吸附-生物氧化降解去除石油化工废水难降解有机物的装置

摘要

本发明公开了一种吸附-生物氧化降解去除石油化工废水难降解有机物的装置。该装置由进水口、安装槽、多功能吸附板、反应器主体、出水口组成；进水口和出水口分别分布在反应器主体的左器壁和右器壁，两个相邻的安装槽交错分布在反应器主体的前器壁和后器壁上，最左侧安装槽距左器壁的距离为15cm；在同一器壁上每两个安装槽之间的距离为30cm；多功能吸附板在反应器主体的内部，安装于安装槽上；多功能吸附板的宽度为反应器主体宽度的六分之五。本发明的有益效果是，该装置对石油化工废水进行处理时效率高、成本低、操作简单。

说明书

技术领域

本发明属于石油化工废水的处理技术领域，具体涉及吸附-生物氧化降解去除石油化工废 水难降解有机物的装置。

背景技术

石油化工废水具有成份复杂、味臭色浊、有机物和盐分浓度高、强碱性、难于生物降解 等特点。煤化工废水是一种典型的石油化工废水，在煤化工废水中除含有氨氮、硫氰化物、 硫化物、氰化物等数十种无机物外，还含有酚类、单环及多环芳香族化合物、含氮、硫、氧 的杂环化合物、吡啶、咔唑、联苯等多种有机化合物，对水体-水生植物-水生动物及人体健 康危害严重。目前国内处理煤化工废水的技术主要采用生化法，工艺路线基本遵行“物化预 处理+A/O生化处理+物化深度处理”。吸附-生物降解作为一种联合水处理技术在污水的处理 中占有重要作用。目前吸附有机污染物最常用的吸附材料可分为物理吸附材料，化学吸附材 料和生物吸附材料。其中，物理吸附材料有活性炭、分子筛、沸石、活性白土和粘土矿石等 具有高比表面积的固体，具有脱出效率高、富集功能强的优点，但也存在稳定性差、容易脱 附、易受温度变化影响等不足。化学吸附材料主要包括硅胶、合成纤维、树脂、利用生物化 学以及高分子合成的分子印迹聚合物等。常用的生物吸附材料有阔叶植物，真菌、土壤和水 中的微生物等。但是，目前还缺少针对煤化工废水难降解有机物处理的吸附材料。

在微生物降解有机物的过程中，需要氮和磷营养元素的参与，通常情况下企业排放的废 水中所含有的氮和磷等营养元素无法满足微生物的要求，然而具有缓释氮和磷功能的吸附剂 可以满足这一要求。但是，目前还缺少针对氮和磷营养失衡难降解有机废水处理的吸附材料。 同时，为增强吸附剂对高浓度石油化工废水中难降解有机物处理的效果，需要开发新型的吸 附反应器。同时，将反应器的开发和与之相匹配的吸附材料制备相结合进行，使吸附材料的 吸附效率得到充分发挥是目前研究的重点之一。目前，还缺少将反应器的开发和与之相匹配 的吸附材料制备相结合方面的研究。

发明内容

本发明的目的是提供吸附-生物氧化降解去除石油化工废水难降解有机物的装置。本发明 的具体内容如下：

吸附-生物氧化降解去除石油化工废水难降解有机物的装置由进水口(1)、安装槽(2)、 多功能吸附板(3)、反应器主体(4)、出水口(5)组成。进水口(1)和出水口(5)分别分 布在反应器主体(4)的左器壁和右器壁，两个相邻的安装槽(2)交错分布在反应器主体(4) 的前器壁和后器壁上，最左侧安装槽距左器壁的距离为15cm；在同一器壁上每两个安装槽之 间的距离为30cm；多功能吸附板(3)在反应器主体(4)的内部，安装于安装槽(2)上。 多功能吸附板(3)的宽度为反应器主体(4)宽度的六分之五。

其中，所述多功能吸附板由如下方法制备：

(1)将100mL浓度为0.35mol/L的NH₄HCO₃溶液和100mL浓度为0.62mol/L的 NH₄H₂PO₄混合均匀，得到混合液A1，然后用浓度为0.01mol/L的NH₄OH溶液和浓度为 0.01mol/L的盐酸溶液调节混合液A1的pH值为9.0，得混合液A；

(2)将200mL混合液A在搅拌条件下缓慢滴加到300mL浓度为0.025mol/L的Ca(NO₃)₂溶液中，得到混合液B；

(3)向混合液B中逐滴加入浓HNO₃至澄清，得到混合液C；

(4)用浓度为0.01mol/L的NaOH溶液和浓度为0.01mol/L的盐酸溶液调节混合液C的pH 值为3.5，得到混合液D；

(5)向混合液D中加入100mL浓度为1.1mol/L的NH₄Cl水溶液，混合均匀后得到混合 液E；

(6)向混合液E中加入50mL浓度为0.15mol/L的乙二胺四乙酸钙钾溶液，混合均匀后得 到混合液F；

(7)将60mL质量分数为47％的尿素水溶液置于43℃水浴中恒温35分钟得到混合液G； 将10mL质量分数为33％的甲醛水溶液置于43℃水浴中恒温35分钟得到混合液H；

(8)向混合液G中在1000r/min搅拌条件下滴加浓度为0.01mol/L的NaOH溶液和浓度为 0.005mol/L的HCl溶液，使溶液的pH值为7.2～7.4，得到混合液I；

(9)将混合液H在1000r/min搅拌条件下加入到混合液I中，然后置于43℃水浴中在 1000r/min条件下搅拌90～100分钟，得到混合液J；

(10)向混合液J中在1000r/min搅拌条件下滴加浓度为0.01mol/L的NaOH溶液和浓度 为0.005mol/L的HCl溶液，使溶液的pH值为3.7～3.9，然后置于38℃水浴中在1000r/min条 件下搅拌90～100分钟，得到混合液K；

(11)将1600mL去离子水在1000r/min搅拌条件下滴加到混合液K中，然后在1000r/min 条件下搅拌8min，得到混合液L；

(12)将200mL质量分数为11.5％的苯乙烯氯仿溶液、40mL质量分数为9.5％的二乙烯 苯氯仿溶液和40mL质量分数为1.5％的偶氮二异丁腈氯仿溶液充分混合，得到混合液M；

(13)将60mL混合液L在1000r/min搅拌条件下滴加到混合液M中，然后在1000r/min 条件下搅拌8min，得到混合液N；

(14)将60mL混合液F在1000r/min搅拌条件下滴加到混合液N中，然后在1000r/min 条件下搅拌8min，得到混合液O；

(15)将蒸馏水喷射入装有液氮的容器中快速冷冻制作冰球颗粒，用筛网筛分后选取粒 径尺寸范围为50～100μm的冰球颗粒待用；

(16)将步骤(15)中筛选过的冰球颗粒置于模具模腔内并压实；

(17)将混合液O浇注到步骤(16)得到的模具中，并一同放入液氮中冷冻定型6小时， 取出脱模后获得固态混合物；将该固态混合物真空冷冻干燥去除氯仿和冰球颗粒后得到能够 缓慢释放氮和磷元素的吸附板；

(18)将步骤(17)得到的吸附板在石油烃降解菌培养液中培养24h，将石油烃降解菌 吸附固定在该多功能吸附板上，其中石油烃降解菌培养液的含菌量为5×10¹⁰CFU/ml，培养液 的组成为：NH₄NO₃：2.0g.L^-1，NaCl：10.5g.L^-1，KH₂PO₄：2.5g.L^-1，FeCl₃：0.10g.L^-1，MgSO₄：3.5g.L^-1， CaCl₂.2H₂O：0.15g.L^-1；

(19)将步骤(18)得到的吸附板取出风干，即可得到多功能吸附板。

本发明的有益效果是，该装置对石油化工废水进行处理时效率高、成本低、操作简单。

附图说明

附图1是吸附-生物氧化降解去除石油化工废水难降解有机物的装置的示意图。附图1中 1为进水口，2为安装槽，3为多功能吸附板，4为反应器主体，5为出水口。

具体实施方式

实施例

(1)吸附-生物氧化降解去除石油化工废水难降解有机物的装置的制备过程如下：

装置的反应器主体为有机玻璃板制作而成，池长为105cm，宽为30cm，高为60cm。进 水口直径1cm，进水口中心点位于左侧面垂直中心线上，且距离顶点5cm处。安装槽为宽度 3cm的条形凹槽，间隔布置在前后两侧板面上，左侧开始第一个安装槽距离左侧板面15cm， 位于后板面，第二个安装槽距离左侧板面30cm，位于前板面。多功能吸附板长为45cm，宽 为25cm，厚为2cm，从池底端开始固定于安装槽上。出水口直径1cm，出水口中心点位于右 侧面垂直中心线上，且距离底部的距离为5cm。

(2)多功能吸附板由如下过程制备：

将100mL浓度为0.35mol/L的NH₄HCO₃溶液和100mL浓度为0.62mol/L的NH₄H₂PO₄混合均匀，得到混合液A1，然后用浓度为0.01mol/L的NH₄OH溶液和浓度为0.01mol/L的盐 酸溶液调节混合液A1的pH值为9.0，得混合液A；将200mL混合液A在搅拌条件下缓慢 滴加到300mL浓度为0.025mol/L的Ca(NO₃)₂溶液中，得到混合液B；向混合液B中逐滴加 入浓HNO₃至澄清，得到混合液C；用浓度为0.01mol/L的NaOH溶液和浓度为0.01mol/L的 盐酸溶液调节混合液C的pH值为3.5，得到混合液D；向混合液D中加入100mL浓度为 1.1mol/L的NH₄Cl水溶液，混合均匀后得到混合液E；向混合液E中加入50mL浓度为 0.15mol/L的乙二胺四乙酸钙钾溶液，混合均匀后得到混合液F；

将60mL质量分数为47％的尿素水溶液置于43℃水浴中恒温35分钟得到混合液G；将 10mL质量分数为33％的甲醛水溶液置于43℃水浴中恒温35分钟得到混合液H；向混合液 G中在1000r/min搅拌条件下滴加浓度为0.01mol/L的NaOH溶液和浓度为0.005mol/L的HCl 溶液，使溶液的pH值为7.2～7.4，得到混合液I；将混合液H在1000r/min搅拌条件下加入到 混合液I中，然后置于43℃水浴中在1000r/min条件下搅拌90～100分钟，得到混合液J；向 混合液J中在1000r/min搅拌条件下滴加浓度为0.01mol/L的NaOH溶液和浓度为0.005mol/L 的HCl溶液，使溶液的pH值为3.7～3.9，然后置于38℃水浴中在1000r/min条件下搅拌90～100 分钟，得到混合液K；将1600mL去离子水在1000r/min搅拌条件下滴加到混合液K中，然 后在1000r/min条件下搅拌8min，得到混合液L；

将200mL质量分数为11.5％的苯乙烯氯仿溶液、40mL质量分数为9.5％的二乙烯苯氯仿 溶液和40mL质量分数为1.5％的偶氮二异丁腈氯仿溶液充分混合，得到混合液M；

将60mL混合液L在1000r/min搅拌条件下滴加到混合液M中，然后在1000r/min条件下 搅拌8min，得到混合液N；

将60mL混合液F在1000r/min搅拌条件下滴加到混合液N中，然后在1000r/min条件下 搅拌8min，得到混合液O；

将蒸馏水喷射入装有液氮的容器中快速冷冻制作冰球颗粒，用筛网筛分后选取粒径尺寸 范围为50～100μm的冰球颗粒置于模具模腔内并压实；将混合液O浇注到模具中，并一同 放入液氮中冷冻定型6小时，取出脱模后获得固态混合物；将该固态混合物真空冷冻干燥去 除氯仿和冰球颗粒后得到能够缓慢释放氮和磷元素的吸附板；

将吸附板在石油烃降解菌培养液中培养24h取出风干，即可得到多功能吸附板。

(3)降解实验

运用本发明得到的装置对石油化工废水进行了吸附-生物降解试验，结果表明该装置能够 高效去除石油化工废水中的多种难降解有机化合物，当进水COD为724mg/L时，处理后出 水中的COD能降低到49mg/L以下。