处理石油化工有机废水的下降式吸附-生物降解转盘

摘要

本发明公开了处理石油化工有机废水的下降式吸附-生物降解转盘。该转盘由转盘骨架、转轴、固定支架、多孔吸附板、反应器主体、进水口、出水口组成；反应器主体的底部为光滑半圆弧；进水口在反应器主体的左池壁，出水口在反应器主体的右池壁，固定支架的左端和右端分别在反应器主体左池壁和右池壁的上方8cm处；转盘骨架由不锈钢圆环和6根支撑轴组成，支撑轴与转轴在同一平面内；转盘骨架和转轴相连，安装于固定支架上；多孔吸附板安装于转盘骨架的内部，可以随转盘骨架一起转动。本发明的有益效果是，该吸附-生物降解转盘对石油化工有机废水进行处理时效率高、成本低、操作简单。

说明书

技术领域

本发明属于有机废水的处理技术领域，具体涉及处理石油化工有机废水的下降式吸附- 生物降解转盘。

背景技术

石油化工有机废水涉及能源、矿产、化工等多个行业，煤化工废水是一种典型的石油化 工有机废水，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。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。目前国内处理石油化工有机废水 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，目前还缺少针对高浓 度有机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，需要磷营养元素的参与，煤化工废水中所含有的磷无法 满足微生物的要求，但是具有缓释磷功能的吸附剂可以满足这一要求。为增强吸附剂对煤化 工废水进行深度处理的效果，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处理石油化工有机废水的下降式吸附-生物降解转盘。本发明的具体 内容如下：

处理石油化工有机废水的下降式吸附-生物降解转盘由转盘骨架(1)、转轴(2)、固定支 架(3)、多孔吸附板(4)、反应器主体(5)、进水口(6)、出水口(7)组成。反应器主体(5) 的底部为光滑半圆弧。进水口(6)在反应器主体(5)的左池壁，出水口(7)在反应器主体 (5)的右池壁，固定支架(3)的左端和右端分别在反应器主体(4)左池壁和右池壁的上方 8cm处；转盘骨架(1)由不锈钢圆环和6根支撑轴组成，支撑轴与转轴(2)在同一平面内； 转盘骨架(1)和转轴(2)相连，安装于固定支架(3)上；多孔吸附板(4)安装于转盘骨 架(1)的内部，可以随转盘骨架(1)一起转动。

其中，所述多孔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；

(8)将60mL混合液F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O；

(9)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；

(10)将步骤(9)中筛选过的冰球颗粒置于模具模腔内并压实；

(11)将混合液O浇注到步骤(10)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 缓慢释放磷元素的吸附板；

(12)将步骤(11)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；

(13)将步骤(12)得到的吸附板取出风干，即可得到多孔吸附板。

本发明的有益效果是，该吸附-生物降解转盘对石油化工有机废水进行处理时效率高、成 本低、操作简单。

附图说明

附图1是处理石油化工有机废水的下降式吸附-生物降解转盘的示意图。附图1中1为转 盘骨架，2为转轴，3为固定支架，4为多孔吸附板，5为反应器主体，6为进水口，7为出水 口。

具体实施方式

实施例

(1)处理石油化工有机废水的下降式吸附-生物降解转盘的制备过程如下：

吸附-生物降解转盘的反应器主体为有机玻璃制作，长为120cm，宽为60cm，高为50cm， 其底部为直径60cm的光滑半圆弧。固定支架为不锈钢管，直径3cm，固定于左右两侧池壁 的垂直中心线上，距池壁上方的距离为8cm，固定支架长度为120cm。转盘骨架为不锈钢圆 环，直径55cm，内部均匀安装6根支撑轴，圆环为厚度0.5cm薄片，支撑轴为直径3cm不 锈钢棒，其与转轴在同一平面内相连。多孔吸附板固定于转盘骨架上，随转盘运行。转盘骨 架、转轴和吸附盘组成的转盘在固定支架上每间隔60cm安装一个。进水口直径8mm，其中 点位于左侧池壁处置中心线上，距顶部的距离为5cm；出水口直径8mm，其中点位于右侧 池壁处置中心线上，距底部的距离为5cm。

(2)多孔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F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，即可得到多孔吸附板。

(3)降解实验

运用本发明得到的吸附-生物降解转盘对石油化工废水进行了吸附-生物降解试验，结果 表明该吸附-生物降解转盘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643mg/L时，处理后出水中的COD能降低到59mg/L以下。