废水处理方法、废水处理系统与流程

本发明属于水处理，具体而言属于一种废水处理方法、废水处理系统。

背景技术：

1、废水处理是环境保护和可持续发展的重要组成部分，废水主要来源于工业生产、农业生产、生活污水以及雨水径流等。这些废水含有大量的有机物、重金属、病原微生物等有害物质，若未经处理直接排放，将对水体生态环境造成严重破坏，影响人类健康和生态平衡。

2、相关技术中，通常通过诸如生物处理、物理吸附等方式对废水进行处理，但是在面临如印染废水等含有难降解有机物的有色废水时，这些废水处理方式难以达到理想的水处理效果。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种废水处理方法，该方法可以有效去除废水中的难降解有机物和色素，从而有助于实现对难降解有机物的有色废水的深度处理，保证废水达标排放。

2、本发明的第二目的在于提供上述废水处理方法所使用的废水处理系统，该废水处理系统结构简单，占地面积小，将其应用于废水处理时，可以起到良好的水处理效果。

3、为实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

4、本发明提供了一种废水处理方法，包括如下步骤：

5、将废水引入催化氧化反应器，并向所述催化氧化反应器中加入催化剂；

6、向所述催化氧化反应器内通入氧气，以对所述废水进行催化氧化处理；

7、将经所述催化氧化处理的废水引入絮凝沉淀池，并向所述絮凝沉淀池加入絮凝剂；

8、对所述絮凝沉淀池内的废水进行搅拌、静置，以得到处理后的清水。

9、在本发明中，废水首先要引入到催化氧化反应器中，在催化剂与氧气的作用下进行催化氧化，由此，可以使废水中难降解的有机物转化为低毒性或无毒性的小分子化合物。在经催化氧化处理后，将废水引入絮凝沉淀池中，在絮凝剂的作用下进行絮凝沉淀。在该过程中，废水中的色素、小分子化合物以及可能残留的部分难降解有机物在絮凝剂的作用下形成大颗粒的絮体，然后通过沉淀的方式将其从废水中分离，以得到处理后的清水。总之，该方法操作简单，可以有效去除废水中的难降解有机物和色素，从而有助于实现对难降解有机物的有色废水的深度处理，保证废水达标排放。

10、优选地，所述催化剂的添加量为25-50ppm。

11、可以理解，催化剂的添加量为25-50ppm，即将催化剂加入废水后，废水中催化剂的含量为25-50ppm。在本发明中，对催化剂的添加量进行了限定。这是因为如果催化剂过少，则难以将废水中的难降解有机物全部转化为低毒性或无毒性的小分子化合物，如果催化剂过多，则增大了生产成本，且过多的催化剂也会影响后续过程中的絮凝沉淀效果，进而可能导致废水处理效果较差。

12、优选地，所述催化剂为纳米金属氧化物催化剂和/或贵金属负载型催化剂。

13、优选地，所述催化剂为纳米金属氧化物催化剂和贵金属负载型催化剂的混合。

14、优选地，所述催化剂中纳米金属氧化物催化剂和贵金属负载型催化剂的质量比为1：（1-2）。

15、优选地，所述催化剂中纳米金属氧化物催化剂和贵金属负载型催化剂的质量比为1：（1.1-1.5）。

16、优选地，所述催化剂中纳米金属氧化物催化剂和贵金属负载型催化剂的质量比为1:1.2。

17、在本发明中，催化剂的选择是十分重要的，选择合适的催化剂需要综合考虑废水中的污染物情况、催化剂类型、催化效果等多方面因素。本发明选择纳米金属氧化物催化剂和/或贵金属负载型催化剂作为催化氧化处理阶段的催化剂，这些催化剂均具有高效的催化效果，且本身为环保型催化剂，具有环境友好特性，不会对环境造成二次污染。

18、在本发明进一步的实施例中，选择纳米金属氧化物催化剂和贵金属负载型催化剂的混合作为催化剂。其中，纳米金属氧化物具有较高的比表面积和活性位点，从而提高催化效率。纳米结构有助于改善催化剂的稳定性和选择性。贵金属负载型催化剂的贵金属本身具有出色的催化性能，当它们以纳米粒子的形式负载在多孔性载体上时，可以进一步提高催化活性和选择性。负载型催化剂不仅提高了贵金属的利用率，还增强了催化剂的稳定性和再生能力。将两种催化剂混合使用既可以结合各自的优势，提高催化效率、选择性和稳定性，又可以使两种催化剂相互协同配合，进一步提高催化效果。具体来说，两种催化剂具有不同的活性位点，这些活性位点可以共同作用于反应物（即废水中的难降解有机物），从而提高催化效率。且纳米金属氧化物催化剂和贵金属负载型催化剂可以相互稳定活性位点，这有助于延长催化剂的使用寿命，提高催化剂的稳定性。另外，混合后的催化剂可以改变反应路径，使反应更容易进行，减少副产物的生成。总之，本发明通过将两种催化剂混合使用，可以进一步增强对难降解有机物的分解能力，从而有助于进一步净化废水。

19、在本发明中，限定了纳米金属氧化物催化剂和贵金属负载型催化剂的质量比。这是因为若贵金属负载型催化剂过多或纳米金属氧化物催化剂过多，均可能导致反应路径不符合期望，进而影响催化效果，且当其中一种催化剂过多时，可能会对另一种催化剂的活性位点产生抑制，影响其催化性能。本发明通过限定两种催化剂间的质量比，可以优化反应路径，使催化氧化反应向期望的方向进行，且可以最大化地实现两种催化剂的协同作用，从而进一步提高催化性能。

20、优选地，所述絮凝剂的添加量为80-100ppm。

21、在本发明中，对絮凝剂的添加量作出了限定。在絮凝剂的添加量为80-100ppm，可以产生较大的絮体，絮体沉降速度快，这有助于提高后续沉淀分离效率。而当絮凝剂的添加量小于80ppm时，产生的絮体过小，沉降速度较慢，这会影响废水处理效率。当絮凝剂添加量大于100ppm时，过量的絮凝剂导致电荷反转过量的絮凝剂导致电荷反转，使得絮体容易上浮而不易沉降，影响处理效果。因而在本发明中，限定絮凝剂添加量为80-100ppm。

22、优选地，所述絮凝剂为聚合氯化铝和/或聚丙烯酰胺。

23、在本发明中，絮凝剂的选择是十分重要的，选择合适的絮凝剂需要综合考虑水质特性、絮凝剂类型、絮凝效果、成本、环境友好性等多方面因素。在本发明中，选择聚合氯化铝和/或聚丙烯酰胺作为絮凝剂，这两种絮凝剂相比于其他絮凝剂来说，絮凝效果好，且为环保型材料，不会对环境造成二次污染。

24、优选地，所述絮凝剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的混合。

25、优选地，所述向所述絮凝沉淀池加入絮凝剂，包括：向所述絮凝沉淀池加入聚合氯化铝，等待预设时间后，加入聚丙烯酰胺。

26、优选地，所述絮凝剂中聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的质量比为（30-20）：1。

27、优选地，所述絮凝剂中聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的质量比为25：1。

28、在本发明进一步的方案中对絮凝剂的种类进行了限定，即絮凝剂为聚合氯化铝（pac）和聚丙烯酰胺（pam）的混合。发明人在进行发明创造过程中发现，pac 和pam混合使用可以产生协同效用，提高絮凝效果，形成的絮体更容易沉降，从而可以提高对废水的处理效果。具体来说，pac作为无机高分子聚合物絮凝剂，吸附电中和作用指粒表面对异号离子，异号胶粒或链状离分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，这种吸附作用中和了它的部分电荷，减少了静电斥力，更容易与其它颗粒接近而互相吸附，形成絮体，这些絮体相对较小。而pam作为高分子絮凝剂，可以通过其长链结构将这些小絮体聚集，形成更大的絮体，这些大絮体更容易沉降和过滤，有利于提高废水处理效率。在本发明进一步的方案中还对两种絮凝剂的添加顺序进行了限制，即先添加聚合氯化铝，等待预设时间后，再加入聚丙烯酰胺。如上文描述，pac可以形成小絮体，pam可以将这些小絮体聚集形成大絮体。通过对两者添加顺序的限制，可以使pac首先发挥絮凝作用，形成较多的小絮体。然后利用pam将这些小絮体形成大絮体，从而可以提高两者的协同絮凝效果。在本发明进一步的方案中，对两者的质量比进行了限制。这是因为发明人通过研究发现，如果pac较少，可能会导致水中悬浮颗粒的电荷中和不充分，颗粒之间难以聚集，絮凝效果不佳，形成的小絮体较少，进而无法充分发挥pam的桥接作用（即通过其长链结构将这些小絮体聚集）。如果pac过多，则可能导致絮体过于松散，不易沉降，且可能会抑制pam的桥接效果。另外，从成本方面考虑，pac成本较低，pam成本较高。考虑到上述因素，本发明限制聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的质量比为（30-20）：1，并进一步限制为25:1，在这种配比下，pac和pam可以发挥良好的絮凝协同效果，提高絮凝效率，同时还可以起到降低成本的作用。

29、优选地，所述催化氧化处理的温度为50-70℃；

30、优选地，所述催化氧化处理的压力为1.15-1.25标准气压；

31、优选地，所述氧气的流量为10-15sccm。

32、在本发明中，通过选择合适的催化氧化温度、压力以及氧气流量，可以提高催化氧化效率，进而提高废水处理效率。

33、本发明还提供了一种用于实现上述废水处理方法的废水处理系统，该系统包括：沿废水流动方向依次设置的催化氧化反应器和絮凝沉淀池，所述絮凝沉淀池底部设置有排泥管。

34、在本发明中，废水在催化氧化反应器中进行催化氧化处理，以使废水中难降解的有机物转化为低毒性或无毒性的小分子化合物。然后，将废水引入絮凝沉淀池，利用絮凝沉淀池将废水中的色素、小分子化合物以及可能残留的部分难降解有机物进行絮凝沉淀，沉淀得到的沉淀物可以通过排泥管排出，由此，得到处理后的清水。

35、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

36、（1）本发明通过依次对废水进行催化氧化处理并进行絮凝沉淀，可以利用催化氧化处理将废水中难降解的有机物转化为低毒性或无毒性的小分子化合物，并将废水中的色素、小分子化合物以及可能残留的部分难降解有机物在絮凝剂的作用下絮凝沉淀，由此可以提高废水处理效果，实现对难降解有机物的有色废水的深度处理，保证废水达标排放；

37、（2）本发明的方法操作简单，易于实现工业化生产；

38、（3）本发明的方法经济效益好，成本低，具有较高的经济价值。