公布日：2023.06.06
申请日：2023.03.03
分类号：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
本申请公开了一种自调酸度的多相催化氧化深度处理废水的工艺，包括：生化出水经过滤处理后送入阳离子交换反应器中；监测阳离子交换反应器内废水的pH：当pH>5时，继续进行离子交换反应；当pH自调节至3～5范围内时，将阳离子交换反应器出水送入填充有铁碳填料的多相催化氧化反应器中，同时向多相催化氧化反应器中投入氧化剂并进行曝气，进行多相催化氧化反应；多相催化氧化反应器出水依次经中和、混凝、沉淀后达标排放。本申请将阳离子交换与多相催化氧化相结合，有机糅合了诱发、催化和协同效应，通过阳离子交换、电子转移、加成反应，破链断键，在无需外加酸调酸度的情况下，能够实现对废水中污染物COD的快速高效去除。
权利要求书
1.一种自调酸度的多相催化氧化深度处理废水的工艺，其特征在于，包括：生化出水经过滤处理后送入填充有阳离子交换剂的阳离子交换反应器中，在阳离子交换反应器内，废水中的阳离子与阳离子交换剂的H+进行交换，酸化废水，自动调节阳离子交换反应器内废水的pH值；监测阳离子交换反应器内废水的pH：当pH>5时，继续留在阳离子交换反应器内进行离子交换反应；当pH自调节至3～5范围内时，将阳离子交换反应器出水送入填充有铁碳填料的多相催化氧化反应器中，同时向多相催化氧化反应器中投入氧化剂并进行曝气，进行多相催化氧化反应；多相催化氧化反应器出水送入后反应池，向后反应池内投加碱液和混凝剂；后反应池出水送入沉淀池进行沉淀处理后达标排放。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述阳离子交换剂为氢型强酸性阳离子交换树脂。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述阳离子交换剂的填充高度为阳离子交换反应器高度的75～85％。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述阳离子交换反应器具有反应器出水总管；所述阳离子交换反应器内由竖向设置的隔板分隔为若干个反应单元；每个反应单元内均填充有阳离子交换剂；每个反应单元均各自独立地设置出水支管并通过该出水支管连接所述反应器出水总管，每个出水支管上各自独立地设置出水电动阀，所述反应器出水总管的出口接入所述多相催化氧化反应器；每个隔板上均开设隔板出水孔，每个隔板出水孔均各自独立地配置过水闸门，每个反应单元内均各自独立地设置pH在线监测计，除最有一个反应单元外，每个反应单元的出水电动阀和过水闸门均与该反应单元内的pH在线监测计相关联；最后一个反应单元内设置浮球液位控制器，最后一个反应单元的出水电动阀与该反应单元内的pH在线监测计相关联。
5.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于，每个反应单元独立运行，对应反应单元内废水pH>5时，废水进入下一反应单元或继续留在该反应单元内进行离子交换；当对应反应单元内废水的pH自调节至3～5范围内时，该反应单元出水直接送入填充有铁碳填料的多相催化氧化反应器中。
6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述多相催化氧化反应器铁碳填料的填充体积为反应器体积的20～30％。
7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述氧化剂为质量分数25～30％的H2O2；所述多相催化氧化反应器内氧化剂的投加量为多相催化氧化反应器内废水体积的0.3‰～0.5‰；所述多相催化氧化反应器内的反应时间为20～40min。
8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述后反应池内投加碱液调节废水的pH至7～8；所述混凝剂为聚丙烯酰胺；所述后反应池内混凝剂的投加量为0.1～1mg/L。
发明内容
本申请提供一种自调酸度的多相催化氧化深度处理废水的工艺，将阳离子交换与多相催化氧化相结合，有机糅合了诱发、催化和协同效应，通过阳离子交换、电子转移、加成反应，破链断键，在无需外加酸调酸度的情况下，能够实现对废水中污染物COD的快速高效去除，同时废水中的色度、氨氮、Ca2+、Mg2+有一定的去除效果，并杀死病原微生物，达到净化水质、降低出水指标的目的。且对于高盐有机废水具有显著改善其可生化性的功效。
一种自调酸度的多相催化氧化深度处理废水的工艺，包括：
生化出水经过滤处理后送入填充有阳离子交换剂的阳离子交换反应器中，在阳离子交换反应器内，废水中的阳离子与阳离子交换剂的H+进行交换，酸化废水，自动调节阳离子交换反应器内废水的pH值；
监测阳离子交换反应器内废水的pH：当pH>5时，继续留在阳离子交换反应器内进行离子交换反应；当pH自调节至3～5范围内时，将阳离子交换反应器出水送入填充有铁碳填料的多相催化氧化反应器中，同时向多相催化氧化反应器中投入氧化剂并进行曝气，进行多相催化氧化反应；
多相催化氧化反应器出水送入中和池，同时向中和池内投加碱液；
中和池出水送入后反应池，向后反应池内投加混凝剂；
后反应池出水送入沉淀池进行沉淀处理后达标排放。
以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。
可选的，所述的过滤处理为砂滤。
可选的，所述阳离子交换剂为氢型强酸性阳离子交换树脂。废水中的NH4+、Ca2+、Mg2+等阳离子与交换剂中的H+进行交换，交换剂吸附NH4+、Ca2+、Mg2+等阳离子的同时交换出的大量H+酸化废水。
可选的，所述阳离子交换剂的填充高度为阳离子交换反应器高度的75～85％。
可选的，所述阳离子交换反应器具有反应器出水总管；所述阳离子交换反应器内由竖向设置的隔板分隔为若干个反应单元；
每个反应单元内均填充有阳离子交换剂；每个反应单元均各自独立地设置出水支管并通过该出水支管连接所述反应器出水总管，每个出水支管上各自独立地设置出水电动阀，所述反应器出水总管的出口接入所述多相催化氧化反应器；
每个隔板上均开设隔板出水孔，每个隔板出水孔均各自独立地配置过水闸门，每个反应单元内均各自独立地设置pH在线监测计，除最有一个反应单元外，每个反应单元的出水电动阀和过水闸门均与该反应单元内的pH在线监测计相关联；
最后一个反应单元内设置浮球液位控制器，最后一个反应单元的出水电动阀与该反应单元内的pH在线监测计相关联。
可选的，每个反应单元独立运行，对应反应单元内废水pH>5时，废水进入下一反应单元或继续留在该反应单元内进行离子交换；当对应反应单元内废水的pH自调节至3～5范围内时，将该反应单元出水直接送入填充有铁碳填料的多相催化氧化反应器中。
可选的，所述多相催化氧化反应器内底部设置第一曝气盘，所述第一曝气盘外接第一曝气泵；所述第一曝气盘上方设置所述铁碳填料。
可选的，所述铁碳填料的填充体积为反应器体积的20～30％。
进一步地，所述铁碳填料与反应器体积比为1：3。
可选的，所述氧化剂为质量分数25～30％的H2O2；所述多相催化氧化反应器内氧化剂的投加量为多相催化氧化反应器内废水体积的0.3‰～0.5‰；所述多相催化氧化反应器内的反应时间为20～40min。
进一步地，所述氧化剂为质量分数27.5％的H2O2。
多相催化氧化反应器中曝气采用空气曝气，气体产生搅拌作用的同时其中的O2参与调动·OH的链式反应。产生的活性自由基为·OH、·O、·O2和·H2O。
可选的，所述后反应池内投加碱液调节废水的pH至7～8。
可选的，所述混凝剂为聚丙烯酰胺；所述后反应池内混凝剂的投加量为0.1～1mg/L。进一步地，所述后反应池内混凝剂的投加量为0.5mg/L。
可选的，所述后反应池内底部设置第二曝气盘，所述第二曝气盘外接第二曝气泵；所述混凝剂为聚丙烯酰胺；所述后反应池内混凝剂的投加量为0.1～1mg/L。
进一步地，监测阳离子交换反应器内废水的pH：当pH>4时，继续留在阳离子交换反应器内进行离子交换反应；当pH自调节至3～4范围内时，将阳离子交换反应器出水送入填充有铁碳填料的多相催化氧化反应器中；最优选，当pH自调节至4时，将阳离子交换反应器出水送入填充有铁碳填料的多相催化氧化反应器中。
与现有技术相比，本申请至少具有如下有益效果之一：
(1)本申请提供的一种自调酸度的多相催化氧化深度处理废水的工艺，将阳离子交换与多相催化氧化相结合，利用废水中Ca2+、Mg2+、NH4+等阳离子与交换柱中H+交换使废水呈酸性的特点，在不用外加酸性物质调酸的情况下，就能够为后续的多相催化氧化反应提供酸性环境，在酸性和曝气条件下让废水通过专用微电解填料，并添加H2O2作为氧化剂，发生反应产生具有强氧化性的羟基自由基，从而促进大分子有机物降解为小分子，达到去除有机物的目的。
(2)本申请提供的一种自调酸度的多相催化氧化深度处理废水的工艺，由于大部分污染物质被转化成为二氧化碳和水，部分物质直接矿化，产泥量大大减少；产生的污泥主要为无机物，极易脱水。
(3)本申请提供的一种自调酸度的多相催化氧化深度处理废水的工艺，将阳离子交换与多相催化氧化相结合，不仅能够有效实现有机物和色度的去除，而且能够同步实现对盐分、氨氮和硬度的去除，为复杂难生物降解的废水提供了处理工艺。
(发明人：骆倩;蒋炎红;董敏峰;黄慧敏;王英杰;蔡俊云;胡正峰;梅荣武;孙嘉宁;姚建松)
