公布日：2022.04.29
申請(qǐng)日：2022.01.24
分類號(hào)：C02F9/14(2006.01)I;B01D71/40(2006.01)I;B01D71/02(2006.01)I;B01D67/00(2006.01)I;B01D61/14(2006.01)I;B01D39/20(2006.01)I;
C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種高濃度有機(jī)廢水處理工藝，涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的高濃度有機(jī)廢水處理工藝包括一次降解、二次降解、三次降解等；一次降解池和二次降解池使用Nafion膜隔開，三次降解池的超濾膜的一端與一次降解池的碳納米管濾體、另一端與二次降解池的碳納米管濾體用導(dǎo)線連接；一次降解使用碳納米管濾體輔助厭氧菌降解，二次降解使用曝氣輔助碳納米管濾體降解，三次降解使用超濾膜進(jìn)行降解；碳納米管濾體由二戊二酮基異戊二醇、乳酸和功能化碳納米管制得；超濾膜由二(3‑羰基丁酸乙酯基)二甲醛氧基硅烷改性聚(3‑氨基‑4‑羰基己烯酸)制得；該高濃度有機(jī)廢水處理工藝殺菌性強(qiáng)且處理過(guò)的有機(jī)廢水的COD值和重金屬離子含量較低。
權(quán)利要求書
1.一種高濃度有機(jī)廢水處理工藝，其特征在于，包括以下步驟：前處理、一次降解、二次降解、三次降解、循環(huán)回用；所述一次降解使用碳納米管濾體輔助厭氧菌降解；所述碳納米管濾體的制備方法如下：將功能化碳納米管、甲苯和二戊二酮基異戊二醇按預(yù)定質(zhì)量比混合，加熱攪拌預(yù)定時(shí)間，隨后降溫得到碳納米管溶液；再將一定量的乳酸和硫酸溶液滴入，繼續(xù)攪拌，倒入模具中，干燥，洗滌，干燥，制備得到碳納米管濾體；所述功能化碳納米管的制備方法如下：將酸化的碳納米管、乙二胺、二環(huán)己基碳二亞胺按預(yù)定質(zhì)量比混合，加熱攪拌，洗滌，過(guò)濾，干燥，制備得到功能化碳納米管；所述二次降解是使用曝氣輔助碳納米管濾體降解；所述三次降解使用超濾膜進(jìn)行降解；進(jìn)行所述高濃度有機(jī)廢水處理工藝時(shí)，一次降解池和二次降解池中間使用Nafion膜隔開，一次降解池的碳納米管濾體和三次降解池的超濾膜的一端用導(dǎo)線連接，三次降解池的超濾膜的另一端與二次降解池的碳納米管濾體用導(dǎo)線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高濃度有機(jī)廢水處理工藝，其特征在于，所述厭氧菌為奧奈大希瓦氏菌、鐵還原菌、乙酸氧化脫硫單胞菌、金屬還原泥土桿菌和硫還原泥土桿菌。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高濃度有機(jī)廢水處理工藝，其特征在于，所述高濃度有機(jī)廢水處理工藝包括以下步驟：（1）將高濃度有機(jī)廢水以0.6~1.0m/s通過(guò)柵距為14~16mm的靜置格柵池進(jìn)行過(guò)濾，控制格柵前途徑內(nèi)的水流速度為0.4～0.8m/s，水頭損失為0.2~0.5m，得到靜置格柵池過(guò)濾的有機(jī)廢水；再將靜置格柵池過(guò)濾的有機(jī)廢水以0.6~1.0m/s引入pH調(diào)節(jié)池，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為48~52%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至7.5~8.5，得到調(diào)節(jié)pH的有機(jī)廢水；將調(diào)節(jié)pH的有機(jī)廢水以0.4~0.8m/s引入漂白池中，使用有機(jī)廢水流速4~6倍的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45%~0.5%的氯化鐵溶液脫色，隨后以0.6~1.0m/s通過(guò)柵距為14~16mm的靜置格柵池進(jìn)行過(guò)濾，控制格柵前途徑內(nèi)的水流速度為0.4～0.8m/s，水頭損失為0.2~0.5m，得到前處理的有機(jī)廢水；（2）以0.6~1.0m/h將前處理的有機(jī)廢水通入28~32℃的一次降解池中進(jìn)行厭氧降解，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8~12%的氫氧化鈉溶液控制pH在7~8.5，得到一次降解的有機(jī)廢水；（3）將一次降解的有機(jī)廢水以0.5~0.9m/h通入二次降解池中降解，控制曝氣的溶解氧量在2.3~2.5mg/L，得到二次降解的有機(jī)廢水；（4）在0.03~0.05MPa下，將二次降解的有機(jī)廢水以0.6~1.0m/min通入三次降解池中降解，以相同速率引出循環(huán)回用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高濃度有機(jī)廢水處理工藝，其特征在于，所述碳納米管濾體的制備方法如下：在25~26℃下，將功能化碳納米管、甲苯和二戊二酮基異戊二醇按質(zhì)量比1：5：0.6~1：7：0.8混合，以1200~1300r/min攪拌30~40min，以1~3℃/min升溫至110~112℃，繼續(xù)攪拌6~8h，隨后以1~3℃/min降溫至30~40℃，得到碳納米管溶液；以80~100滴/min將功能化碳納米管質(zhì)量0.2~0.3倍的乳酸和0.001~0.002倍的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為94%~98%的硫酸溶液滴入，繼續(xù)攪拌3~4h，倒入模具中，在10~20Pa、30~40℃下真空干燥2~3h，取出，依次用去離子水、丙酮洗滌2~4次，繼續(xù)真空干燥3~4h，制備得到碳納米管濾體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高濃度有機(jī)廢水處理工藝，其特征在于，所述功能化碳納米管的制備方法如下：將酸化的碳納米管、乙二胺、二環(huán)己基碳二亞胺按質(zhì)量比1：0.1：15~1：0.15：17混合，放入118~122℃的油浴鍋中，以1200~1300r/min攪拌回流95~97h，用無(wú)水乙醇洗滌3~4次后過(guò)濾，在10~20Pa、58~62℃下真空干燥23~25h，制備得到功能化碳納米管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高濃度有機(jī)廢水處理工藝，其特征在于，所述酸化的碳納米管的制備方法如下：在69~71℃下，將碳納米管、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66~70%的硝酸溶液按質(zhì)量比1：0.3~1：0.4混合，以1200~1300r/min攪拌回流23~25h，用去離子水洗滌3~4次后過(guò)濾，在10~20Pa、58~62℃下真空干燥23~25h，得到酸化的碳納米管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高濃度有機(jī)廢水處理工藝，其特征在于，所述超濾膜的制備方法如下：在98~102℃下，將聚（3‑氨基‑4‑羰基己烯酸）、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28~32%的醋酸鈉水溶液、（3‑羰基丁酸乙酯基）二甲醛氧基硅烷按質(zhì)量比1：0.06：0.8~1：0.08：1.2，以1200~1300r/min攪拌回流6~8h，保溫備用，得到鑄膜液；將鑄膜液倒在平整的玻璃板上，使用0.12~0.14mm的刮膜刀以0.08~0.1m/s的速度刮膜，于室溫下靜置30~40min，隨后放入4~6℃去離子水中靜置浸泡23~25h，取出將膜從玻璃板上剝離，放入28~30℃烘箱烘3~5h，隨后自然冷卻至室溫，制備得到超濾膜。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高濃度有機(jī)廢水處理工藝，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種高濃度有機(jī)廢水處理工藝，包括以下步驟：前處理、一次降解、二次降解、三次降解、循環(huán)回用；所述一次降解使用碳納米管濾體輔助厭氧菌降解；所述碳納米管濾體的制備方法如下：將功能化碳納米管、甲苯和二戊二酮基異戊二醇按預(yù)定質(zhì)量比混合，加熱攪拌預(yù)定時(shí)間，隨后降溫得到碳納米管溶液；再將一定量的乳酸和硫酸溶液滴入，繼續(xù)攪拌，倒入模具中，干燥，洗滌，干燥，制備得到碳納米管濾體。
進(jìn)一步的，所述功能化碳納米管的制備方法如下：將酸化的碳納米管、乙二胺、二環(huán)己基碳二亞胺按預(yù)定質(zhì)量比混合，加熱攪拌，洗滌，過(guò)濾，干燥，制備得到功能化碳納米管。
進(jìn)一步的，所述二次降解是使用曝氣輔助碳納米管濾體降解；所述三次降解使用超濾膜進(jìn)行降解。
進(jìn)一步的，所述進(jìn)行高濃度有機(jī)廢水處理工藝時(shí)，一次降解池和二次降解池中間使用Nafion膜隔開，一次降解池的碳納米管濾體和三次降解池的超濾膜的一端用導(dǎo)線連接，三次降解池的超濾膜的另一端與二次降解池的碳納米管濾體用導(dǎo)線連接。
進(jìn)一步的，所述厭氧菌為奧奈大希瓦氏菌、鐵還原菌、乙酸氧化脫硫單胞菌、金屬還原泥土桿菌和硫還原泥土桿菌。
進(jìn)一步的，所述高濃度有機(jī)廢水處理工藝包括以下步驟：
(1)將高濃度有機(jī)廢水以0.6～1.0m/s通過(guò)柵距為14～16mm的靜置格柵池進(jìn)行過(guò)濾，控制格柵前途徑內(nèi)的水流速度為0.4～0.8m/s，水頭損失為0.2～0.5m，得到靜置格柵池過(guò)濾的有機(jī)廢水；再將靜置格柵池過(guò)濾的有機(jī)廢水以0.6～1.0m/s引入pH調(diào)節(jié)池，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為48～52％的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至7.5～8.5，得到調(diào)節(jié)pH的有機(jī)廢水；將調(diào)節(jié)pH的有機(jī)廢水以0.4～0.8m/s引入漂白池中，使用有機(jī)廢水流速4～6倍的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45％～0.5％的氯化鐵溶液脫色，隨后以0.6～1.0m/s通過(guò)柵距為14～16mm的靜置格柵池進(jìn)行過(guò)濾，控制格柵前途徑內(nèi)的水流速度為0.4～0.8m/s，水頭損失為0.2～0.5m，得到前處理的有機(jī)廢水；
(2)以0.6～1.0m/h將前處理的有機(jī)廢水通入28～32℃的一次降解池中進(jìn)行厭氧降解，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8～12％的氫氧化鈉溶液控制pH在7～8.5，得到一次降解的有機(jī)廢水；
(3)將一次降解的有機(jī)廢水以0.5～0.9m/h通入二次降解池中降解，控制曝氣的溶解氧量在2.3～2.5mg/L，得到二次降解的有機(jī)廢水；
(4)在0.03～0.05MPa下，將二次降解的有機(jī)廢水以0.6～1.0m/min通入三次降解池中降解，以相同速率引出循環(huán)回用。
進(jìn)一步的，所述碳納米管濾體的制備方法如下：在25～26℃下，將功能化碳納米管、甲苯和二戊二酮基異戊二醇按質(zhì)量比1：5：0.6～1：7：0.8混合，以1200～1300r/min攪拌30～40min，以1～3℃/min升溫至110～112℃，繼續(xù)攪拌6～8h，隨后以1～3℃/min降溫至30～40℃，得到碳納米管溶液；以80～100滴/min將功能化碳納米管質(zhì)量0.2～0.3倍的乳酸和0.001～0.002倍的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為94％～98％的硫酸溶液滴入，繼續(xù)攪拌3～4h，倒入模具中，在10～20Pa、30～40℃下真空干燥2～3h，取出，依次用去離子水、丙酮洗滌2～4次，繼續(xù)真空干燥3～4h，制備得到碳納米管濾體。
進(jìn)一步的，所述功能化碳納米管的制備方法如下：將酸化的碳納米管、乙二胺、二環(huán)己基碳二亞胺按質(zhì)量比1：0.1：15～1：0.15：17混合，放入118～122℃的油浴鍋中，以1200～1300r/min攪拌回流95～97h，用無(wú)水乙醇洗滌3～4次后過(guò)濾，在10～20Pa、58～62℃下真空干燥23～25h，制備得到功能化碳納米管。
進(jìn)一步的，所述酸化的碳納米管的制備方法如下：在69～71℃下，將碳納米管、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66～70％的硝酸溶液按質(zhì)量比1：0.3～1：0.4混合，以1200～1300r/min攪拌回流23～25h，用去離子水洗滌3～4次后過(guò)濾，在10～20Pa、58～62℃下真空干燥23～25h，得到酸化的碳納米管。
進(jìn)一步的，所述超濾膜的制備方法如下：在98～102℃下，將聚(3‑氨基‑4‑羰基己烯酸)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28～32％的醋酸鈉水溶液、(3‑羰基丁酸乙酯基)二甲醛氧基硅烷按質(zhì)量比1：0.06：0.8～1：0.08：1.2，以1200～1300r/min攪拌回流6～8h，保溫備用，得到鑄膜液；將鑄膜液倒在平整的玻璃板上，使用0.12～0.14mm的刮膜刀以0.08～0.1m/s的速度刮膜，于室溫下靜置30～40min，隨后放入4～6℃去離子水中靜置浸泡23～25h，取出將膜從玻璃板上剝離，放入28～30℃烘箱烘3～5h，隨后自然冷卻至室溫，制備得到超濾膜。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：
本發(fā)明中高濃度有機(jī)廢水處理工藝包括一次降解、二次降解、三次降解等步驟；其中，一次降解池使用碳納米管濾體輔助厭氧菌降解；二次降解池使用曝氣輔助碳納米管濾體降解；三次降解池使用超濾膜進(jìn)行降解。
首先，使用二戊二酮基異戊二醇、乳酸和功能化碳納米管制備得到碳納米管濾體，二戊二酮基異戊二醇上的戊二酮基和功能化碳納米管表面氨基反應(yīng)，生成吡咯化合物，吡咯化合物聚合形成聚吡咯，增強(qiáng)了碳納米管濾體的導(dǎo)電性；二戊二酮基異戊二醇上的羥基與乳酸的羧基反應(yīng)形成共價(jià)鍵交聯(lián)，乳酸聚合在碳納米管濾體中生成聚乳酸，增強(qiáng)了碳納米管濾體的拉伸性能；利用二(3‑羰基丁酸乙酯基)二甲醛氧基硅烷改性聚(3‑氨基‑4‑羰基己烯酸)，制備得到超濾膜，二(3‑羰基丁酸乙酯基)二甲醛氧基硅烷中3‑羰基丁酸乙酯基與聚(3‑氨基‑4‑羰基己烯酸)發(fā)生諾爾反應(yīng)，隨后與甲醛氧基聚合形成卟啉基化合物，增強(qiáng)了超濾膜的抗菌性；卟啉基化合物聚合形成聚卟啉化合物，增強(qiáng)了超濾膜的導(dǎo)電性。
其次，一次降解池使用碳納米管濾體輔助厭氧菌降解，碳納米管濾體快速吸附有機(jī)廢水中懸浮物，防止懸浮物中重金屬物質(zhì)使厭氧菌失活，保證了厭氧菌的降解效率；同時(shí)，厭氧菌降解碳納米管濾體中的聚乳酸，使孔隙率增加，增強(qiáng)了碳納米管濾體的吸附性；在二次降解池中引入曝氣，將氧氣鼓入二級(jí)降解池中，使一級(jí)降解過(guò)的廢水中的厭氧菌失活，并且在碳納米管濾體的共同作用下，進(jìn)一步對(duì)一級(jí)降解過(guò)的廢水中有機(jī)物進(jìn)行降解；用導(dǎo)線將一次降解池的碳納米管濾體和三次降解池的超濾膜的一端連接，將二次降解池的碳納米管濾體與三次降解池的超濾膜的另一端連接，一次降解池中厭氧菌將前處理過(guò)的高濃度有機(jī)廢水中部分有機(jī)物氧化分解，釋放出電子和質(zhì)子等代謝物，電子傳遞到碳納米管電極由導(dǎo)線經(jīng)過(guò)三次降解池到達(dá)二次降解池的碳納米管電極中，在三次降解池中形成電流，電流將小分子有機(jī)化合物電解，進(jìn)一步降低了高濃度有機(jī)廢水中的COD值；超濾膜中卟啉基化合物快速吸附廢液中重金屬離子，降低了廢水中重金屬離子濃度。
（發(fā)明人：桂晨霖;陸劍峰;許愛(ài)猛）
