一种含氮杂环化合物化工尾水的深度处理装置及其组合工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于废水深度处理工艺技术领域，涉及一种含氮杂环化合物化工尾水的深度处理装置及其组合工艺。
【背景技术】
[0002]含氮杂环化合物(NitrogenousHeteraromatic Compounds，NHCs)，是一类难降解有毒有害有机物，主要包括吡咯、环唑、吡啶、嘧啶、喹啉、嘌呤，是医药、农药、染料等精细化工行业广泛使用的中间体、原料或产品。生产NHCs产生的精细化工废水经过二级生化处理出水一般会残留氮杂环类难降解污染物，排放至外环境水体中会长期滞留，带来生态风险和生态危害。
[0003]目前，含氮杂环化合物废水处理工艺主要有:①物理化学法;②生物法;③高级氧化技术。物理化学法以絮凝为主，去除率低，产生的污泥量多，脱水困难，虽去除了有毒有害物质，但污染物从液相转移到了固相，仍需后续深度处理。高效降解菌株的筛选和培养为生物法处理难生化降解氮杂环化合物提供了理论基础，但菌株具有专一性，目前尚未发现可同时去除多种含氮杂环化合物的菌株，降解路径的复杂性和多样性导致水质成分更复杂，废水毒性更强。高级氧化技术能将有机物完全矿化，并具有反应速度快、无污染、适用范围广、成本低等优点，可有效处理含酚废水。高级氧化技术主要包括Fenton试剂氧化法、湿式氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法、超临界氧化法和电催化氧化法。迄今为止，已有少量利用高级氧化技术处理含氮杂环化合物废水的研究报道。Wallace等人以玻碳电极为工作电极，铂为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，0.1moI/L的H2SO4为支持电解质，釆用电化学法处理硝基三唑酮(ΝΤ0)，结果表明，在1.4V电压下，1.3g/L和6.5g/L的硝基三唑酮可在2h和
3.5h内完全去除，硝酸铵是唯一的溶液产物，其他产物C02、CO和N2O随气体从工作电极上逸出，电化学氧化可完全矿化酸性硝基三卩坐酬(L Wallace,et al.Electrochemical methodapplicable to treatment of wastewater from nitrotriazolone product1n,Environmental Science&Technology ,43(6) (2009) 1993-1998)。目前，针对含氮杂环化合物化工尾水的去除工艺较少，效果不佳，因此发展稳定有效的含氮杂环化合物化工尾水的深度处理方法具有十分重要的现实意义。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中含氮杂环化合物化工尾水的处理工艺去除效率低的不足，本发明提供了一种含氮杂环化合物化工尾水的深度处理装置及其组合工艺，本发明的装置在深度处理含氮杂环化合物化工尾水中运行稳定，处理成本低且操作简便，能够高效去除尾水中含氮杂环化合物。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]—种电化学氧化装置，包括电化学氧化反应池(1)、高压水栗(5)、电化学氧化反应器(2)、中转水箱(4)、连接电化学氧化反应器与中转水箱的导管(3)，所述的导管一端与电化学氧化反应器的阳极顶部焊接，另一端与中转水箱的顶部焊接，所述的电化学氧化反应池与中转水箱通过循环管(7)连接，循环管上设置有高压水栗(5)，电化学氧化反应池底部设置有出水管(6);所述的电化学氧化反应器由钛基体二氧化钌涂层的微孔管式膜电极作为阳极与穿孔的不锈钢阴极配套组成，阴阳极的间距为I?3厘米，所述的钛基体二氧化钌涂层的微孔管式膜电极的孔径为10?50微米。
[0007]优选地，上述电化学氧化装置还包括穿孔曝气管(8)和空气压缩机(9)，所述的电化学氧化反应池底部外接穿孔曝气管，穿孔曝气管连接空气压缩机。
[0008]本发明还提供一种含氮杂环化合物化工尾水的深度处理装置，依次由上述的电化学氧化装置、生物曝气滤池装置和电渗析装置组成，各装置之间通过设置有高压水栗的连接管连接。
[0009]本发明的电化学氧化装置中的电化学氧化反应器成套垂直放置在反应池中，废水可直接通过穿孔的不锈钢阴极表面的孔进入反应器内部进行反应，从而提高了反应效率，无需通过水栗将废水抽入阴阳极中间的反应腔内进行反应，再抽出反应腔;使用孔径为10?50微米的钛基体二氧化钌涂层的管式膜电极作为阳极，增大的孔径的提高了传质效率，增强了污染物去除率。
[0010]生物曝气滤池装置包括生物曝气滤池和水池，生物曝气滤池内有生物陶粒，陶粒粒径为6?8毫米，生物曝气滤池顶部设有溢流水槽，底部外接穿孔曝气管，水池与滤池底部由设置有高压水栗的连接管连接。
[0011]电渗析装置包括浓水室、极水室、淡水室三个水槽以及各自连接的三个水栗、转子流量计、电控柜，连接管路。
[0012]进一步地，本发明还提供基于上述电化学氧化装置的一种深度处理含氮杂环化合物化工尾水的组合工艺，包括以下步骤:
[0013]步骤1、采用电化学氧化法对尾水进行预处理，采用上述电化学氧化装置，首先打开空气压缩机通过曝气管路开始曝气，将含氮杂环化合物化工尾水注入电化学氧化反应池中，浸没电极反应器，曝气后控制电流和电压，尾水在电化学氧化反应器中进行电化学氧化反应后经阳极表面的微孔进入阳极腔内，随后经导管通过高压水栗循环至中转水箱中，再经反应池底部的循环管循环至反应池中；
[0014]步骤2、在步骤I处理后的尾水中加入亚硫酸钠，脱去水中残留的双氧水；
[0015]步骤3、利用生物曝气滤池对脱双氧水后的尾水进行生化处理，尾水通过溢流槽进入水池中，再由底部的高压水栗循环至生物曝气滤池；
[0016]步骤4、采用电渗析工艺对步骤3的出水进行脱盐处理。
[0017]优选地，步骤I中，控制电流为200?300A，电压为3.0?4.0V;高压水栗的工作周期为10?30分钟，每次工作时间为5?10分钟;尾水电化学氧化循环处理时间为24?48小时。
[0018]优选地，步骤3中，高压水栗的工作周期为2?3小时，每次工作时间为10?20分钟；尾水生物曝气处理循环处理时间为24h。
[0019]优选地，步骤4中，电渗析处理的电压为1?40V。
[0020]本发明采用高通量的钛基微滤管式膜电极，并构建电化学/膜耦合过滤体系，实现了利用电化学氧化对含氮杂环特征有机污染物的有效去除，解决了电化学氧化中扩散瓶颈的问题。同时利用高盐分废水的高电导率特性，在较低电压下实现有机物的高效降解，达到高盐分、含氮杂环有机物的农药生产尾水毒性高效削减的目的，悬浮物的去除率可达到90%以上，COD去除率为50%?60%，三唑类含氮杂环化合物的去除率达到85%?95%以上，出水pH = 7.0?7.5。本发明的无机管式膜电极系统在传统的板式电化学反应器基础上进行改进，将微孔管式膜电极作为阳极置于反应器中间，并用穿孔不锈钢管作为阴极将其包围，通过高压水栗产生定向流动。由于传质速率加快，废水中的含氮杂环化合物在阳极表面的二氧化钌活性层上发生瞬间的电化学氧化反应，含氮杂环化合物会开环生成小分子酸，从而得到降解。
[0021 ]经过电化学氧化后的废水首先通入亚硫酸钠脱去双氧水，防止双氧水使生物曝气滤池中的异养型微生物失活。生化系统采用生物曝气滤池工艺，加以人工强制曝气，代替了自然透风;采用6-8mm的生物陶粒为填料，具有粒径小、比表面积大的特点，明显增加微生物浓度;采用生物处理与过滤处理联合方式，省去了二次沉淀池;采用反冲洗的方式，避免了堵塞的可能，同时改善了生物膜的活性，采用生物膜加生物絮体联合处理的方式，同时发挥了生物膜法和活性污泥法的优点，经过生化工艺处理后废水水质COD < 70mg/L，SS < 5m