申請日2014.10.22

　　公開(公告)日2015.02.25

　　IPC分類號C02F1/70; C02F3/28

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種催化鐵耦合水解酸化預處理含高濃度硫酸根紡織印染廢水的方法，催化鐵材料加入水解酸化耦合反應池，以固定式或運動式兩種方式運行，解決方案包括以下步驟：(1)制備催化鐵材料，根據(jù)廢水的特征和污染物種類制備相應的催化鐵材料。(2)設置水解酸化耦合反應池，水解酸化耦合反應池內投加催化鐵材料。(3)高濃度SO42-紡織印染廢水進入上述放置了催化鐵材料的水解酸化耦合反應池，控制水力停留時間為2–10h;進水pH為5.0–10.5。(4)經過催化鐵與水解酸化耦合反應池預處理的出水再進行好氧生物處理。本發(fā)明是將催化鐵材料與水解酸化耦合預處理含高濃度SO42-紡織印染廢水，產生增效的協(xié)同作用，從而提高廢水中SO42-去除率;降低硫化物含量，減小毒害有機物和硫化物對微生物的抑制;并利用鐵離子的混凝和改性作用，促進整個生化反應。

　　權利要求書

　　1.一種催化鐵耦合水解酸化預處理含高濃度硫酸根紡織印染廢水的方法，其特征在于具體步驟如下：

　　(1)制備催化鐵材料，根據(jù)廢水的特征和污染物種類制備相應的催化鐵材料;所述催化鐵材料，采用鐵表面鍍銅雙金屬體系，銅鐵質量比應控制在(0.1–0.3):100;或采用銅屑與鐵屑混合體系，銅鐵質量比應控制在(1–3):100;

　　(2)設置水解酸化耦合反應池，向水解酸化耦合反應池內投加步驟(1)得到的催化鐵材料;

　　(3)含高濃度硫酸根紡織印染廢水進入步驟(2)放置了催化鐵材料的水解酸化耦合反應池，控制水力停留時間為2–10h;進水pH為5.0–10.5;

　　(4)經過催化鐵與水解酸化耦合反應池預處理的出水再進行好氧生物處理。

　　2.根據(jù)權利要求1所述的催化鐵耦合水解酸化預處理含高濃度硫酸根紡織印染廢水的方法，其特征在于所述催化鐵材料固定于水解酸化耦合反應池內，做成固定式反應床，催化鐵材料投加率為0.05–0.4kg/m3;或催化鐵材料通過攪拌漿強制運動，做成運動床，催化鐵材料投加率為0.02–0.1kg/m3。

　　說明書

　　催化鐵耦合水解酸化預處理含高濃度硫酸根紡織印染廢水的方法

　　技術領域

　　本發(fā)明涉及水污染控制工程領域，具體涉及一種污水預處理方法，特別是使用催化鐵耦合水解酸化工藝預處理含高濃度SO42-紡織印染廢水的方法。

　　背景技術

　　紡織印染廢水因排放量大、水質復雜、處理難度高，成為廢水治理工藝研究的重點和難點。為提高紡織印染廢水的可生化性，需要對廢水進行預處理。比較常見的工藝是“硫酸亞鐵混凝+水解酸化”工藝。硫酸亞鐵是最常見和廉價易得的混凝劑，其溶液呈酸性;而紡織印染廢水呈堿性，由此可避免調節(jié)廢水的pH值，節(jié)省成本。水解酸化作為一種有效的預處理手段，可以將大分子物質分解為小分子物質，提高廢水的可生化性，減小后續(xù)好氧處理的難度。

　　實際工程中發(fā)現(xiàn)，由于紡織印染過程添加大量硫酸鈉，同時廢水混凝過程投加硫酸亞鐵也伴有SO42-加入，造成水解酸化預處理進水中SO42-的含量很高。水解酸化作為厭氧過程的前兩個階段，是一兼性厭氧過程。硫酸鹽還原菌屬厭氧菌，能還原硫酸鹽為硫化物，利用有機物為供氫體，在還原硫酸鹽的過程中獲得能量。在厭氧反應器中，硫酸鹽會被硫酸鹽還原菌(SRB)作為電子受體加以利用，最終還原為硫化氫。過高硫酸鹽存在，刺激并促使硫酸還原菌的增殖，從而產生大量的硫化氫。硫化氫在水中的溶解度很高，每克S2-相當于2gCOD。硫化氫有毒性，會對微生物產生抑制作用，不利于生化反應正常進行。事實證明，盡管水解酸化反應器不是嚴格的厭氧反應器，高濃度的硫酸鹽廢水仍會刺激硫酸鹽還原菌的生長，產生大量的S2-，不僅造成廢水的COD去除率下降，且嚴重抑制水解酸化菌的生命活動，因此S2-的去除是一亟待解決的問題。

　　發(fā)明內容

　　本發(fā)明的目的，是通過將催化鐵與水解酸化耦合，實現(xiàn)廢水中S2-的去除和毒害有機物的還原轉化，提高水解酸化預處理效果;適用范圍為含高濃度SO42-紡織印染廢水預處理。

　　本發(fā)明提出的一種催化鐵耦合水解酸化預處理含高濃度硫酸根紡織印染廢水的方法，具體步驟如下：

　　(1)制備催化鐵材料，根據(jù)廢水的特征和污染物種類制備相應的催化鐵材料;所述催化鐵材料，采用鐵表面鍍銅雙金屬體系，銅鐵質量比應控制在(0.1–0.3):100;或采用銅屑與鐵屑混合體系，銅鐵質量比應控制在(1–3):100;

　　(2)設置水解酸化耦合反應池，向水解酸化耦合反應池內投加步驟(1)得到的催化鐵材料;

　　(3)含高濃度硫酸根紡織印染廢水進入步驟(2)放置了催化鐵材料的水解酸化耦合反應池，控制水力停留時間為2–10h;進水pH為5.0–10.5;

　　(4)經過催化鐵與水解酸化耦合反應池預處理的出水再進行好氧生物處理。

　　本發(fā)明中，所述催化鐵材料固定于水解酸化耦合反應池內，做成固定式反應床，催化鐵材料投加率為0.05–0.4kg/m3;或催化鐵材料通過攪拌漿強制運動，做成運動床，催化鐵材料投加率為0.02–0.1kg/m3。

　　本發(fā)明的方法將催化鐵與水解酸化耦合，并不是單獨發(fā)揮兩者的作用，而是產生增效的協(xié)同作用：①催化鐵的快速還原作用，可以減小毒害有機物或者重金屬對微生物的抑制和毒害;同時催化鐵還原產生的Fe2+可以與S2-生成FeS沉淀，降低S2-對微生物的毒害抑制，提高水解酸化的處理效率。②Fe2+可增大細胞膜的滲透性，加快營養(yǎng)物質的吸收，并作為電子傳遞鏈的重要部分，參與電子的傳遞，促進生化反應;同時還具有混凝和表面改性作用，改善細菌的絮凝或掛膜性能，促進活性污泥沉淀。③一體化的耦合方式可效減少構筑物占地面積，簡化運行和管理維護操作。

　　具體實施方式

　　實施例1：pH偏酸性紡織印染廢水

　　將金屬加工廢品鐵屑(俗稱：鐵刨花，材質為碳鋼)、及冷軋紫銅泊(厚0.05至0.4mm)邊角廢料，用機械方法軋碎，最大徑長不超過600mm，以鐵銅質量比100:1均勻混合投加于反應池，投加量為0.03kg/m3，池底部設平板漿，催化鐵材料慢速運動，形成運動式反應床。高濃度SO42-紡織印染廢水進入設有催化鐵材料的水解酸化耦合反應池，進水pH為5.0。水解酸化耦合反應池中無溶解氧，水力停留時間控制在2.0h。

　　處理效果：出水COD去除率為26.6%，SO42-去除率為40.6%，S2-濃度為12.1mg/L。

　　實施例2：pH偏堿性紡織印染廢水

　　采用例1相同的運動式反應床，僅改變鐵銅質量比為100:3。高濃度SO42-紡織印染廢水進入催化鐵與水解酸化耦合反應池，進水pH為10.5。水解酸化耦合反應池中無溶解氧，水力停留時間控制在10h。

　　處理效果：出水COD去除率為40.3%，SO42-去除率為62.7%，S2-濃度為0.00mg/L。

　　實施例3：固定床反應器

　　采用例1相同的鐵材料，通過化學鍍的方式將0.3%銅單質鍍在鐵屑表面，形成催化鐵材料，機械壓縮制備成堆積密度為0.20 kg/m3填料。高濃度SO42-紡織印染廢水進入催化鐵與水解酸化耦合反應池，進水pH為8.4。水解酸化耦合反應池中無溶解氧，水力停留時間控制在2.0h。

　　處理效果：出水COD去除率為32.6%，SO42-去除率為38.9%，S2-濃度為9.46mg/L。

　　實施例4：運動床反應器

　　采用例3相同的催化鐵材料制備方法;采例1運動式反應床，僅改變投加量為0.02kg/m3。高濃度SO42-紡織印染廢水進入催化鐵與水解酸化耦合反應池，進水pH為8.4。水解酸化耦合反應池中無溶解氧，水力停留時間控制在10h。

　　處理效果：出水COD去除率為42.6%，SO42-去除率為68.9%，S2-濃度為0.00mg/L。

　　實施例5：銅鐵材料混合固定床反應器

　　采用例1相同的鐵和銅材料，機械壓縮制備成堆積密度為0.40 kg/m3填料。高濃度SO42-紡織印染廢水進入催化鐵與水解酸化耦合反應池，進水pH為8.4。水解酸化耦合反應池中無溶解氧，水力停留時間控制在10h。

　　處理效果：出水COD去除率為43.7%，SO42-去除率為69.4%，S2-濃度為0.00mg/L。

　　實施例6：銅鐵材料混合運動床反應器

　　采用例1相同的運動式反應床，僅改變投加量為0.05 kg/m3。高濃度SO42-紡織印染廢水進入催化鐵與水解酸化耦合反應池，進水pH為8.4。反應池中無溶解氧，水力停留時間控制在2.0h。

　　處理效果：出水COD去除率為18.6%，SO42-去除率為38.3%，S2-濃度為8.3mg/L。