一種含氮雜環(huán)化合物化工尾水的深度處理裝置及其組合工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水深度處理工藝技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種含氮雜環(huán)化合物化工尾水的深度處理裝置及其組合工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]含氮雜環(huán)化合物(NitrogenousHeteraromatic Compounds，NHCs)，是一類難降解有毒有害有機(jī)物，主要包括吡咯、環(huán)唑、吡啶、嘧啶、喹啉、嘌呤，是醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料等精細(xì)化工行業(yè)廣泛使用的中間體、原料或產(chǎn)品。生產(chǎn)NHCs產(chǎn)生的精細(xì)化工廢水經(jīng)過二級生化處理出水一般會殘留氮雜環(huán)類難降解污染物，排放至外環(huán)境水體中會長期滯留，帶來生態(tài)風(fēng)險和生態(tài)危害。
[0003]目前，含氮雜環(huán)化合物廢水處理工藝主要有:①物理化學(xué)法;②生物法;③高級氧化技術(shù)。物理化學(xué)法以絮凝為主，去除率低，產(chǎn)生的污泥量多，脫水困難，雖去除了有毒有害物質(zhì)，但污染物從液相轉(zhuǎn)移到了固相，仍需后續(xù)深度處理。高效降解菌株的篩選和培養(yǎng)為生物法處理難生化降解氮雜環(huán)化合物提供了理論基礎(chǔ)，但菌株具有專一性，目前尚未發(fā)現(xiàn)可同時去除多種含氮雜環(huán)化合物的菌株，降解路徑的復(fù)雜性和多樣性導(dǎo)致水質(zhì)成分更復(fù)雜，廢水毒性更強(qiáng)。高級氧化技術(shù)能將有機(jī)物完全礦化，并具有反應(yīng)速度快、無污染、適用范圍廣、成本低等優(yōu)點，可有效處理含酚廢水。高級氧化技術(shù)主要包括Fenton試劑氧化法、濕式氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法、超臨界氧化法和電催化氧化法。迄今為止，已有少量利用高級氧化技術(shù)處理含氮雜環(huán)化合物廢水的研究報道。Wallace等人以玻碳電極為工作電極，鉑為對電極，飽和甘汞電極為參比電極，0.1moI/L的H2SO4為支持電解質(zhì)，釆用電化學(xué)法處理硝基三唑酮(ΝΤ0)，結(jié)果表明，在1.4V電壓下，1.3g/L和6.5g/L的硝基三唑酮可在2h和
3.5h內(nèi)完全去除，硝酸銨是唯一的溶液產(chǎn)物，其他產(chǎn)物C02、CO和N2O隨氣體從工作電極上逸出，電化學(xué)氧化可完全礦化酸性硝基三卩坐酬(L Wallace,et al.Electrochemical methodapplicable to treatment of wastewater from nitrotriazolone product1n,Environmental Science&Technology ,43(6) (2009) 1993-1998)。目前，針對含氮雜環(huán)化合物化工尾水的去除工藝較少，效果不佳，因此發(fā)展穩(wěn)定有效的含氮雜環(huán)化合物化工尾水的深度處理方法具有十分重要的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中含氮雜環(huán)化合物化工尾水的處理工藝去除效率低的不足，本發(fā)明提供了一種含氮雜環(huán)化合物化工尾水的深度處理裝置及其組合工藝，本發(fā)明的裝置在深度處理含氮雜環(huán)化合物化工尾水中運行穩(wěn)定，處理成本低且操作簡便，能夠高效去除尾水中含氮雜環(huán)化合物。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]—種電化學(xué)氧化裝置，包括電化學(xué)氧化反應(yīng)池(1)、高壓水栗(5)、電化學(xué)氧化反應(yīng)器(2)、中轉(zhuǎn)水箱(4)、連接電化學(xué)氧化反應(yīng)器與中轉(zhuǎn)水箱的導(dǎo)管(3)，所述的導(dǎo)管一端與電化學(xué)氧化反應(yīng)器的陽極頂部焊接，另一端與中轉(zhuǎn)水箱的頂部焊接，所述的電化學(xué)氧化反應(yīng)池與中轉(zhuǎn)水箱通過循環(huán)管(7)連接，循環(huán)管上設(shè)置有高壓水栗(5)，電化學(xué)氧化反應(yīng)池底部設(shè)置有出水管(6);所述的電化學(xué)氧化反應(yīng)器由鈦基體二氧化釕涂層的微孔管式膜電極作為陽極與穿孔的不銹鋼陰極配套組成，陰陽極的間距為I?3厘米，所述的鈦基體二氧化釕涂層的微孔管式膜電極的孔徑為10?50微米。
[0007]優(yōu)選地，上述電化學(xué)氧化裝置還包括穿孔曝氣管(8)和空氣壓縮機(jī)(9)，所述的電化學(xué)氧化反應(yīng)池底部外接穿孔曝氣管，穿孔曝氣管連接空氣壓縮機(jī)。
[0008]本發(fā)明還提供一種含氮雜環(huán)化合物化工尾水的深度處理裝置，依次由上述的電化學(xué)氧化裝置、生物曝氣濾池裝置和電滲析裝置組成，各裝置之間通過設(shè)置有高壓水栗的連接管連接。
[0009]本發(fā)明的電化學(xué)氧化裝置中的電化學(xué)氧化反應(yīng)器成套垂直放置在反應(yīng)池中，廢水可直接通過穿孔的不銹鋼陰極表面的孔進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)部進(jìn)行反應(yīng)，從而提高了反應(yīng)效率，無需通過水栗將廢水抽入陰陽極中間的反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，再抽出反應(yīng)腔;使用孔徑為10?50微米的鈦基體二氧化釕涂層的管式膜電極作為陽極，增大的孔徑的提高了傳質(zhì)效率，增強(qiáng)了污染物去除率。
[0010]生物曝氣濾池裝置包括生物曝氣濾池和水池，生物曝氣濾池內(nèi)有生物陶粒，陶粒粒徑為6?8毫米，生物曝氣濾池頂部設(shè)有溢流水槽，底部外接穿孔曝氣管，水池與濾池底部由設(shè)置有高壓水栗的連接管連接。
[0011]電滲析裝置包括濃水室、極水室、淡水室三個水槽以及各自連接的三個水栗、轉(zhuǎn)子流量計、電控柜，連接管路。
[0012]進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供基于上述電化學(xué)氧化裝置的一種深度處理含氮雜環(huán)化合物化工尾水的組合工藝，包括以下步驟:
[0013]步驟1、采用電化學(xué)氧化法對尾水進(jìn)行預(yù)處理，采用上述電化學(xué)氧化裝置，首先打開空氣壓縮機(jī)通過曝氣管路開始曝氣，將含氮雜環(huán)化合物化工尾水注入電化學(xué)氧化反應(yīng)池中，浸沒電極反應(yīng)器，曝氣后控制電流和電壓，尾水在電化學(xué)氧化反應(yīng)器中進(jìn)行電化學(xué)氧化反應(yīng)后經(jīng)陽極表面的微孔進(jìn)入陽極腔內(nèi)，隨后經(jīng)導(dǎo)管通過高壓水栗循環(huán)至中轉(zhuǎn)水箱中，再經(jīng)反應(yīng)池底部的循環(huán)管循環(huán)至反應(yīng)池中；
[0014]步驟2、在步驟I處理后的尾水中加入亞硫酸鈉，脫去水中殘留的雙氧水；
[0015]步驟3、利用生物曝氣濾池對脫雙氧水后的尾水進(jìn)行生化處理，尾水通過溢流槽進(jìn)入水池中，再由底部的高壓水栗循環(huán)至生物曝氣濾池；
[0016]步驟4、采用電滲析工藝對步驟3的出水進(jìn)行脫鹽處理。
[0017]優(yōu)選地，步驟I中，控制電流為200?300A，電壓為3.0?4.0V;高壓水栗的工作周期為10?30分鐘，每次工作時間為5?10分鐘;尾水電化學(xué)氧化循環(huán)處理時間為24?48小時。
[0018]優(yōu)選地，步驟3中，高壓水栗的工作周期為2?3小時，每次工作時間為10?20分鐘；尾水生物曝氣處理循環(huán)處理時間為24h。
[0019]優(yōu)選地，步驟4中，電滲析處理的電壓為1?40V。
[0020]本發(fā)明采用高通量的鈦基微濾管式膜電極，并構(gòu)建電化學(xué)/膜耦合過濾體系，實現(xiàn)了利用電化學(xué)氧化對含氮雜環(huán)特征有機(jī)污染物的有效去除，解決了電化學(xué)氧化中擴(kuò)散瓶頸的問題。同時利用高鹽分廢水的高電導(dǎo)率特性，在較低電壓下實現(xiàn)有機(jī)物的高效降解，達(dá)到高鹽分、含氮雜環(huán)有機(jī)物的農(nóng)藥生產(chǎn)尾水毒性高效削減的目的，懸浮物的去除率可達(dá)到90%以上，COD去除率為50%?60%，三唑類含氮雜環(huán)化合物的去除率達(dá)到85%?95%以上，出水pH = 7.0?7.5。本發(fā)明的無機(jī)管式膜電極系統(tǒng)在傳統(tǒng)的板式電化學(xué)反應(yīng)器基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，將微孔管式膜電極作為陽極置于反應(yīng)器中間，并用穿孔不銹鋼管作為陰極將其包圍，通過高壓水栗產(chǎn)生定向流動。由于傳質(zhì)速率加快，廢水中的含氮雜環(huán)化合物在陽極表面的二氧化釕活性層上發(fā)生瞬間的電化學(xué)氧化反應(yīng)，含氮雜環(huán)化合物會開環(huán)生成小分子酸，從而得到降解。
[0021 ]經(jīng)過電化學(xué)氧化后的廢水首先通入亞硫酸鈉脫去雙氧水，防止雙氧水使生物曝氣濾池中的異養(yǎng)型微生物失活。生化系統(tǒng)采用生物曝氣濾池工藝，加以人工強(qiáng)制曝氣，代替了自然透風(fēng);采用6-8mm的生物陶粒為填料，具有粒徑小、比表面積大的特點，明顯增加微生物濃度;采用生物處理與過濾處理聯(lián)合方式，省去了二次沉淀池;采用反沖洗的方式，避免了堵塞的可能，同時改善了生物膜的活性，采用生物膜加生物絮體聯(lián)合處理的方式，同時發(fā)揮了生物膜法和活性污泥法的優(yōu)點，經(jīng)過生化工藝處理后廢水水質(zhì)COD < 70mg/L，SS < 5m