产生了高浓度硝态氮、有机氮及氨氮并且难生化降解的银粉母液废水的处置。其中有机组分中包含有大分子的分散剂、中小分子的脱氢抗坏血酸及其衍生物,bod5/cod
cr
比很低(小于0.1),可生化性差,目前处理这种高cod、高盐、高氨氮废水的技术主要有蒸发浓缩后以高氮、高有机物与硝酸钠的混合浆液作为难处理的危险废物处理难度大,制约了太阳能电池用银粉的产业化发展。蒸发浓缩过程中以液滴杂带的方式带入有机质及含氮化合物,包括硝态氮及有机氮。尚需采用高级氧化等物化手段进行预处理后才能进行生化池进行深度脱除处理,造成设备投资大、运输成本高,成为超细球形银粉制造产业发展的关键制约因素之一。


技术实现要素:

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种提高难降解有机废水可生化性的处理方法,该方法能够降解脱除废水中的大部分硝态氮、总氮及cod,并大幅度提高其可生化性。
4.为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:一种提高难降解有机废水可生化性的处理方法,包括以下步骤:将有机废水置于反应器中,加入氧化剂,在温度为150

300℃、压力为2

6mpa下进行反应后,即可得到处理后的有机废水。
5.本发明将有机废水置于反应器中,在加热和加压的情况下,有机废水在反应器内会发生一系列的物理化学反应,包括氧化还原反应、裂解反应、硝化及反硝化反应。有机废水中含有高浓度硝态氮、有机氮及氨氮,且包含有大分子的分散剂、中小分子的脱氢抗坏血酸及其衍生物,本发明通过利用有机废水中的硝态氮的氧化性与碳氢化合物的还原性进行氧化还原反应,使其中的硝酸根还原为氮气,碳氢化合物降解为小分子的烷基羧酸或二氧化碳和水;同时,硝态氮与碳氢化合物进行的氧化还原反应为放热反应,放热量大,可以维持反应进行所需的温度,能够减少设备能耗。此外,环状的有机分子在高温和硝酸盐的共同作用下,转化为易生化降解的化合物,降低有机废水的cod浓度,大幅度提高有机废水的可生化性。
6.有机废水中的有机污染物发生氧化反应生成二氧化碳或小分子有机酸;硝态氮发生还原反应,生成氮气,其反应如下式所示:no3‑
6h

5e

0.5n2↑
3h2o,即1摩尔的硝酸根离子转化为氮气,需要接受6摩尔的电子,其作用量相当于2.5摩尔的氧原子发生反应的作用量。同理,反硝化1摩尔的硝酸根转化为氮气,消耗的碳氢化合物相当于降解了cod 40000mg,同时需消耗溶液中6克摩尔的氢离子;因此随着反硝化过程的进行,溶液中ph值升高,这有利于减少废液处理中碱的消耗。
7.有机废水反应的温度会影响难降解有机废水可生化性的效果,如果温度低于150℃,则反应速度显著降低,反应时间延长,设备效率低,硝态氮及cod降解效率降低;如果反应温度超过300℃,对设备的要求提高,设备投资增大,能耗增加。
8.本发明的提高难降解有机废水可生化性的处理方法中所涉及的反应主要为均相反应,不需要外加催化剂,即可对有机废水进行降解,这与普通湿式氧化为气、液多相反应需要催化剂造成出水含有重金属离子等的污染,存在明显的区别;与现有常用的蒸发-物化预处理-生化的处理工艺方案相比,免除了产出有机物-硝酸盐浆料难以处理的问题;与现有采用电解fenton-生化法相比,本发明的方法具有无试剂消耗、效率高、排出的固体废物量少、运行成本低等优点。
9.经过本发明处理方法得到处理后的有机废水再经过调节池、水解酸化池或及电解池等前处理后进入好氧-缺氧-厌氧池进行硝化和反硝化过程,然后进入二级厌氧-缺氧-好氧装置进行cod、氨氮、总氮的深度脱除。出水再经mbr过滤后进入清水池,达标排放或返回使用。
10.作为本发明提高难降解有机废水可生化性的处理方法的优选实施方式,所述有机废水的ph值为0.5~4.0。
11.本发明的处理方法需要适宜的ph值,如果ph值低于0.5则对反应器的材质的要求高、设备造价高;如果ph值高于4.0,则该降解反应中no3‑
及cod降解效率降低,需要达到高的降解效率的反应温度需提高或及停留时间将相应延长。
12.作为本发明提高难降解有机废水可生化性的处理方法的优选实施方式,所述有机废水的ph值为0.6~3.0。
13.作为本发明提高难降解有机废水可生化性的处理方法的优选实施方式,所述有机废水的ph值为0.7~2.5。
14.作为本发明提高难降解有机废水可生化性的处理方法的优选实施方式,所述有机废水的cod浓度为10000~60000mg/l。
15.发明人发现有机废水的cod浓度在10000~60000mg/l范围内时,氧化还原反应可以以稳定状态进行,如果cod值低于10000mg/l,反应产生的热量少,需外加热量维持反应所需的温度,运行成本高;如果cod值高于60000mg/l,则反应产生的热量太大,需增加冷却装置,设备造价高。
16.作为本发明提高难降解有机废水可生化性的处理方法的优选实施方式,所述有机废水的cod浓度为15000~50000mg/l。
17.作为本发明提高难降解有机废水可生化性的处理方法的优选实施方式,所述有机废水的cod浓度为20000~40000mg/l。
18.作为本发明提高难降解有机废水可生化性的处理方法的优选实施方式,所述反应的时间为1

4h。
19.本发明的提高难降解有机废水可生化性的处理方法的反应时间取决于反应的温度、有机废水的ph值以及有机废水的还原性等因素,随着有机废水的ph值的降低,有机废水中的硝态氮与有机物发生氧化还原反应的趋势增强,有机废水的硝酸根及cod的降解速度增加,可以在较短的时间内完成降解。
20.作为本发明提高难降解有机废水可生化性的处理方法的优选实施方式,所述氧化
剂为空气或氧气。
21.除了硝酸根作为有机物降解过程中的电子接收体外,溶液中溶解氧原子作为电子接收体也参与了有机物的氧化降解反应,如果硝酸根含量不足于完成降解废液中的cod时,则可通过打入适当量的氧气或空气,达到完成降解cod的目的。
22.与现有技术相比,本发明的有益效果为:本发明提供了一种提高难降解有机废水可生化性的处理方法,通过加热和加压即可高效的降解有机废水中的硝态氮及其他有机污染物,处理后的有机废水即可经普通生化处理达到深度脱出各类污染物,达到排放的目的,具有高效、节能、经济、可靠的特点。
具体实施方式
23.为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点,下面将结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
24.下述实施例中所用的有机废水的参数如表1所示,其中no3‑
n、cod
cr
、nh3‑
n、tn、bod5的单位为mg/l。
25.各性能的测试方法
26.(1)no3‑
n:紫外分光光度法;
27.(2)cod
cr
:重铬酸盐;
28.(3)nh3‑
n:纳氏试剂分光光度法;
29.(4)tn:碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法;
30.(5)bod5:稀释接种法。
31.表1
[0032] no3‑
ncod
cr
nh3‑
ntnbod5bod5/cod
cr
ph废水a243736600356395148310.1320.7废水b409553650356569445600.0851.00废水c351048172403496052990.1100.68废水d2925429504033943738870.1720.65废水e215732400315349742750.1321.2废水f218228600190303524310.0852.5废水g178524500205252326950.1103.0废水h91913500127123923220.1723.5
[0033]
实施例1~16
[0034]
实施例1~16所述的提高难降解有机废水可生化性的处理方法的反应参数如表2所示,其中温度的单位为℃,压力的单位为kpa,时间的单位为min。
[0035]
实施例1~16所述的提高难降解有机废水可生化性的处理方法为:将有机废水置于反应器中,加入氧化剂,在一定的温度和压力下进行反应后,即可得到处理后的有机废水。
[0036]
分别测试实施例1~16所述处理后的有机废水的no3‑
n、cod
cr
、nh3‑
n、tn、bod5、bod5/cod
cr
,其中no3‑
n、cod
cr
、nh3‑
n、tn、bod5的单位为mg/l,其结果如表2所示。
[0037]
表2
[0038][0039]
[0040][0041]
由表1及表2可知,有机废水中cod降解效率达到75~95%,硝态氮脱除效率达到75~95%,总氮降解率达到80%以上;对于同一种有机废水,升高温度能够使有机废水中的污染物降解得更彻底,处理后的有机废水的可生化性更高;有机废水的反应时间取决于反应的温度、有机废水的ph值以及有机废水的还原性等因素,随着有机废水的ph值的降低,有机废水中的硝态氮与有机物发生氧化还原反应的趋势增强,有机废水的硝酸根及cod的降解速度增加,可以在较短的时间内完成降解。
[0042]
最后所应当说明的是,以上实施例用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者同等替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
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