一种工业废水脱色方法与流程

1.本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种工业废水脱色方法。


背景技术：

2.色度是直接影响工业废水是否可以达标排放的一个关键性指标，特别是造纸废水、印染废水、焦化废水等领域，其废水产生量大、水质复杂、色度高。工业废水的显色成分包括不含苯环的碳氧化合物(如羧酸、酯、酮和醛等)、芳香族化合物和含氮碳氧化合物等。这类化合物的分子结构中含有烯键、羧基、酰胺基、磺酰胺基、羰基、硝基等生色团，并且含有-nh2、-nhr、-nr2、-or、-oh、-sh等助色团，其色团之间的相互作用使得废水显示出较高的色度。此外，这些基团又都是极性的，使得水中显色有机物易溶于水，在水中发生高度的分散作用，从而生成难于脱色的水溶液或胶体溶液。因此，如何实现工业废水的高效脱色成为现在亟待解决的难题。


技术实现要素：

3.本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
4.当前工业废水脱色最常见的方法是混凝脱色及化学氧化脱色。
5.混凝脱色是利用絮凝剂与废水中的显色物质发生絮凝沉淀而进行脱色，应用最多的絮凝剂是有机高分子絮凝剂和聚丙烯酰胺(pam)。然而，混凝脱色仅对废水中疏水(颗粒)性显色物质有较好的去除效果，对亲水(溶解)性显色物质去除效果较差。混凝脱色整体脱色效果一般不高于65％。
6.化学氧化脱色是通过投加强氧化性的化学试剂，将废水中的显色基团在一定条件下氧化，使废水中的显色基团发生断裂或改变其化学结构，转化成非显色化学成分从而达到废水脱色的目的。常用的脱色氧化剂包括氯、clo2、h2o2、hclo4、次氯酸盐、o3及fenton试剂(fe
2 -h2o2)等。以fenton试剂为代表的高级氧化技术的脱色效果要优于其他的化学试剂，这是因为高级氧化技术产生的
·
oh自由基其氧化性要强于其他的化学试剂，详细氧化剂的氧化性排名为
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oh(2.8v)》o3(2.07v)》h2o2(1.77v)》hclo(1.63v)》clo2(1.5v)》clo
3-(1.45v)》cl2(1.35v)》o2(1.23v)。通过fenton试剂进行废水化学脱色效果优良，但是存在化学试剂成本高、铁沉淀需要处理的问题。
7.总结而言，单一的混凝脱色存在脱色效果不佳、成本高等问题。因而，需要寻求一种脱色高效、应用广泛、运行成本低的脱色方法。
8.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种工业废水脱色方法，该方法可以将废水中疏水(颗粒)性以及亲水(溶解)性显色物质去除，脱色高效、运行成本低，并且可以广泛应用到不同废水脱色处理中，便于推广应用。
9.本发明实施例的一种工业废水脱色方法，包括以下步骤：在工业废水中加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺进行混凝反应，经固液分离处理后，将废水送入电子束辐照处理池，进
行电子束辐照处理。
10.本发明实施例的工业废水脱色方法带来的优点和技术效果，1、本发明实施例的方法，投加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，将废水中疏水性显示物质通过混凝沉降转移到沉降物质中从而去除；2、本发明实施例的方法，通过电子束辐照处理，使水体瞬间发生系列物理、化学反应，产生羟基自由基、氢自由基、水合电子等活性自由基，具有活性的自由基特别是
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oh使废水中的发色基团发生断裂或改变其化学结构，将亲水性显色物质转化成非显色化学成分从而实现废水脱色；3、本发明实施例中，采用混凝处理-电子束辐照处理，对工业废水进行脱色处理，能使得脱色效果不低于98％，且应用范围广，可以用于不同工业废水的脱色处理；4、本发明实施例中，电子束辐照处理过程不需要添加额外化学药剂，本发明脱色方法比常规芬顿脱色方法运行成本低30％以上。
11.在一些实施例中，所述聚合氯化铝的添加量为1～2.5g/l。
12.在一些实施例中，所述聚丙烯酰胺的添加量为0.1～10mg/l。
13.在一些实施例中，所述混凝反应的时间为6～10min。
14.在一些实施例中，所述固液分离处理的方法包括自然沉降、离心分离、mbr中的至少一种。
15.在一些实施例中，所述电子束辐照处理的能量为0.8～2.5mev，束流强度为60～160ma。
16.在一些实施例中，所述电子束辐照处理的时间不超过0.5s。
17.在一些实施例中，采用ph调节剂对所述电子束辐照处理后的出水进行ph调节。
18.在一些实施例中，将所述ph调节至6～9。
19.在一些实施例中，所述ph调节试剂包括hcl、h2so4、naoh、koh中的至少一种。
附图说明
20.图1是本发明实施例的电子束辐照水体产生活性自由基的示意图；
21.图2是实施例1的工业废水脱色处理工艺流程图。
具体实施方式
22.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
23.本发明实施例的一种工业废水脱色方法，包括以下步骤：在工业废水中加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺进行混凝反应，经固液分离处理后，将废水送入电子束辐照处理池，进行电子束辐照处理。
24.本发明实施例的工业废水脱色方法，投加聚合氯化铝(pac)和聚丙烯酰胺(pam)，将废水中疏水性显示物质通过混凝沉降转移到沉降物质中从而去除；通过电子束辐照处理，使水体瞬间发生系列物理、化学反应，产生羟基自由基、氢自由基、水合电子等活性自由基(如图1所示)，具有活性的自由基特别是
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oh使废水中的发色基团发生断裂或改变其化学结构，将亲水性显色物质转化成非显色化学成分从而实现废水脱色；采用混凝处理-电子束辐照处理，对工业废水进行脱色处理，能使得脱色效果不低于98％，且应用范围广，可以用于不同工业废水的脱色处理；电子束辐照处理过程不需要添加额外化学药剂，本发明脱
色方法比常规芬顿脱色方法运行成本低30％以上。
25.在一些实施例中，优选地，所述聚合氯化铝的添加量为1～2.5g/l。进一步优选地，所述聚丙烯酰胺的添加量为0.1～10mg/l。再优选地，所述混凝反应的时间为6～10min。更优选地，所述聚合氯化铝的添加量为1.2～2.0g/l；所述聚丙烯酰胺的添加量为0.5～5.0mg/l；所述混凝反应的时间为8～10min。
26.本发明实施例中，优化了pac和pam的添加量以及混凝反应的时间，能够使废水中疏水性显色物质充分进行混凝沉降，且不会在废水中引入新的杂质；以pac为混凝剂，pam为助凝剂，添加适量的pac和少量的pam，便可以实现混凝沉降的效果，若pac和pam添加的量过多，一方面会增加废水处理的成本，另一方面导致混凝沉淀物过多，采用自然沉降的方法无法完全沉降，影响后续固液分离的处理过程。
27.在一些实施例中，优选地，所述固液分离处理的方法包括自然沉降、离心分离、mbr中的至少一种。
28.在一些实施例中，优选地，所述电子束辐照处理的能量为0.8～2.5mev，束流强度为60～160ma。进一步优选地，所述电子束辐照处理的时间不超过0.5s。再优选地，所述电子束辐照处理的能量为1.0～2.0mev，束流强度为80～140ma；所述电子束辐照处理的时间为0.1～0.4s。
29.本发明实施例中，进一步优选了电子辐射处理的条件，能在短时间能完成对废水的高级氧化脱色处理，提高处理效率，节约成产成本。
30.在一些实施例中，优选地，采用ph调节剂对所述电子束辐照处理后的出水进行ph调节。进一步优选地，将所述ph调节至6～9。再优选地，所述的ph调节试剂包括hcl、h2so4、naoh、koh中的至少一种。
31.本发明实施例中，通过进一步对工业废水的ph进行调节，使其保持在中性到弱碱范围内，达到脱色标准后排出，降低对环境的危害。
32.下面结合具体的实施例和附图，对本发明进行详细说明。
33.实施例1
34.本实施例中待脱色的水样来自某垃圾填埋场，其主要水质情况如下：cod＝1000mg/l，色度为350倍，ph＝5.87。
35.如图2所示，将填埋场废水依次经过混凝处理、固液分离、电子束辐照处理、ph调节，然后排出。具体操作步骤如下：
36.(1)废水进入混凝处理池，开启搅拌装置，依次投加pac至1.2g/l和pam至0.5mg/l，持续反应8min；
37.(2)将混凝处理池出水自然沉降2h，废液泵入电子束辐照处理池，将电子束辐照装置能量调节到1.0mev，束流强度调节到80ma，开启装置，反应0.1s后关闭电子束辐照装置；
38.(3)电子束辐照处理池出水进入ph调节池，投加一定量1mol/l的naoh，将ph调节到6后排出。
39.实施例2
40.本实施例中待脱色的水样来自造纸厂废水，其主要水质情况如下：cod＝3800mg/l，ss＝1500mg/l，色度为650倍，ph＝7.13。
41.将造纸厂废水依次经过混凝处理、固液分离、电子束辐照处理、ph调节，然后排出。
具体操作步骤如下：
42.(1)废水进入混凝处理池，开启搅拌装置，依次投加pac至1.5g/l和pam至2.0mg/l，持续反应8min。
43.(2)将混凝处理池出水自然沉降3h，废液泵入电子束辐照处理池，将电子束辐照装置能量调节到1.5mev，束流强度为100ma，开启电子束辐照装置，反应0.2s后关闭电子束辐照装置。
44.(3)电子束辐照处理池出水ph在6～9内，不需ph调节，直接排出。
45.实施例3
46.本实施例中待脱色的水样来自某印染厂废水，其主要水质情况如下：cod＝2880mg/l，ss＝160mg/l，色度为986倍，ph＝9.31。
47.将印染厂废水依次经过混凝处理、固液分离、电子束辐照处理、ph调节，然后排出。具体操作步骤如下：
48.(1)废水进入混凝处理池，开启搅拌装置，依次投加pac至2.0g/l和pam至5mg/l，持续反应10min。
49.(2)将混凝处理池出水混合液通过一台卧式螺旋离心机进行固液分离，设定转速3500r/min，离心30min，固液分离后的废液泵入电子束辐照处理池，将电子束辐照装置能量调节到2.0mev，束流强度为140ma，开启电子束辐照装置，反应0.4s后关闭电子束辐照装置。
50.(3)电子束辐照处理池出水进入ph调节池，投加一定量1mol/l的hcl，将ph调节到9后排出。
51.对比例1
52.本对比例采用的水样和处理方法与实施例1相同，不同之处仅在于：仅在废水中加入pac和pam进行混凝反应，不进行电子束辐照处理。
53.对比例2
54.本对比例采用水样和处理方法与实施例2相同，不同之处仅在于：不在废水中加入pac和pam，不进行混凝反应，直接采用电子束辐照装置对废水进行高级氧化脱色处理。
55.对实施例1～3和对比例1～2中废水处理前后的水质情况进行进行测试，测试结果如下表1所示，测试方法具体为：
56.cod的测试：参考《hj/t132-2003高氯废水化学需氧量的测定碘化钾碱性高锰酸钾法》；
57.ss的测试：参考《gbt11901-1989水质悬浮物的测定重量法》；
58.色度的测试：参考《gb/t 11903-1989水质色度的测定稀释倍数法》。
59.表1实施例1～3和对比例1～2废水处理前后的水质情况
[0060][0061]
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0062]
尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。