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CN104628231B - 一种用于pbbc废水的生化-光催化深度水处理方法 - Google Patents

一种用于pbbc废水的生化-光催化深度水处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于PBBC废水的生化‑光催化深度水处理方法，包含：(1)将PBBC废水过滤。(2)用负载有二氧化钛的镍网作为光催化剂，紫外线波长为254nm，光催化反应时间1.5～3小时。(3)将废水在ABR反应池内反应20～40h，温度升高至28～32℃，曝气反应12～24h。(4)将废水再次在紫外线催化作用下反应，用负载有二氧化钛的镍网作为光催化剂，紫外线波长为254nm，光催化反应时间为2～3小时。(5)废水通过离子交换树脂进行离子交换除盐。本发明将生化工艺与光催化工艺结合，用于PBBC废水处理技术领域，通过光催化的预处理，提高废水可生化性，形成优势互补，达到对废水的深度降解处理目的。

Description

一种用于PBBC废水的生化-光催化深度水处理方法
技术领域
本发明涉及化工废水处理技术领域，具体涉及一种精细化工产品四溴双酚A聚碳酸酯齐聚物(PBBC)废水的生化-光催化深度水处理方法
背景技术
四溴双酚A聚碳酸酯齐聚物简称PBBC，是一种溴系阻燃剂。PBBC通常用四溴双酚A(TBBA)与三光气以界面缩聚方法制备，最后苯酚钠封端，经过多道酸洗、碱洗、水洗流程得到最终高纯度的产品，生产过程中产生高盐(主要盐分为NaCl)、高毒性(主要成分为苯酚与双酚A)的废水，这类废水具有水排量大、难降解等特点，它们在自然环境条件下难以被降解，容易通过食物链在生物体内富集，是一类公认的高毒性废水。
目前，国内外针对这类废水的处理方法主要有物化法，包括吸附法、蒸汽法与盐析等；生化法，主要包括活性污泥法与生物膜法；但是物化法存在处理不彻底，无法进行彻底的降解的弊端。生化法操作管理方便，但由于废水中有机物毒性大、难降解、可生化性差，直接进入生化体系会对微生物造成很大的冲击，严重抑制微生物的生长。且生化法对脂肪烃有好的处理效果，对高毒性的芳香族化合物处理效果比较差。
近几年来，光催化技术作为新型的高级处理技术，以其反应迅速、降解彻底、不产生二次污染、操作简单以及维护费用低等优势逐渐成为研究的热点，目前主要应用于污水或空气中高毒性、低浓度、难降解有机物的降解处理，取得了引人瞩目的效果。
二氧化钛以其绿色无毒、光催化效率高等优点成为一种应用最普遍的光催化剂。当能量大于二氧化钛带隙能的紫外光波辐射二氧化钛时，处于价带上的电子(e-)就会被激发到导带上并在电场作用下迁移到粒子表面，于是在价带上形成了空穴(h+)，从而产生了具有高活性的空穴/电子对，进而生成具有极强氧化作用的羟基自由基·OH、超氧离子自由基·O2-、超氧羟基自由基·OOH等，这类具有极强氧化作用的基团夺取半导体表面被吸附物质或溶剂中的电子，使原本不吸光的物质被激活并被氧化，彻底矿化为CO2、H2O和无机盐，不产生二次污染。
但是目前二氧化钛光催化技术量子产率不高，单纯使用光催化技术对于高浓度废水处理深度仍然不够，而且单纯使用光催化方法运行成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种用于PBBC废水的生化-光催化深度水处理方法，该方法对高浓度、高毒性、高盐的PBBC废水降解彻底，没有二次污染，运行成本低，以弥补上述背景技术中的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种用于PBBC废水的生化-光催化深度水处理方法，其特征在于包含以下步骤：
(1)预处理：将PBBC废水过滤，除去水中的悬浮固体颗粒物，同时也会除去部分的有机物，所述PBBC废水的pH值为6.5～7.5。
(2)前置光催化处理：在室温下，将预处理后的PBBC废水在紫外线的催化作用下反应，使用负载有二氧化钛的镍网作为光催化剂，所述紫外线的波长为254nm，所述PBBC废水的光催化反应时间为1.5～3小时，光催化反应结束后所述PBBC废水的pH值为7～8。
(3)生化处理：将光催化反应后的废水在25～30℃，在ABR反应池内反应20～40h，反应结束后进行好氧处理，温度升高至28～32℃，持续曝气反应12～24h。
(4)深度光催化处理：将步骤(3)得到的废水再次在紫外线的催化作用下反应，使用负载有二氧化钛的镍网作为光催化剂，所述紫外线的波长为254nm，所述PBBC废水的光催化反应时间为2～3小时，出水使用活性炭吸附。
(5)离子交换除盐：步骤(4)得到的废水通过离子交换树脂进行离子交换除盐。
作为一种优选的技术方案，所述ABR反应池内的菌种类型为ECM复合耐盐菌。
作为一种优选的技术方案，所述步骤(5)中的离子交换树脂由强酸性阳离子交换树脂与强碱性阴离子交换树脂按照1∶1.5的摩尔比混合得到的。
作为进一步优选的技术方案，所述为001×7型强酸性阳离子交换树脂，所述强碱性阴离子交换树脂为201×7型强碱性阴离子交换树脂。
作为再进一步优选的技术方案，所述离子交换除盐时间为1～2h。
作为一种优选的技术方案，所述光催化反应时，所述PBBC废水的流速为2～4m3/h。
作为一种改进的技术方案，所述ABR反应池分为各自独立的至少8个ABR反应池，将所述光催化反应后的废水在25～30℃，依次流经所述至少8个ABR反应池，在所述至少8个ABR反应池的反应时间一共为20～40h。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明用于PBBC废水的生化-光催化深度水处理方法，将PBBC废水经预处理后，首先经前置光催化反应，再经生化处理，然后再经深度光催化处理，最后经除盐，针对PBBC废水中可生化性差且高含量的苯酚，在尽量降低光催化反应停留时间的前提下，经过前置光催化反应的光催化氧化开环，明显提高了废水中BOD5/CODcr比例，降低了生化反应步骤的负荷，提高了生化反应效果，经生化反应后再经过深度光催化反应，生化系统出水中混杂的生化部分产生的微生物，在深度光催化部分会进行彻底的处理，几乎能够杀灭所有的微生物，同时对于生化部分仍旧未能降解的有机物通过深度光催化会得到深度的氧化降解，在两部分的光催化处理中，不产生任何二次污染，有毒有机物完全被矿化为CO2与H2O。
本发明的ABR反应池分为各自独立的至少8个ABR反应池，将光催化反应后的废水依次流经所述至少8个ABR反应池，经过每一步的生化反应，废水中的有机物含量品种均有变化，因此每一个生化池的水质不一样，都有适合水质的各自的优势菌种，因此能明显改善处理效率和处理效果。
本发明在离子交换除盐时，阴阳树脂的摩尔比优选为1.5：1，在有效去除水中阴阳离子的同时，有效防止出水酸性过强。
本发明将生化工艺与光催化工艺结合，通过光催化的预处理，提高废水可生化性，形成优势互补，达到对废水的深度处理效果，在整个运行过程中不投加任何药剂，不会对水质造成二次污染，废水处理效果好，而且光处理时间短，大大降低了运行成本，经本发明处理后的PBBC废水的出水水质中CODcr为20～240mg/L，氯离子含量≤700mg/L，pH值为7.5～8.5，呈弱碱性。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
待处理的原水基本情况是：PBBC废水，废水中主要含有苯酚、四溴双酚A(TBBA)与极少量二氯甲烷与三乙胺。废水pH为6.5～7.5，COD值2500mg/L，BOD5/CODcr为0.26，氯离子含量较高，在4000mg/L，属于高毒性高盐难降解废水。
将PBBC废水过滤，除去水中的悬浮固体颗粒物，同时也会除去部分的有机物。在室温下，将预处理后的PBBC废水在紫外线的催化作用下反应，使用负载有二氧化钛的镍网作为光催化剂，所述紫外线的波长为254nm，所述PBBC废水流过设置有催化剂镍网和紫外灯管的光催化反应器，流经的光催化反应时间为1.5小时，光催化反应结束后所述PBBC废水的pH值为7～8。
将光催化反应后的废水在25℃进入ABR反应池，所述ABR反应池分为各自独立的8个ABR反应池，将所述光催化反应后的废水依次流经8个ABR反应池，在8个ABR反应池的反应时间一共为25h，ABR反应池内的菌种类型为ECM复合耐盐菌，反应结束后进行好氧处理，温度升高至28℃，持续曝气反应15h。
将生化处理后的废水再次在紫外线的催化作用下反应，使用负载有二氧化钛的镍网作为光催化剂，所述紫外线的波长为254nm，所述PBBC废水流过设置有催化剂镍网和紫外灯管的光催化反应器，流经的光催化反应时间为2小时，出水使用活性炭吸附。
最后，在废水中加入离子交换树脂进行离子交换除盐。
经过前置光催化处理后，出水的CODcr为2450mg/L，BOD5/CODcr为0.35，pH值没有明显变化，为7～8；ABR反应器出水CODcr为1700mg/L，好氧处理后出水CODcr 550mg/L；进入深度光催化处理和离子交换树脂除盐后，最终的出水指标为CODcr 240mg/L，氯离子含量700mg/L，pH为7.5～8.5。
实施例2
待处理的原水基本情况是：PBBC废水，废水中主要含有苯酚、四溴双酚A(TBBA)与极少量二氯甲烷与三乙胺。废水pH为6.5～7.5，COD值2500mg/L，BOD5/CODcr为0.26，氯离子含量较高，在4000mg/L，属于高毒性高盐难降解废水。
将PBBC废水过滤，除去水中的悬浮固体颗粒物，同时也会除去部分的有机物。在室温下，将预处理后的PBBC废水在紫外线的催化作用下反应，使用负载有二氧化钛的镍网作为光催化剂，所述紫外线的波长为254nm，所述PBBC废水流过设置有催化剂镍网和紫外灯管的光催化反应器，所述PBBC废水的流速为2.5m3/h，流经的光催化反应时间为3小时，光催化反应结束后所述PBBC废水的pH值为7～8。
将光催化反应后的废水在25～30℃进入ABR反应池，所述ABR反应池分为各自8个ABR反应池，将所述光催化反应后的废水依次流经8个ABR反应池，在8个ABR反应池的反应时间一共为32h，ABR反应池内的菌种类型为ECM复合耐盐菌，反应结束后进行好氧处理，温度升高至32℃，持续曝气反应20h。
将生化处理后的废水再次在紫外线的催化作用下反应，使用负载有二氧化钛的镍网作为光催化剂，所述紫外线的波长为254nm，所述PBBC废水流过设置有催化剂镍网和紫外灯管的光催化反应器，所述PBBC废水的流速为3m3/h，流经的光催化反应时间为3小时，出水使用活性炭吸附。
最后，在废水中加入离子交换树脂进行离子交换除盐，离子交换树脂由001×7型强酸性阳离子交换树脂与201×7型强碱性阴离子交换树脂按照1∶1.5的摩尔比混合得到，离子交换除盐时间为1h。
经过前置光催化处理后，出水的CODcr为2200mg/L，BOD5/CODcr为0.54，pH值没有明显变化，为7～8；ABR反应器出水CODcr为1800mg/L，好氧处理后出水CODcr 350mg/L；进入深度光催化处理和离子交换树脂除盐后，最终的出水指标为CODcr 40mg/L，氯离子含量230mg/L，pH为7～8，达到污水排放一级A标准。
实施例3
待处理的原水基本情况是：PBBC废水，废水中主要含有苯酚、四溴双酚A(TBBA)与极少量二氯甲烷与三乙胺。废水pH为6.5～7.5，COD值2500mg/L，BOD5/CODcr为0.26，氯离子含量较高，在4000mg/L，属于高毒性高盐难降解废水。
将PBBC废水过滤，除去水中的悬浮固体颗粒物，同时也会除去部分的有机物。在室温下，将预处理后的PBBC废水在紫外线的催化作用下反应，使用负载有二氧化钛的镍网作为光催化剂，所述紫外线的波长为254nm，所述PBBC废水流过设置有催化剂镍网和紫外灯管的光催化反应器，所述PBBC废水的流速为3.5m3/h，流经的光催化反应时间为2.5小时，光催化反应结束后所述PBBC废水的pH值为7～8。
将光催化反应后的废水在28℃进入ABR反应池，所述ABR反应池分为各自独立的8个ABR反应池，将所述光催化反应后的废水依次流经所述8个ABR反应池，在8个ABR反应池的反应时间一共为40h，ABR反应池内的菌种类型为ECM复合耐盐菌，反应结束后进行好氧处理，温度升高至30℃，持续曝气反应24h。
将生化处理后的废水再次在紫外线的催化作用下反应，使用负载有二氧化钛的镍网作为光催化剂，所述紫外线的波长为254nm，所述PBBC废水流过设置有催化剂镍网和紫外灯管的光催化反应器，所述PBBC废水的流速为3m3/h，流经的光催化反应时间为2.5小时，出水使用活性炭吸附。
最后，在废水中加入离子交换树脂进行离子交换除盐，离子交换树脂由001×7型强酸性阳离子交换树脂与201×7型强碱性阴离子交换树脂按照1∶1.5的摩尔比混合得到，离子交换除盐时间为1.5h。
经过前置光催化处理后，出水的CODcr为2200mg/L，BOD5/CODcr为0.54，pH值没有明显变化，为7～8；ABR反应器出水CODcr为1600mg/L，好氧处理后出水CODcr 320mg/L；进入深度光催化处理和离子交换树脂除盐后，最终的出水指标为CODcr 20mg/L，氯离子含量220mg/L，pH为7～8，达到污水排放一级A标准。

Claims (7)

1.一种用于PBBC废水的生化-光催化深度水处理方法，其特征在于包含以下步骤：
(1)预处理：将PBBC废水过滤，所述PBBC废水的pH值为6.5～7.5；
(2)前置光催化处理：将预处理后的PBBC废水在紫外线的催化作用下反应，使用负载有二氧化钛的镍网作为光催化剂，所述紫外线的波长为254nm，所述PBBC废水的光催化反应时间为1.5～3小时，光催化反应结束后所述PBBC废水的pH值为7～8；
(3)生化处理：将光催化反应后的废水在25～30℃，在ABR反应池内反应20～40h，反应结束后进行好氧处理，温度升高至28～32℃，持续曝气反应12～24h；
(4)深度光催化处理：将步骤(3)得到的废水再次在紫外线的催化作用下反应，使用负载有二氧化钛的镍网作为光催化剂，所述紫外线的波长为254nm，所述PBBC废水的光催化反应时间为2～3小时，出水使用活性炭吸附；
(5)离子交换除盐：步骤(4)得到的废水通过离子交换树脂进行离子交换除盐。
2.如权利要求1所述的用于PBBC废水的生化-光催化深度水处理方法，其特征在于：所述ABR反应池内的菌种类型为ECM复合耐盐菌。
3.如权利要求1所述的用于PBBC废水的生化-光催化深度水处理方法，其特征在于：所述步骤(5)中的离子交换树脂是由强酸性阳离子交换树脂与强碱性阴离子交换树脂按照1∶1.5的摩尔比混合得到的。
4.如权利要求3所述的用于PBBC废水的生化-光催化深度水处理方法，其特征在于：所述强酸性阳离子交换树脂为001×7型强酸性阳离子交换树脂，所述强碱性阴离子交换树脂为201×7型强碱性阴离子交换树脂。
5.如权利要求3所述的用于PBBC废水的生化-光催化深度水处理方法，其特征在于：所述离子交换除盐时间为1～2h。
6.如权利要求1所述的用于PBBC废水的生化-光催化深度水处理方法，其特征在于：所述光催化反应时，所述PBBC废水的流速为2～4m3/h。
7.如权利要求1至6任一权利要求所述的用于PBBC废水的生化-光催化深度水处理方法，其特征在于：所述ABR反应池分为各自独立的至少8个ABR反应池，将所述光催化反应后的废水在25～30℃，依次流经所述至少8个ABR反应池，在所述至少8个ABR反应池的反应时间为20～40h。
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