催化鐵耦合水解酸化預(yù)處理含高濃度硫酸根紡織印染廢水的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種催化鐵耦合水解酸化預(yù)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(yīng)池，以固定式或運(yùn)動(dòng)式兩種方式運(yùn)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(yīng)的催化鐵材料。（2）設(shè)置水解酸化耦合反應(yīng)池，水解酸化耦合反應(yīng)池內(nèi)投加催化鐵材料。（3）高濃度SO42-紡織印染廢水進(jìn)入上述放置了催化鐵材料的水解酸化耦合反應(yīng)池，控制水力停留時(shí)間為2–10h；進(jìn)水pH為5.0–10.5。（4）經(jīng)過催化鐵與水解酸化耦合反應(yīng)池預(yù)處理的出水再進(jìn)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(yù)處理含高濃度SO42-紡織印染廢水，產(chǎn)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(jī)物和硫化物對(duì)微生物的抑制；并利用鐵離子的混凝和改性作用，促進(jìn)整個(gè)生化反應(yīng)。
【專利說明】催化鐵耦合水解酸化預(yù)處理含高濃度硫酸根紡織印染廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水污染控制工程領(lǐng)域，具體涉及一種污水預(yù)處理方法，特別是使用催化鐵耦合水解酸化工藝預(yù)處理含高濃度so42_紡織印染廢水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]紡織印染廢水因排放量大、水質(zhì)復(fù)雜、處理難度高，成為廢水治理工藝研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。為提高紡織印染廢水的可生化性，需要對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)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(jià)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(diào)節(jié)廢水的pH值，節(jié)省成本。水解酸化作為一種有效的預(yù)處理手段，可以將大分子物質(zhì)分解為小分子物質(zhì)，提高廢水的可生化性，減小后續(xù)好氧處理的難度。
[0003]實(shí)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(shí)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(yù)處理進(jìn)水中so42_的含量很高。水解酸化作為厭氧過程的前兩個(gè)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(jī)物為供氫體，在還原硫酸鹽的過程中獲得能量。在厭氧反應(yīng)器中，硫酸鹽會(huì)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(chǎn)生大量的硫化氫。硫化氫在水中的溶解度很高，每克S2_相當(dāng)于2gC0D。硫化氫有毒性，會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生抑制作用，不利于生化反應(yīng)正常進(jìn)行。事實(shí)證明，盡管水解酸化反應(yīng)器不是嚴(yán)格的厭氧反應(yīng)器，高濃度的硫酸鹽廢水仍會(huì)刺激硫酸鹽還原菌的生長(zhǎng)，產(chǎn)生大量的S2_，不僅造成廢水的COD去除率下降，且嚴(yán)重抑制水解酸化菌的生命活動(dòng)，因此S2_的去除是一亟待解決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的，是通過將催化鐵與水解酸化耦合，實(shí)現(xiàn)廢水中S2-的去除和毒害有機(jī)物的還原轉(zhuǎn)化，提高水解酸化預(yù)處理效果；適用范圍為含高濃度so42_紡織印染廢水預(yù)處理。
[0005]本發(fā)明提出的一種催化鐵耦合水解酸化預(yù)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(yīng)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(zhì)量比應(yīng)控制在(0.1-0.3):100 ;或采用銅屑與鐵屑混合體系，銅鐵質(zhì)量比應(yīng)控制在(1- 3): 100 ;
(2)設(shè)置水解酸化耦合反應(yīng)池，向水解酸化耦合反應(yīng)池內(nèi)投加步驟(I)得到的催化鐵材料；
(3)含高濃度硫酸根紡織印染廢水進(jìn)入步驟(2)放置了催化鐵材料的水解酸化耦合反應(yīng)池，控制水力停留時(shí)間為2 -1Oh ;進(jìn)水pH為5.0 - 10.5 ; (4)經(jīng)過催化鐵與水解酸化耦合反應(yīng)池預(yù)處理的出水再進(jìn)行好氧生物處理。
[0006]本發(fā)明中，所述催化鐵材料固定于水解酸化耦合反應(yīng)池內(nèi)，做成固定式反應(yīng)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(qiáng)制運(yùn)動(dòng)，做成運(yùn)動(dòng)床，催化鐵材料投加率為0.02 - 0.lkg/m3。
[0007]本發(fā)明的方法將催化鐵與水解酸化耦合，并不是單獨(dú)發(fā)揮兩者的作用，而是產(chǎn)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(jī)物或者重金屬對(duì)微生物的抑制和毒害；同時(shí)催化鐵還原產(chǎn)生的Fe2+可以與S2_生成FeS沉淀，降低S2_對(duì)微生物的毒害抑制，提高水解酸化的處理效率。②Fe2+可增大細(xì)胞膜的滲透性，加快營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)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(jìn)生化反應(yīng)；同時(shí)還具有混凝和表面改性作用，改善細(xì)菌的絮凝或掛膜性能，促進(jìn)活性污泥沉淀。③一體化的耦合方式可效減少構(gòu)筑物占地面積，簡(jiǎn)化運(yùn)行和管理維護(hù)操作。
【具體實(shí)施方式】
[0008]實(shí)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(zhì)為碳鋼)、及冷軋紫銅泊(厚0.05至0.4mm)邊角廢料，用機(jī)械方法軋碎，最大徑長(zhǎng)不超過600mm，以鐵銅質(zhì)量比100:1均勻混合投加于反應(yīng)池,投加量為0.03kg/m3,池底部設(shè)平板漿，催化鐵材料慢速運(yùn)動(dòng),形成運(yùn)動(dòng)式反應(yīng)床。高濃度SO廣紡織印染廢水進(jìn)入設(shè)有催化鐵材料的水解酸化耦合反應(yīng)池,進(jìn)水pH為5.0。水解酸化耦合反應(yīng)池中無溶解氧，水力停留時(shí)間控制在2.0h。
[0009]處理效果:出水COD去除率為26.6%，S042—去除率為40.6%，S2—濃度為12.lmg/L。
[0010]實(shí)施例2:pH偏堿性紡織印染廢水
采用例I相同的運(yùn)動(dòng)式反應(yīng)床，僅改變鐵銅質(zhì)量比為100:3。高濃度S042_紡織印染廢水進(jìn)入催化鐵與水解酸化耦合反應(yīng)池,進(jìn)水pH為10.5。水解酸化耦合反應(yīng)池中無溶解氧，水力停留時(shí)間控制在10h。
[0011]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。
[0012]實(shí)施例3:固定床反應(yīng)器
采用例I相同的鐵材料，通過化學(xué)鍍的方式將0.3%銅單質(zhì)鍍?cè)阼F屑表面，形成催化鐵材料，機(jī)械壓縮制備成堆積密度為0.20 kg/m3填料。高濃度SO/—紡織印染廢水進(jìn)入催化鐵與水解酸化耦合反應(yīng)池，進(jìn)水PH為8.4。水解酸化耦合反應(yīng)池中無溶解氧，水力停留時(shí)間控制在2.0h。
[0013]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。
[0014]實(shí)施例4:運(yùn)動(dòng)床反應(yīng)器
采用例3相同的催化鐵材料制備方法；采例I運(yùn)動(dòng)式反應(yīng)床，僅改變投加量為0.02kg/m3。高濃度SO廣紡織印染廢水進(jìn)入催化鐵與水解酸化耦合反應(yīng)池,進(jìn)水pH為8.4。水解酸化耦合反應(yīng)池中無溶解氧，水力停留時(shí)間控制在10h。
[0015]處理效果:出水COD去除率為42.6%，S042_去除率為68.9%，S2_濃度為0.00mg/L。
[0016]實(shí)施例5:銅鐵材料混合固定床反應(yīng)器
采用例I相同的鐵和銅材料，機(jī)械壓縮制備成堆積密度為0.40 kg/m3填料。高濃度SO廣紡織印染廢水進(jìn)入催化鐵與水解酸化耦合反應(yīng)池,進(jìn)水pH為8.4。水解酸化耦合反應(yīng)池中無溶解氧，水力停留時(shí)間控制在10h。
[0017]處理效果:出水COD去除率為43.7%，S042_去除率為69.4%，S2_濃度為0.00mg/L。
[0018]實(shí)施例6:銅鐵材料混合運(yùn)動(dòng)床反應(yīng)器
采用例I相同的運(yùn)動(dòng)式反應(yīng)床，僅改變投加量為0.05 kg/m3。高濃度SO42-紡織印染廢水進(jìn)入催化鐵與水解酸化耦合反應(yīng)池,進(jìn)水pH為8.4。反應(yīng)池中無溶解氧,水力停留時(shí)間控制在2.0h。
[0019]處理效果:出水COD去除率為18.6%，S042—去除率為38.3%，S2—濃度為8.3mg/L。
【權(quán)利要求】
1.一種催化鐵耦合水解酸化預(yù)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(yīng)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(zhì)量比應(yīng)控制在(0.l-ο.3):100 ;或采用銅屑與鐵屑混合體系，銅鐵質(zhì)量比應(yīng)控制在(1 - 3): 100 ; (2)設(shè)置水解酸化耦合反應(yīng)池，向水解酸化耦合反應(yīng)池內(nèi)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(jìn)入步驟(2)放置了催化鐵材料的水解酸化耦合反應(yīng)池，控制水力停留時(shí)間為2 - 10h ;進(jìn)水pH為5.0 - 10.5 ; (4)經(jīng)過催化鐵與水解酸化耦合反應(yīng)池預(yù)處理的出水再進(jìn)行好氧生物處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化鐵耦合水解酸化預(yù)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(yīng)池內(nèi)，做成固定式反應(yīng)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(qiáng)制運(yùn)動(dòng)，做成運(yùn)動(dòng)床，催化鐵材料投加率為0.02 - 0.lkg/m3。
【文檔編號(hào)】C02F1/70GK104370367SQ201410562109
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】馬魯銘, 宋夢(mèng)琪, 梁學(xué)穎, 劉鈺 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)