公布日：2023.06.06

申請(qǐng)日：2023.03.03

分類號(hào)：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/42(2023.01)N;C02F1/56(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/00(2023.01)N;C02F7/00(2006.01)N

摘要

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種自調(diào)酸度的多相催化氧化深度處理廢水的工藝，包括：生化出水經(jīng)過(guò)濾處理后送入陽(yáng)離子交換反應(yīng)器中；監(jiān)測(cè)陽(yáng)離子交換反應(yīng)器內(nèi)廢水的pH：當(dāng)pH>5時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行離子交換反應(yīng)；當(dāng)pH自調(diào)節(jié)至3～5范圍內(nèi)時(shí)，將陽(yáng)離子交換反應(yīng)器出水送入填充有鐵碳填料的多相催化氧化反應(yīng)器中，同時(shí)向多相催化氧化反應(yīng)器中投入氧化劑并進(jìn)行曝氣，進(jìn)行多相催化氧化反應(yīng)；多相催化氧化反應(yīng)器出水依次經(jīng)中和、混凝、沉淀后達(dá)標(biāo)排放。本申請(qǐng)將陽(yáng)離子交換與多相催化氧化相結(jié)合，有機(jī)糅合了誘發(fā)、催化和協(xié)同效應(yīng)，通過(guò)陽(yáng)離子交換、電子轉(zhuǎn)移、加成反應(yīng)，破鏈斷鍵，在無(wú)需外加酸調(diào)酸度的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)廢水中污染物COD的快速高效去除。

權(quán)利要求書

1.一種自調(diào)酸度的多相催化氧化深度處理廢水的工藝，其特征在于，包括：生化出水經(jīng)過(guò)濾處理后送入填充有陽(yáng)離子交換劑的陽(yáng)離子交換反應(yīng)器中，在陽(yáng)離子交換反應(yīng)器內(nèi)，廢水中的陽(yáng)離子與陽(yáng)離子交換劑的H+進(jìn)行交換，酸化廢水，自動(dòng)調(diào)節(jié)陽(yáng)離子交換反應(yīng)器內(nèi)廢水的pH值；監(jiān)測(cè)陽(yáng)離子交換反應(yīng)器內(nèi)廢水的pH：當(dāng)pH>5時(shí)，繼續(xù)留在陽(yáng)離子交換反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行離子交換反應(yīng)；當(dāng)pH自調(diào)節(jié)至3～5范圍內(nèi)時(shí)，將陽(yáng)離子交換反應(yīng)器出水送入填充有鐵碳填料的多相催化氧化反應(yīng)器中，同時(shí)向多相催化氧化反應(yīng)器中投入氧化劑并進(jìn)行曝氣，進(jìn)行多相催化氧化反應(yīng)；多相催化氧化反應(yīng)器出水送入后反應(yīng)池，向后反應(yīng)池內(nèi)投加堿液和混凝劑；后反應(yīng)池出水送入沉淀池進(jìn)行沉淀處理后達(dá)標(biāo)排放。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述陽(yáng)離子交換劑為氫型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述陽(yáng)離子交換劑的填充高度為陽(yáng)離子交換反應(yīng)器高度的75～85％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述陽(yáng)離子交換反應(yīng)器具有反應(yīng)器出水總管；所述陽(yáng)離子交換反應(yīng)器內(nèi)由豎向設(shè)置的隔板分隔為若干個(gè)反應(yīng)單元；每個(gè)反應(yīng)單元內(nèi)均填充有陽(yáng)離子交換劑；每個(gè)反應(yīng)單元均各自獨(dú)立地設(shè)置出水支管并通過(guò)該出水支管連接所述反應(yīng)器出水總管，每個(gè)出水支管上各自獨(dú)立地設(shè)置出水電動(dòng)閥，所述反應(yīng)器出水總管的出口接入所述多相催化氧化反應(yīng)器；每個(gè)隔板上均開(kāi)設(shè)隔板出水孔，每個(gè)隔板出水孔均各自獨(dú)立地配置過(guò)水閘門，每個(gè)反應(yīng)單元內(nèi)均各自獨(dú)立地設(shè)置pH在線監(jiān)測(cè)計(jì)，除最有一個(gè)反應(yīng)單元外，每個(gè)反應(yīng)單元的出水電動(dòng)閥和過(guò)水閘門均與該反應(yīng)單元內(nèi)的pH在線監(jiān)測(cè)計(jì)相關(guān)聯(lián)；最后一個(gè)反應(yīng)單元內(nèi)設(shè)置浮球液位控制器，最后一個(gè)反應(yīng)單元的出水電動(dòng)閥與該反應(yīng)單元內(nèi)的pH在線監(jiān)測(cè)計(jì)相關(guān)聯(lián)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工藝，其特征在于，每個(gè)反應(yīng)單元獨(dú)立運(yùn)行，對(duì)應(yīng)反應(yīng)單元內(nèi)廢水pH>5時(shí)，廢水進(jìn)入下一反應(yīng)單元或繼續(xù)留在該反應(yīng)單元內(nèi)進(jìn)行離子交換；當(dāng)對(duì)應(yīng)反應(yīng)單元內(nèi)廢水的pH自調(diào)節(jié)至3～5范圍內(nèi)時(shí)，該反應(yīng)單元出水直接送入填充有鐵碳填料的多相催化氧化反應(yīng)器中。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述多相催化氧化反應(yīng)器鐵碳填料的填充體積為反應(yīng)器體積的20～30％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述氧化劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)25～30％的H2O2；所述多相催化氧化反應(yīng)器內(nèi)氧化劑的投加量為多相催化氧化反應(yīng)器內(nèi)廢水體積的0.3‰～0.5‰；所述多相催化氧化反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間為20～40min。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述后反應(yīng)池內(nèi)投加堿液調(diào)節(jié)廢水的pH至7～8；所述混凝劑為聚丙烯酰胺；所述后反應(yīng)池內(nèi)混凝劑的投加量為0.1～1mg/L。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N自調(diào)酸度的多相催化氧化深度處理廢水的工藝，將陽(yáng)離子交換與多相催化氧化相結(jié)合，有機(jī)糅合了誘發(fā)、催化和協(xié)同效應(yīng)，通過(guò)陽(yáng)離子交換、電子轉(zhuǎn)移、加成反應(yīng)，破鏈斷鍵，在無(wú)需外加酸調(diào)酸度的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)廢水中污染物COD的快速高效去除，同時(shí)廢水中的色度、氨氮、Ca2+、Mg2+有一定的去除效果，并殺死病原微生物，達(dá)到凈化水質(zhì)、降低出水指標(biāo)的目的。且對(duì)于高鹽有機(jī)廢水具有顯著改善其可生化性的功效。

一種自調(diào)酸度的多相催化氧化深度處理廢水的工藝，包括：

生化出水經(jīng)過(guò)濾處理后送入填充有陽(yáng)離子交換劑的陽(yáng)離子交換反應(yīng)器中，在陽(yáng)離子交換反應(yīng)器內(nèi)，廢水中的陽(yáng)離子與陽(yáng)離子交換劑的H+進(jìn)行交換，酸化廢水，自動(dòng)調(diào)節(jié)陽(yáng)離子交換反應(yīng)器內(nèi)廢水的pH值；

監(jiān)測(cè)陽(yáng)離子交換反應(yīng)器內(nèi)廢水的pH：當(dāng)pH>5時(shí)，繼續(xù)留在陽(yáng)離子交換反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行離子交換反應(yīng)；當(dāng)pH自調(diào)節(jié)至3～5范圍內(nèi)時(shí)，將陽(yáng)離子交換反應(yīng)器出水送入填充有鐵碳填料的多相催化氧化反應(yīng)器中，同時(shí)向多相催化氧化反應(yīng)器中投入氧化劑并進(jìn)行曝氣，進(jìn)行多相催化氧化反應(yīng)；

多相催化氧化反應(yīng)器出水送入中和池，同時(shí)向中和池內(nèi)投加堿液；

中和池出水送入后反應(yīng)池，向后反應(yīng)池內(nèi)投加混凝劑；

后反應(yīng)池出水送入沉淀池進(jìn)行沉淀處理后達(dá)標(biāo)排放。

以下還提供了若干可選方式，但并不作為對(duì)上述總體方案的額外限定，僅僅是進(jìn)一步的增補(bǔ)或優(yōu)選，在沒(méi)有技術(shù)或邏輯矛盾的前提下，各可選方式可單獨(dú)針對(duì)上述總體方案進(jìn)行組合，還可以是多個(gè)可選方式之間進(jìn)行組合。

可選的，所述的過(guò)濾處理為砂濾。

可選的，所述陽(yáng)離子交換劑為氫型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。廢水中的NH4+、Ca2+、Mg2+等陽(yáng)離子與交換劑中的H+進(jìn)行交換，交換劑吸附NH4+、Ca2+、Mg2+等陽(yáng)離子的同時(shí)交換出的大量H+酸化廢水。

可選的，所述陽(yáng)離子交換劑的填充高度為陽(yáng)離子交換反應(yīng)器高度的75～85％。

可選的，所述陽(yáng)離子交換反應(yīng)器具有反應(yīng)器出水總管；所述陽(yáng)離子交換反應(yīng)器內(nèi)由豎向設(shè)置的隔板分隔為若干個(gè)反應(yīng)單元；

每個(gè)反應(yīng)單元內(nèi)均填充有陽(yáng)離子交換劑；每個(gè)反應(yīng)單元均各自獨(dú)立地設(shè)置出水支管并通過(guò)該出水支管連接所述反應(yīng)器出水總管，每個(gè)出水支管上各自獨(dú)立地設(shè)置出水電動(dòng)閥，所述反應(yīng)器出水總管的出口接入所述多相催化氧化反應(yīng)器；

每個(gè)隔板上均開(kāi)設(shè)隔板出水孔，每個(gè)隔板出水孔均各自獨(dú)立地配置過(guò)水閘門，每個(gè)反應(yīng)單元內(nèi)均各自獨(dú)立地設(shè)置pH在線監(jiān)測(cè)計(jì)，除最有一個(gè)反應(yīng)單元外，每個(gè)反應(yīng)單元的出水電動(dòng)閥和過(guò)水閘門均與該反應(yīng)單元內(nèi)的pH在線監(jiān)測(cè)計(jì)相關(guān)聯(lián)；

最后一個(gè)反應(yīng)單元內(nèi)設(shè)置浮球液位控制器，最后一個(gè)反應(yīng)單元的出水電動(dòng)閥與該反應(yīng)單元內(nèi)的pH在線監(jiān)測(cè)計(jì)相關(guān)聯(lián)。

可選的，每個(gè)反應(yīng)單元獨(dú)立運(yùn)行，對(duì)應(yīng)反應(yīng)單元內(nèi)廢水pH>5時(shí)，廢水進(jìn)入下一反應(yīng)單元或繼續(xù)留在該反應(yīng)單元內(nèi)進(jìn)行離子交換；當(dāng)對(duì)應(yīng)反應(yīng)單元內(nèi)廢水的pH自調(diào)節(jié)至3～5范圍內(nèi)時(shí)，將該反應(yīng)單元出水直接送入填充有鐵碳填料的多相催化氧化反應(yīng)器中。

可選的，所述多相催化氧化反應(yīng)器內(nèi)底部設(shè)置第一曝氣盤，所述第一曝氣盤外接第一曝氣泵；所述第一曝氣盤上方設(shè)置所述鐵碳填料。

可選的，所述鐵碳填料的填充體積為反應(yīng)器體積的20～30％。

進(jìn)一步地，所述鐵碳填料與反應(yīng)器體積比為1：3。

可選的，所述氧化劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)25～30％的H2O2；所述多相催化氧化反應(yīng)器內(nèi)氧化劑的投加量為多相催化氧化反應(yīng)器內(nèi)廢水體積的0.3‰～0.5‰；所述多相催化氧化反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間為20～40min。

進(jìn)一步地，所述氧化劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)27.5％的H2O2。

多相催化氧化反應(yīng)器中曝氣采用空氣曝氣，氣體產(chǎn)生攪拌作用的同時(shí)其中的O2參與調(diào)動(dòng)·OH的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。產(chǎn)生的活性自由基為·OH、·O、·O2和·H2O。

可選的，所述后反應(yīng)池內(nèi)投加堿液調(diào)節(jié)廢水的pH至7～8。

可選的，所述混凝劑為聚丙烯酰胺；所述后反應(yīng)池內(nèi)混凝劑的投加量為0.1～1mg/L。進(jìn)一步地，所述后反應(yīng)池內(nèi)混凝劑的投加量為0.5mg/L。

可選的，所述后反應(yīng)池內(nèi)底部設(shè)置第二曝氣盤，所述第二曝氣盤外接第二曝氣泵；所述混凝劑為聚丙烯酰胺；所述后反應(yīng)池內(nèi)混凝劑的投加量為0.1～1mg/L。

進(jìn)一步地，監(jiān)測(cè)陽(yáng)離子交換反應(yīng)器內(nèi)廢水的pH：當(dāng)pH>4時(shí)，繼續(xù)留在陽(yáng)離子交換反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行離子交換反應(yīng)；當(dāng)pH自調(diào)節(jié)至3～4范圍內(nèi)時(shí)，將陽(yáng)離子交換反應(yīng)器出水送入填充有鐵碳填料的多相催化氧化反應(yīng)器中；最優(yōu)選，當(dāng)pH自調(diào)節(jié)至4時(shí)，將陽(yáng)離子交換反應(yīng)器出水送入填充有鐵碳填料的多相催化氧化反應(yīng)器中。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)至少具有如下有益效果之一：

(1)本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N自調(diào)酸度的多相催化氧化深度處理廢水的工藝，將陽(yáng)離子交換與多相催化氧化相結(jié)合，利用廢水中Ca2+、Mg2+、NH4+等陽(yáng)離子與交換柱中H+交換使廢水呈酸性的特點(diǎn)，在不用外加酸性物質(zhì)調(diào)酸的情況下，就能夠?yàn)楹罄m(xù)的多相催化氧化反應(yīng)提供酸性環(huán)境，在酸性和曝氣條件下讓廢水通過(guò)專用微電解填料，并添加H2O2作為氧化劑，發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基，從而促進(jìn)大分子有機(jī)物降解為小分子，達(dá)到去除有機(jī)物的目的。

(2)本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N自調(diào)酸度的多相催化氧化深度處理廢水的工藝，由于大部分污染物質(zhì)被轉(zhuǎn)化成為二氧化碳和水，部分物質(zhì)直接礦化，產(chǎn)泥量大大減少；產(chǎn)生的污泥主要為無(wú)機(jī)物，極易脫水。

(3)本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N自調(diào)酸度的多相催化氧化深度處理廢水的工藝，將陽(yáng)離子交換與多相催化氧化相結(jié)合，不僅能夠有效實(shí)現(xiàn)有機(jī)物和色度的去除，而且能夠同步實(shí)現(xiàn)對(duì)鹽分、氨氮和硬度的去除，為復(fù)雜難生物降解的廢水提供了處理工藝。

(發(fā)明人：駱倩;蔣炎紅;董敏峰;黃慧敏;王英杰;蔡俊云;胡正峰;梅榮武;孫嘉寧;姚建松)