申请日2010.07.16
公开(公告)日2010.10.13
IPC分类号C02F1/52; C02F1/72
摘要
本发明涉及一种废水处理剂，具体为一种焦化废水生化尾水深度处理剂，解决现有焦化废水深度处理方法在实际使用中均存在的各自不同的缺点，尤其是处理剂中均未添加催化剂而影响氧化效率等问题，由下列重量比的原料制成：氧化剂高铁酸钾30-40%，絮凝剂聚硅酸铝铁30-40%，调节剂氯化钙10-18%，催化剂硫酸铜8-12%，20%硫酸2-6%。该处理剂对焦化废水生化尾水中的大量有机物、悬浮物、硫化物等污染物的去除有独特效果，能最大限度的降低废水中的COD、氨氮、色度，使COD降至90mg/L以下，氨氮降至15mg/L以下，色度达到几近无色的水平，低于国家综合污水一级排放标准，而且使用该处理剂的处理吨废水的运行成本在2元左右，降低了处理成本，具有很好的经济效益和社会效益。
权利要求书
1.一种焦化废水生化尾水深度处理剂，其特征是由下列重量比的原料制成：
氧化剂高铁酸钾30-40%，絮凝剂聚硅酸铝铁30-40%，调节剂氯化钙10-18%，催化剂硫酸铜8-12%，20%的硫酸2-6%。
说明书
一种焦化废水生化尾水深度处理剂
技术领域
本发明涉及一种废水处理剂，具体为一种焦化废水生化尾水深度处理剂。
背景技术
焦化废水是煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的废水，其成分复杂多变，COD、NH3-N浓度高，有机物成分复杂，含有大量的酚类、联苯、吡啶、吲哚、氰硫化物等有机污染物，还含有氰、无机硫离子等有毒有害物质，污染物色度高，废水中的COD和色度较难去除，属较难生化降解的高浓度有机工业废水，因此焦化废水的处理一直是国内外废水处理领域的一大难题。
焦化废水一般要经过预处理、生化处理和深度处理才有可能实现达标排放。目前，多数企业采用的生化处理方法有A/O、A/A/O及A/A/O/O，该方法对于焦化废水中酚类物质去除率较高，但对难降解有机物处理效果不佳，出水COD常常达不到国家排放标准，因此寻求效果好且成本低的深度处理方法具有积极意义。
传统的深度处理方法主要有固定化生物技术、絮凝法、吸附法、氧化法等，这些技术经过实践验证存在以下缺点，固定化生物技术虽然提高COD的去除率，但增加了排泥量，加重污泥处理问题，易造成二次污染，且操作复杂;絮凝法常用的絮凝剂为聚合硫酸铁、聚合氯化铝等，不仅用量大、处理成本高，而且处理效果并不明显;活性炭吸附法可达到较高的COD去除率，但是不仅活性炭本身价格昂贵，其再生时会产生损耗，再生所用设备磨损腐蚀较快，从而造成运行成本很高;氧化法采用的氧化剂通常为次氯酸钠、过硫酸钠等，对主要污染物的降解效果也一般，其主要原因是这些传统的处理剂中均未添加催化剂，由于处理剂和上游二沉池接触时间较短，大约只有5-10分钟，若不考虑添加催化剂，氧化效率在短时间内得不到充分保证，这是目前为止人们从未考虑到的，这也是难以彻底解决焦化废水无污染排放的关键原因之一。
发明内容
本发明为了解决现有焦化废水深度处理方法在实际使用中均存在的各自不同的缺点，尤其是处理剂中均未添加催化剂而影响氧化效率等问题，提供一种焦化废水生化尾水深度处理剂。
本发明是采用如下技术方案实现的：一种焦化废水生化尾水深度处理剂，由下列重量比的原料制成：氧化剂高铁酸钾30-40%，絮凝剂聚硅酸铝铁30-40%，调节剂氯化钙10-18%，催化剂硫酸铜8-12%，20%的硫酸2-6%。
上述配方中，氧化剂可对大量有机物进行氧化、分解;所述絮凝剂优选聚硅酸铝铁(PFAS)，是在聚硅酸和传统铝盐、铁盐絮凝剂的基础上发展起来的新型复合型多核无机高分子絮凝剂，该絮凝剂有着较优的絮凝性能，用量少，适宜pH值范围宽，形成矾花迅速，絮体粗大密实，达到相同余浊时用量少，沉降时间短，并可沉降部分有机物;氯化钙可降低生化池加入的中和剂碳酸钠遗存在废水中的碳酸根，同时钙离子可与废水中硫酸根离子、硅酸根离子、氰硫化物被氧化后形成的硫酸根离子生成沉淀，也可夹裹去除少部分有机物。本发明最大的创新点是加入了催化剂硫酸铜，可在短时间内提高反应速率10~20倍，使得处理周期相对较短，运行成本较低;硫酸的作用是调节溶液的pH值至4.0以下，提供强酸性环境，利于反应的迅速进行。
上述过程中的絮凝和氧化作用的原理如下：
(1)絮凝
聚硅酸铝铁的絮凝作用体现在Al3+、Fe3+及SiO32-离子上。它的絮凝作用过程是，Al3+、Fe3+等多价金属离子在水溶液中首先形成水合离子，也可以视以水分子作配位体的络合离子，通过水合离子的酸性离解即水解作用生成氢氧化物或羟基络合离子。
Al3++H2O→[AlOH]2++H+
[AlOH]2++H2O→1/6[Al6(OH)12]6++H+
1/6[Al6(OH)12]6++H2O→Al(OH)3↓+H+
[Fe(H2O)6]3++H2O→[Fe(H2O)5(OH)]2++H3O+
n[Fe(H2O)3(OH)3] → [Fe(OH)3]n↓+3nH2O
[Fe(OH)3]n是聚合度为数百的极难溶的氢氧化铁沉淀。
多余的SiO32-离子和SO42-离子与Ca2+离子结合成CaSiO3和CaSO4沉淀析出。
SiO32-+Ca2+ →CaSiO3↓
SO42- +Ca2+ →CaSO4↓
(2)氧化
高铁酸钾由于铁的氧化数为+6价，因此表现的极不稳定，其氧化作用性很强，特别在酸性溶液中表现得更强，能使环状有机物发生开环反应，并断裂形成小分子物质，进一步氧化成二氧化碳和水，同时对CN-离子、S2-离子具有迅速的破坏作用。有关反应如下：
5FeO42-+3CN-+28H+→5Fe3++3CO↑+3NO↑+14H2O
2FeO42-+3S2-+16H+→2Fe3++3S↓+8H2O
高铁酸根离子还原成的Fe3+离子和聚合硅酸铝铁解离出的Fe3+离子在水中水解成胶体Fe(OH)3，此胶体连同呈混浊状态的硫单质及其它沉淀物一同沉淀析出，作用过程迅速完成。
本发明所述的处理剂在使用时，将氧化剂、催化剂和稀硫酸置于一个反应釜中，将絮凝剂置于一个反应釜中，同时将硫酸和氯化钙置于一个反应釜，通过三套管路将本发明的处理剂加入混沉池内，处理剂的投加量为每升废水0.3~0.5g，同时可根据水质的变化调整处理剂的投加量，使混沉池出水水质始终能稳定达到可控要求。
为了进一步证明本发明所述处理剂的使用效果，申请人委托太原市环境检测中心站对经过本发明处理剂处理后的焦化废水进行检测，结果为COD86mg/L，氨氮7.9mg/L，硫化物0.32mg/L，氰化物0.26mg/L，各项指标均低于国家综合污水一级排放标准。太原市环境检测中心站所出具的检测报告见实质审查参考资料。
与现有技术相比，本发明所提供的焦化废水处理剂对焦化废水生化尾水中的大量有机物、氨氮、悬浮物、氰硫化物等污染物的去除有独特效果，能最大限度的降低这些污染物及废水色度，使COD降至90mg/L以下，氨氮降至10mg/L以下，色度达到几近无色的程度，低于国家综合污水一级排放标准(COD≤100mg/L，氨氮≤15mg/L)，而且使用该处理剂的处理吨废水的运行成本在2元左右(通常吨废水处理成本在3元以上)，降低了处理成本，经济实用，操作简单，具有很好的经济和社会效益。