申请日2016.01.15
公开(公告)日2016.05.04
IPC分类号C02F9/12
摘要
本发明提供了一种基于超磁分离和微波能技术结合的废水处理工艺及系统，所述处理工艺包括以下步骤：S10、向废水中加入还原剂进行还原反应得混合液A;S20、向混合液A中加入纳米磁种粉末、絮凝剂及助凝剂后进行絮凝沉降;S30、收集沉降后的上清液，并加入氧化剂及催化剂进行氧化反应后得混合物B;S40、在微波场中进一步强化氧化反应得混合物C;S50、向混合物C中加入纳米磁种、絮凝剂及助凝剂进行絮凝反应后得混合物D;S60、将混合物D中的污水、污泥及絮凝颗粒分离;S70、对絮凝颗粒进行纳米磁种回收。
权利要求书
1.一种基于超磁分离和微波能技术结合的废水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S10、向废水中加入还原剂进行还原反应得混合液A;
S20、向混合液A中加入纳米磁种粉末、絮凝剂及助凝剂后进行磁絮凝沉降;
S30、收集沉降后的上清液，并加入氧化剂及催化剂进行氧化反应后得混合物B;
S40、将混合物B在微波场中进一步强化氧化反应得混合物C;
S50、向混合物C中加入纳米磁种、絮凝剂及助凝剂进行絮凝反应后得混合物D;
S60、将混合物D中的污水、污泥及絮凝颗粒分离。
2.根据权利要求1所述的基于超磁分离和微波能技术结合的废水处理工艺，其特征在于，在步骤S10之前还包括步骤S05：调节废水PH值至4～5。
3.根据权利要求1或2所述的基于超磁分离和微波能技术结合的废水处理工艺，其特征在于，所述步骤S10具体为：向废水中加入还原剂，并调节ORP至150～250，还原剂的加入量按质量百分数计为废水的0.1～0.15%，所述的还原剂为硫酸亚铁或焦亚硫酸钠或者两者的混合物，反应时间为10～30分钟。
4.根据权利要求1或2所述的基于超磁分离和微波能技术结合的废水处理工艺，其特征在于，所述步骤S20具体为：向混合液A中加入纳米磁种粉末后，调节PH值7～8后，加入絮凝剂及助凝剂后进行絮凝沉降，反应时间为20～60分钟，纳米磁种粉末的加入量按质量百分数计为废水的0.04～0.08%，絮凝剂的加入量按质量百分数计为废水的0.005～0.015%，助凝剂的加入量按质量百分数计为废水的0.00025～0.0005%， 所述絮凝剂为聚合氯化铝或氯化铁或者两者的混合物，所述助凝剂为高分子絮凝剂。
5.根据权利要求1或2所述的基于超磁分离和微波能技术结合的废水处理工艺，其特征在于，所述步骤S30具体为：收集沉降后的上清液，并加入氧化剂及催化剂后，调节ORP300～500后，保持混合物PH3～4进行氧化反应10～30分钟后得混合物B，氧化剂的加入量按质量百分数计为废水的0.010～0.030%，催化剂的加入量按质量百分数计为废水的0.030～0.045%，所述氧化剂为双氧水或臭氧或者两者的混合物，所述催化剂为亚铁盐或二氧化钛或者两者的混合物。
6.根据权利要求1或2所述的基于超磁分离和微波能技术结合的废水处理工艺，其特征在于，所述步骤S40具体为：向混合物B中加入微波敏化剂后，在微波场中进一步强化氧化反应0.5～3分钟得混合物C，微波敏化剂的加入量按质量百分数计为废水的0.010～0.050%。
7.根据权利要求1或2所述的基于超磁分离和微波能技术结合的废水处理工艺，其特征在于，所述步骤S50具体为：向混合物C中加入纳米磁种后调节PH9～10，然后加入絮凝剂及助凝剂进行絮凝反应后得混合物D，所述纳米磁种的加入量按质量百分数计为废水的0.04～0.08%，絮凝剂的加入量按质量百分数计为废水的0.005～0.015%，助凝剂的加入量按质量百分数计为废水的0.00025～0.0005%;
和/或，所述步骤S60中利用超磁分离设备在磁场强度0.4～1.5T条件下将混合物D中的污水、污泥及絮凝颗粒分离。
8.根据权利要求1或2所述的基于超磁分离和微波能技术结合的废水处理工艺，其特征在于，在步骤S60之后还包括步骤S70：将絮凝颗粒送入磁种回收设备将纳米磁种与污泥进行分离，分离后的纳米磁种作为步骤S20及S50中的纳米磁种重复利用。
9.根据权利要求1或2所述的基于超磁分离和微波能技术结合的废水处理工艺，其特征在于，在步骤S70之后还包括对污泥进行压滤脱水得滤液，将滤液与步骤S10中的废水合并的步骤。
10.一种基于超磁分离和微波能技术结合的废水处理系统，其特征在于，包括依次连通的调节池、还原槽、磁加载絮凝沉淀池、催化氧化槽、微波能装置、絮凝池、超磁分离设备，所述废水处理系统还包括磁种回收设备，所述磁种回收设备入口与超磁分离设备及磁加载絮凝沉淀池均连通，所述磁种回收设备出口与磁加载絮凝沉淀池及絮凝池均连通。
说明书
基于超磁分离和微波能技术结合的废水处理工艺及系统
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种基于超磁分离和微波能技术结合的废水处理工艺及系统。
背景技术
废水是电镀生产过程中镀件的冲洗废水、循环冷却水以及废旧的电镀液等混合水。其依据电镀工艺的不同，废水水质有很大差异。大部分废水都含有氰化物、铬及镍等物质，毒性大，并且难以生化处理。
目前国内对于废水的普遍处理方式是化学沉淀法，主要是加入NaOH或是Na2S将重金属离子转变成其氢氧化物或硫化物的沉淀，但是普通的絮凝沉降需要较长的时间，需要较大的沉淀池，否则分离不够充分，导致重金属的去除效率变差，使废水很难达标排放。并且简单的絮凝沉淀过程无法将废水中的氰化物以及COD等组分去除，往往需要再加生化工艺，导致整个废水处理工艺占地面积大，处理效率低。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明提供一种基于超磁分离和微波能技术结合的废水处理工艺。
本发明的另一目的是提供一种基于超磁分离和微波能技术结合的废水处理系统。
本发明提供的基于超磁分离和微波能技术结合的废水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S10、向废水中加入还原剂进行还原反应得混合液A;
S20、向混合液A中加入纳米磁种粉末、絮凝剂及助凝剂后进行絮凝沉降;
S30、收集沉降后的上清液，并加入氧化剂及催化剂进行氧化反应后 得混合物B;
S40、将混合物B在微波场中进一步强化氧化反应得混合物C;
S50、向混合物C中加入纳米磁种、絮凝剂及助凝剂进行絮凝反应后得混合物D;
S60、将混合物D中的污水、污泥及絮凝颗粒分离。
可选的，在步骤S10之前还包括步骤S05：调节废水PH值为4～5。
可选的，所述步骤S10具体为：向废水中加入还原剂，并调节ORP(Oxidation-ReductionPotential，氧化还原电位，下同)至150～250，还原剂的加入量按质量百分数计为废水的0.1～0.15%，所述的还原剂为硫酸亚铁或焦亚硫酸钠或者两者的混合物，反应时间为10～30分钟，还原反应的目的是将毒性高、难沉淀的Cr6+被还原成Cr3+，碱性条件下易于沉淀，降低废水毒性，提高铬的去除效率。
可选的，所述步骤S20具体为：向混合液A中加入纳米磁种粉末后，调节PH值7～8后，加入絮凝剂及助凝剂后进行絮凝沉降，反应时间为20～60分钟，纳米磁种粉末的加入量按质量百分数计为废水的0.04～0.08%，絮凝剂的加入量按质量百分数计为废水的0.005～0.015%，助凝剂的加入量按质量百分数计为废水的0.00025～0.0005%，所述絮凝剂为聚合氯化铝或氯化铁或者两者的混合物，所述助凝剂为高分子絮凝剂。本步骤中，利用助凝剂的吸附架桥作用将沉淀物与纳米磁种结合在一起，相比普通絮凝沉淀物密度更大，减少了废水在沉淀池内的停留时间，减小沉淀池的容积，节约废水处理工艺占地面积。
可选的，所述步骤S30具体为：收集沉降后的上清液，并加入氧化剂及催化剂后，调节ORP300～500后，保持混合物PH3～4进行氧化反应10～30分钟后得混合物B，氧化剂的加入量按质量百分数计为废水的0.010～0.030%，催化剂的加入量按质量百分数计为废水的0.030～0.045%，所述氧化剂为双氧水或臭氧或者两者的混合物，所述催化剂为亚铁盐或二氧化钛或者两者的混合物。本步骤中，氧化反应过程可氧化废水中的氰化物、金属络合物及有机物。
可选的，所述步骤S40具体为：向混合物B中加入微波敏化剂后，进入微波能装置进一步强化氧化反应0.5～3分钟得混合物C，微波敏化 剂的加入量按质量百分数计为废水的0.010～0.050%。加入微波敏化剂的作用是提高微波能的利用效率，微波能装置中的微波场能够加速氧化反应，同时微波敏化剂的加入，进一步强化了微波能的利用效率。这一过程中极性分子进入微波能装置后会急速震荡，非极性分子借着极性分子震荡产生的热而导致化学键震动加剧。由次能够使大分子有机物分解成小分子有机物甚至成为无机物，以及重金属络合物分解。经过微波能反应单元后，废水中的有机物被矿化，重金属络合物分解。微波反应单元的加入能够很大程度上节约氧化反应的药剂量以及反应时间，节约药剂成本与项目占地面积。
可选的，所述步骤S50具体为：向混合物C中加入纳米磁种后调节PH9～10，然后加入絮凝剂及助凝剂进行絮凝反应后得混合物D，所述纳米磁种的加入量按质量百分数计为废水的0.04～0.08%，絮凝剂的加入量按质量百分数计为废水的0.005～0.015%，助凝剂的加入量按质量百分数计为废水的0.00025～0.0005%，经过氧化反应后，废水中同时存在大量的重金属离子和Fe2+及Fe3+，通过NaOH的加入，调节PH至9～10，能够使这些金属离子生成其氢氧化物等难溶物。此时向废水中加入纳米磁种与PAC混凝剂，破坏这类悬浮的细小颗粒的稳态，与此同时他们会吸附在纳米磁种上而带有磁性。最后加入PAM助凝剂，通过吸附架桥作用将纳米磁种与难溶物质牢固地结合。
可选的，所述步骤S60中利用超磁分离设备在磁场强度0.4～1.5T条件下将混合物D中的污水、污泥及絮凝颗粒分离。应用超磁分离设备将混合物D中的污水、污泥及絮凝颗粒分离，停留时间仅需约30s，时间低于普通絮凝沉淀池，占地面积仅为普通沉淀池的5%。本步骤中由于有较恰当的磁性介质(纳米磁种)，能够保证设备有较高的磁场梯度，分离效率与速度均优于普通磁分离设备，并且超磁分离设备所截留下的污泥含水率仅为40～50%，有利于后续的污泥处理。本步骤中经过加纳米磁种絮凝后，废水中的絮凝物均带有磁性，此时废水进入超磁分离设备，设备产生的磁力能够将絮体截留下来，而不带磁性的废水通过，由此进行絮凝物与清水的分离。由于磁性絮凝物与磁场产生的磁力是絮凝物重力的将近500倍，从而可实现絮凝物与清水的快速分离。并且不需要再 设置沉淀池，节约废水处理工艺的占地面积。此过程后的处理水可进入清水池或直接排放
可选的，在步骤S60之后还包括步骤S70为：将絮凝颗粒送入纳米磁种回收设备将纳米磁种与污泥进行分离，分离后的纳米磁种作为步骤S20中的纳米磁种重复利用，以提高利用率。
可选的，在步骤S70之后还包括对污泥进行压滤脱水得滤液，将滤液与步骤S10中的废水合并的步骤，泥饼送至专业的污泥处理机构进行后续处理。
所述步骤S20及S50中调节PH所用的物质优选为工业片碱或石灰乳。
本发明还公开了一种基于超磁分离和微波能技术结合的废水处理系统，包括依次连通的调节池、还原槽、磁加载絮凝沉淀池、催化氧化槽、微波能装置、絮凝池、超磁分离设备，其还包括纳米磁种回收设备，所述纳米磁种回收设备入口与超磁分离设备及磁加载絮凝沉淀池均连通，所述纳米磁种回收设备出口与磁加载絮凝沉淀池及絮凝池均连通。
本发明的基于超磁分离和微波能技术结合的废水处理工艺及系统具有如下优点：
(1)采用磁加载絮凝沉淀，在沉淀与处理水分离过程中选择磁加载沉降以及超磁分离技术，减少沉淀停留时间，效率更高。
(2)采用微波强化氧化过程，能够减少氧化反应所需药剂量，减少氧化反应时间，效率更高。
(3)对催化氧化后的絮凝沉淀物进行分离，分离效果更好，效率高，在设备中停留时间仅需30s，远小于普通絮凝沉淀的停留时间。
(4)采用超磁分离代替普通絮凝沉淀，产生污泥的含水率只有40～50%，方便污泥后续处理。
(5)本发明在磁分离工艺后无需再加沉池，水处理工艺占地面积仅有普通工艺的1/3，节约占地。