申請日2013.12.12

　　公開(公告)日2015.08.05

　　IPC分類號C02F3/34; B01D15/00

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種處理氮磷缺失有機化工廢水的上流吸附床反應(yīng)器。該反應(yīng)器淋洗液入口、吸附劑入口、出水口、透水板、反應(yīng)器主體、淋洗液出口、進水口、多功能吸附劑、吸附劑出口組成;反應(yīng)器主體分為兩部分，上部為長方體，其下連接正倒方錐;淋洗液入口、吸附劑入口在反應(yīng)器主體的頂部，且淋洗液入口有兩個，鑲嵌于吸附劑入口內(nèi)部;透水板和多功能吸附劑在反應(yīng)器主體的內(nèi)部，多功能吸附劑填充于透水板下部;反應(yīng)器主體的底部為吸附劑出口，淋洗液出口和進水口位于吸附劑出口上對角線兩端;出水口位于反應(yīng)器主體外部偏上。本發(fā)明的有益效果是，該上流吸附床反應(yīng)器對氮磷缺失有機化工廢水進行處理時效率高、成本低、操作簡單。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種處理氮磷缺失有機化工廢水的上流吸附床反應(yīng)器，其特征在于，該反應(yīng)器淋洗液入口、吸附劑入口、出水口、透水板、反應(yīng)器主體、淋洗液出口、進水口、多功能吸附劑、吸附劑出口組成;反應(yīng)器主體分為兩部分，上部為長方體，其下連接正倒方錐;淋洗液入口、吸附劑入口在反應(yīng)器主體的頂部，且淋洗液入口有兩個，鑲嵌于吸附劑入口內(nèi)部;透水板和多功能吸附劑在反應(yīng)器主體的內(nèi)部，從吸附劑入口邊緣開始，傾斜向下與池壁相連，多功能吸附劑填充于透水板下部;反應(yīng)器主體的底部為吸附劑出口，淋洗液出口和進水口位于吸附劑出口上對角線兩端;出水口位于反應(yīng)器主體外部偏上，具體位置為透水板與反應(yīng)器主體相交線向上15cm處;其中，多功能吸附劑由如下方法制備：

　　(1)將100mL濃度為0.35mol/L的NH4HCO3溶液和100mL濃度為0.62mol/L的NH4H2PO4混合均勻，得到混合液A1，然后用濃度為0.01mol/L的NH4OH溶液和濃度為0.01mol/L的鹽酸溶液調(diào)節(jié)混合液A1的pH值為9.0，得混合液A;

　　(2)將200mL混合液A在攪拌條件下緩慢滴加到300mL濃度為0.025mol/L的Ca(NO3)2溶液中，得到混合液B;

　　(3)向混合液B中逐滴加入濃HNO3至澄清，得到混合液C;

　　(4)用濃度為0.01mol/L的NaOH溶液和濃度為0.01mol/L的鹽酸溶液調(diào)節(jié)混合液C的pH值為3.5，得到混合液D;

　　(5)向混合液D中加入100mL濃度為1.1mol/L的NH4Cl水溶液，混合均勻后得到混合液E;

　　(6)向混合液E中加入50mL濃度為0.15mol/L的乙二胺四乙酸鈣鉀溶液，混合均勻后得到混合液F;

　　(7)將60mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為47%的尿素水溶液置于43℃水浴中恒溫35分鐘得到混合液G;將10mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33%的甲醛水溶液置于43℃水浴中恒溫35分鐘得到混合液H;

　　(8)向混合液G中在1000r/min攪拌條件下滴加濃度為0.01mol/L的NaOH溶液和濃度為0.005mol/L的HCl溶液，使溶液的pH值為7.2～7.4，得到混合液I;

　　(9)將混合液H在1000r/min攪拌條件下加入到混合液I中，然后置于43℃水浴中在1000r/min條件下攪拌90～100分鐘，得到混合液J;

　　(10)向混合液J中在1000r/min攪拌條件下滴加濃度為0.01mol/L的NaOH溶液和濃度為0.005mol/L的HCl溶液，使溶液的pH值為3.7～3.9，然后置于38℃水浴中在1000r/min條件下攪拌90～100分鐘，得到混合液K;

　　(11)將1600mL去離子水在1000r/min攪拌條件下滴加到混合液K中，然后在1000r/min條件下攪拌8min，得到混合液L;

　　(12)將200mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.5%的苯乙烯氯仿溶液、40mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.5%的二乙烯苯氯仿溶液和40mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的偶氮二異丁腈氯仿溶液充分混合，得到混合液M;

　　(13)將70mL混合液L在1000r/min攪拌條件下滴加到混合液M中，然后在1000r/min條件下攪拌8min，得到混合液N;

　　(14)將70mL混合液F在1000r/min攪拌條件下滴加到混合液N中，然后在1000r/min條件下攪拌8min，得到混合液O;

　　(15)將420mL混合液O在1000r/min攪拌條件下滴加到210mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.5%的聚乙烯醇溶液中，然后在1000r/min條件下攪拌8min，得到混合液P;

　　(16)將1380mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%的聚乙烯醇溶液加入到混合液P中，在1000r/min條件下攪拌7～8h，然后在轉(zhuǎn)速為6000r/min條件下進行離心分離，然后用去離子水洗滌3次，冷凍干燥得到具有氮磷緩釋功能的吸附劑;

　　(17)將步驟(16)得到的吸附劑在石油烴降解菌培養(yǎng)液中培養(yǎng)24h，使石油烴降解菌吸附固定在吸附劑上，其中石油烴降解菌培養(yǎng)液的含菌量為5×1010CFU/mL，培養(yǎng)液的組成為：NH4NO3：2.0g·L-1，NaCl：10.5g·L-1，KH2PO4：2.5g·L-1，F(xiàn)eCl3：0.10g·L-1，MgSO4：3.5g·L-1，CaCl2.2H2O：0.15g·L-1;

　　(18)將步驟(17)得到的吸附劑取出風(fēng)干，即可得到多功能吸附劑。

　　說明書

　　處理氮磷缺失有機化工廢水的上流吸附床反應(yīng)器

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于有機廢水的處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及處理氮磷缺失有機化工廢水的上流吸附 床反應(yīng)器。

　　背景技術(shù)

　　有機化工廢水涉及能源、礦產(chǎn)、化工等多個行業(yè)，目前國內(nèi)處理高濃度有機廢水的技術(shù) 主要采用生化法，工藝路線基本遵行“物化預(yù)處理+A/O生化處理+物化深度處理”。吸附-生 物降解作為一種聯(lián)合水處理技術(shù)在污水的處理中占有重要作用。目前吸附有機污染物最常用 的吸附材料可分為物理吸附材料，化學(xué)吸附材料和生物吸附材料。其中，物理吸附材料有活 性炭、分子篩、沸石、活性白土和粘土礦石等具有高比表面積的固體，具有脫出效率高、富 集功能強的優(yōu)點，但也存在穩(wěn)定性差、容易脫附、易受溫度變化影響等不足�；瘜W(xué)吸附材料 主要包括硅膠、合成纖維、樹脂、利用生物化學(xué)以及高分子合成的分子印跡聚合物等。常用 的生物吸附材料有闊葉植物，真菌、土壤和水中的微生物等。

　　在微生物降解有機物的過程中，需要氮和磷營養(yǎng)元素的參與，通常情況下企業(yè)排放的廢 水中所含有的氮和磷等營養(yǎng)元素?zé)o法滿足微生物的要求，然而具有緩釋氮和磷功能的吸附劑 可以滿足這一要求。但是，目前還缺少針對氮和磷營養(yǎng)失衡難降解有機廢水處理的吸附材料。 同時，為增強吸附劑對高濃度有機廢水中難降解有機物處理的效果，需要開發(fā)新型的吸附反 應(yīng)器。同時，將反應(yīng)器的開發(fā)和與之相匹配的吸附材料制備相結(jié)合進行，使吸附材料的吸附 效率得到充分發(fā)揮是目前研究的重點之一。目前，還缺少將反應(yīng)器的開發(fā)和與之相匹配的吸 附材料制備相結(jié)合方面的研究。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是提供處理氮磷缺失有機化工廢水的上流吸附床反應(yīng)器。本發(fā)明的具體內(nèi) 容如下：

　　處理氮磷缺失有機化工廢水的上流吸附床反應(yīng)器由淋洗液入口(1)、吸附劑入口(2)、 出水口(3)、透水板(4)、反應(yīng)器主體(5)、淋洗液出口(6)、進水口(7)、多功能吸附劑 (8)、吸附劑出口(9)組成。反應(yīng)器主體分為兩部分，上部為長方體，其下連接正倒方錐。 淋洗液入口(1)、吸附劑入口(2)在反應(yīng)器主體(5)的頂部，且淋洗液入口有兩個，鑲嵌 于吸附劑入口(2)內(nèi)部;透水板(4)和多功能吸附劑(8)在反應(yīng)器主體(5)的內(nèi)部，從 吸附劑入口(2)邊緣開始，傾斜向下與池壁相連，多功能吸附劑(8)填充于透水板(4)下 部;反應(yīng)器主體(5)的底部為吸附劑出口(9)，淋洗液出口(6)和進水口(7)位于吸附劑 出口(9)上對角線兩端;出水口(3)位于反應(yīng)器主體(5)外部偏上，具體位置為透水板(4) 與反應(yīng)器主體(5)相交線向上15cm處。

　　其中，所述多功能吸附劑由如下方法制備：

　　(1)將100mL濃度為0.35mol/L的NH4HCO3溶液和100mL濃度為0.62mol/L的 NH4H2PO4混合均勻，得到混合液A1，然后用濃度為0.01mol/L的NH4OH溶液和濃度為 0.01mol/L的鹽酸溶液調(diào)節(jié)混合液A1的pH值為9.0，得混合液A;

　　(2)將200mL混合液A在攪拌條件下緩慢滴加到300mL濃度為0.025mol/L的Ca(NO3)2溶液中，得到混合液B;

　　(3)向混合液B中逐滴加入濃HNO3至澄清，得到混合液C;

　　(4)用濃度為0.01mol/L的NaOH溶液和濃度為0.01mol/L的鹽酸溶液調(diào)節(jié)混合液C的pH 值為3.5，得到混合液D;

　　(5)向混合液D中加入100mL濃度為1.1mol/L的NH4Cl水溶液，混合均勻后得到混合 液E;

　　(6)向混合液E中加入50mL濃度為0.15mol/L的乙二胺四乙酸鈣鉀溶液，混合均勻后得 到混合液F;

　　(7)將60mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為47%的尿素水溶液置于43℃水浴中恒溫35分鐘得到混合液G; 將10mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33%的甲醛水溶液置于43℃水浴中恒溫35分鐘得到混合液H;

　　(8)向混合液G中在1000r/min攪拌條件下滴加濃度為0.01mol/L的NaOH溶液和濃度為 0.005mol/L的HCl溶液，使溶液的pH值為7.2～7.4，得到混合液I;

　　(9)將混合液H在1000r/min攪拌條件下加入到混合液I中，然后置于43℃水浴中在 1000r/min條件下攪拌90～100分鐘，得到混合液J;

　　(10)向混合液J中在1000r/min攪拌條件下滴加濃度為0.01mol/L的NaOH溶液和濃度 為0.005mol/L的HCl溶液，使溶液的pH值為3.7～3.9，然后置于38℃水浴中在1000r/min條 件下攪拌90～100分鐘，得到混合液K;

　　(11)將1600mL去離子水在1000r/min攪拌條件下滴加到混合液K中，然后在1000r/min 條件下攪拌8min，得到混合液L;

　　(12)將200mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.5%的苯乙烯氯仿溶液、40mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.5%的二乙烯 苯氯仿溶液和40mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的偶氮二異丁腈氯仿溶液充分混合，得到混合液M;

　　(13)將70mL混合液L在1000r/min攪拌條件下滴加到混合液M中，然后在1000r/min 條件下攪拌8min，得到混合液N;

　　(14)將70mL混合液F在1000r/min攪拌條件下滴加到混合液N中，然后在1000r/min 條件下攪拌8min，得到混合液O;

　　(15)將420mL混合液O在1000r/min攪拌條件下滴加到210mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.5%的聚 乙烯醇溶液中，然后在1000r/min條件下攪拌8min，得到混合液P;

　　(16)將1380mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%的聚乙烯醇溶液加入到混合液P中，在1000r/min條 件下攪拌7～8h，然后在轉(zhuǎn)速為6000r/min條件下進行離心分離，然后用去離子水洗滌3次， 冷凍干燥得到具有氮磷緩釋功能的吸附劑;

　　(17)將步驟(16)得到的吸附劑在石油烴降解菌培養(yǎng)液中培養(yǎng)24h，使石油烴降解菌 吸附固定在吸附劑上，其中石油烴降解菌培養(yǎng)液的含菌量為5×1010CFU/ml，培養(yǎng)液的組成為： NH4NO3：2.0g·L-1，NaCl：10.5g·L-1，KH2PO4：2.5g·L-1，F(xiàn)eCl3：0.10g·L-1，MgSO4：3.5g·L-1，CaCl2.2H2O： 0.15g·L-1;

　　(18)將步驟(17)得到的吸附劑取出風(fēng)干，即可得到多功能吸附劑。

　　本發(fā)明的有益效果是，該上流吸附床反應(yīng)器對氮磷缺失有機化工廢水進行處理時效率高、 成本低、操作簡單。