一种高浓度液晶废水一体化处理方法与流程

本发明属于化工生产废水处理技术领域，涉及一种高浓度液晶废水一体化处理方法，基于fenton预处理-sbr-tio2/活性炭光催化氧化-微波消解污泥新型组合工艺来处理高浓度液晶废水及处理过程中产生的污泥。

背景技术：

随着信息产业和电子工业的快速发展，液晶显示器被越来越广泛地应用于电视、移动电话、仪表等领域。单体液晶采用化学合成方法生产，产生的废水中有机污染物浓度高、成分复杂、毒性大，且难以被微生物降解，液晶废水中的主要污染物有十二烷基葡糖糖苷(95％)、烯烃、表面活性剂(邻苯二甲酸二丁酯)、增塑剂(全氟辛酸)及乙醇，其中表面活性剂及增塑剂是强致癌物，对生物有强烈的抑制作用和毒害作用，且在生物体内代谢慢，存留时间长，高浓度液晶废水的未达标排放会对水环境、土壤环境和生态环境造成破坏。国内的七大水系中均不同程度地检测到了表面活性剂及增塑剂，尤为可怕的是人体血液中也检测到了这种污染物，甚至在新生儿血液中也发现了这类污染物。

目前，处理高浓度液晶化工废水的方法是fenton氧化组合工艺，如：fenton预处理+水解酸化+好氧+超滤反渗透组合工艺、fenton预处理+水解酸化+臭氧氧化+好氧+微滤+消毒、fenton氧化+厌氧+超滤、fenton氧化+超滤+反渗透+脱盐等，在采用上述方法处理高浓度液晶化工废水时，均忽视了对污泥的安全处置。现有方法在采用fenton氧化预处理高浓度液晶化工废水时，会产生大量铁泥(主要成分为fe(oh)3沉淀)，铁泥属于危险废弃物，排放未经处理的铁泥会对环境造成污染。因此，设计一种fenton-sbr-tio2/活性炭-微波消解新型组合工艺，实现高浓度液晶废水和污泥的同时处置。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计一种绿色、节能、高效的fenton预处理-sbr-tio2/活性炭光催化氧化-微波消解污泥新型高浓度液晶废水一体化处理方法，研究并优化各工段的处理参数，为高浓度液晶废水的彻底处理提供技术支持。

为了实现上述目的，本发明处理高浓度液晶废水的具体过程为：

(1)在调节池中，用浓度为31％的hcl和自来水对高浓度液晶废水进行ph和cod浓度的调整，调整后出水cod浓度控制在150000mg/l以下，ph约为3；

(2)调节池出水进入fenton反应器进行反应，反应时间为30～60min，反应结束后，将反应后的溶液引入ph调节池调节ph值到7左右，静止2～3h后上清液进入sbr反应器；进入sbr反应器的上清液与活性污泥的比值为1:3～1:1，曝气反应18～22h后停止曝气，再自然沉降2-3h，将上清液排放到tio2/活性炭光催化反应器中，接通紫外光源，启动光催化反应，水力停留时间为2～3h，液晶废水的cod浓度由150000mg/l降为42mg/l，其中tio2/活性炭用量为5～10g/l；

(3)fenton反应器产生的铁泥及sbr反应器产生的少量污泥进入微波消解炉中干燥消解，微波辐射功率为300～400w，微波辐射时间为20～40min，实现浓度液晶废水一体化处理。

本发明所述fenton反应器附带fenton试剂加药泵，fenton试剂中fe²⁺：h2o2质量浓度比为1:3～1:7，fe²⁺的浓度为40～80mg/l。

本发明所述活性污泥为取自某污水处理厂曝气池的活性污泥，进入sbr反应器的污泥浓度为3500～4500mg/l，污泥沉降比为40～50。

本发明所述tio2/活性炭催化剂为实验室自制，具体制备工艺流程如下：

①采用质量分数为5～10％的hcl和5～10％的naoh依次对商售粒径为0.2～0.5mm的椰壳活性炭进行表面预处理1～2h，然后捞出活性炭并用自来水清洗3～5次，最后将清洗干净的活性炭颗粒转移到微波炉中在功率200～300w下活化和烘干；

②采用加热溶解的方法制备质量分数为1～2％的聚乙烯醇溶液1～2l，然后将5gtio2粉末超声分散在质量分数为1～2％的聚乙烯醇溶液中，超声时间为30～60min，得到tio2-聚乙烯醇混合溶液；

③将步骤①处理后的活性炭投入到步骤②制备的tio2-聚乙烯醇混合溶液中继续超声30～60min，然后沥干取出活性炭，置入80～100℃的烘箱中烘干，密封保存备用；其中tio2选用商售p25tio2。

本发明在fenton反应器中产生的污泥经微波消解后，干燥消解后污泥重量缩减到原来的1/4，主要成分为fe(oh)3沉淀，能作为其他行业的原材料，实现危险废弃物铁泥的缩量化、无害化及减容化处置。

本发明的工作原理为：液晶废水中的主要污染物十二烷基葡糖糖苷与表面活性剂易被fenton试剂氧化降解成小分子有机酸，小分子有机酸经sbr工艺被好氧生物降解成co2和h2o，残留的痕量污染物及水体中的细菌等微生物通过tio2/活性炭光催化反应去除，出水水质符合污水排放一级a标准，可满足园区生产或生活使用，实现了水资源的循环使用；而fenton反应产生的铁泥及sbr工艺产生的少量污泥直接经微波消解，得到含铁量高副产品，实现了危险废弃物处置的缩量化、无害化及资源化。

本发明与现有技术相比，其工艺简单新颖，操作方便，成本低，能耗少，运行安全稳定，cod去除效率高，铁泥资源化处理效果好。

附图说明：

图1为本发明实施例fenton-sbr-tio2/活性炭-微波消解污泥新型组合工艺处理高浓度液晶废水的技术路线图。

图2为本发明实施例高浓度液晶废水经fenton-sbr-tio2/活性炭联合工艺各工段对cod的去除情况。

图3为本发明实施例产生的污泥(主要为铁泥)经微波消解后的重量变化情况。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

本实施例处理高浓度液晶废水的具体过程为：

(2)在调节池中，用浓度为31％的hcl和自来水对高浓度液晶废水进行ph和cod浓度的调整，调整后出水cod浓度控制在150000mg/l以下，ph约为3；

(2)调节池出水进入fenton反应器(图1中芬顿反应器)进行反应，反应时间为30～60min，反应结束后，将反应后的溶液引入ph调节池调节ph值到7左右，静止2～3h后上清液进入sbr反应器；进入sbr反应器的上清液与活性污泥的比值为1:3～1:1，曝气反应18～22h后停止曝气，再自然沉降2-3h，将上清液排放到tio2/活性炭光催化反应器中，接通紫外光源，启动光催化反应，水力停留时间为2～3h，液晶废水的cod浓度由150000mg/l降为42mg/l，其中tio2/活性炭用量为5～10g/l；

(3)fenton反应器产生的铁泥及sbr反应器产生的少量污泥进入微波消解炉中干燥消解，微波辐射功率为300～400w，微波辐射时间为20～40min，实现浓度液晶废水一体化处理。

本实施例所述fenton反应器附带fenton试剂加药泵，fenton试剂中fe²⁺：h2o2质量浓度比为1:3～1:7，fe²⁺的浓度为40～80mg/l。

本实施例所述活性污泥为取自某污水处理厂曝气池的活性污泥，进入sbr反应器的污泥浓度为3500～4500mg/l，污泥沉降比为40～50。

本实施例所述tio2/活性炭催化剂为实验室自制，具体制备工艺流程如下：

①采用质量分数为5～10％的hcl和5～10％的naoh依次对商售粒径为0.2～0.5mm的椰壳活性炭进行表面预处理1～2h，然后捞出活性炭并用自来水清洗3～5次，最后将清洗干净的活性炭颗粒转移到微波炉中在功率200～300w下活化和烘干；

②采用加热溶解的方法制备质量分数为1～2％的聚乙烯醇溶液1～2l，然后将5gtio2粉末超声分散在质量分数为1～2％的聚乙烯醇溶液中，超声时间为30～60min，得到tio2-聚乙烯醇混合溶液；

③将步骤①处理后的活性炭投入到步骤②制备的tio2-聚乙烯醇混合溶液中继续超声30～60min，然后沥干取出活性炭，置入80～100℃的烘箱中烘干，密封保存备用；其中tio2选用商售p25tio2。

本实例采用fenton-sbr-tio2/活性炭-微波消解污泥新型组合工艺处理高浓度液晶废水，首先研究fenton、sbr及tio2/活性炭光催化降解三个工段对液晶废水cod的去除情况，然后考察微波消解工艺对产生的铁泥资源化处置情况。

实施例1：fenton-sbr-tio2/活性炭-微波消解污泥新型组合工艺处理高浓度液晶废水

本实施例选取某化工厂产生的液晶废水，其cod浓度高达300000mg/l，ph值为5～6，为提高fenton反应的安全性和高效性，液晶废水进入fenton反应器之前先经调节池进行水质调节，使进入fenton反应器的废水cod浓度在150000mg/l，ph在3左右；废水在fenton反应器中氧化约30～60min后停止反应并分离上清液和铁泥，铁泥经微波消解后资源化回收，上清液出水经ph调节后进入sbr反应器，在sbr反应器中反应20h左右停止反应，静止一段时间后上清液进入tio2/活性炭光催化反应器同时进行光催化氧化降解残留的污染物和杀菌消毒处理，水力停留时间约2h，出水可在园区或车间回用。

实施例2：高浓度液晶废水中cod的去除情况

本实施例在实施例1的高浓度液晶废水经fenton-sbr-tio2/活性炭光催化联合工艺后，各工段对cod的去除情况如图2所示，从图中可以看出，液晶废水经过fenton氧化预处理60min后，cod浓度从150000mg/l降为2800mg/l，该阶段cod去除率高达98％；接下来fenton出水进入sbr单元处理20h，cod浓度从2800mg/l降为512mg/l，该阶段cod去除率约为82％；最后sbr出水进入tio2/活性炭光催化反应器反应2h，cod浓度从512mg/l降为42mg/l，cod水质指标低于国家污水排放的一级a标准(cod为50mg/l)，同时，该阶段的紫外光及光催化反应对水中的有害细菌起到有效的杀菌消毒的作用。

实施例3：产生的污泥(主要为铁泥)经微波干燥后的重量变化情况

本实施例将实施例1fenton预处理及sbr两工段产生的污泥浓缩后进入微波炉进行干燥，污泥的重量随微波消解时间的变化趋势如图3所示，由该图可以看出，在前20min内，污泥重量随微波消解时间的增大而急剧下降；在20～30min间，污泥重量随微波消解时间的延长而趋于平稳，30min后污泥重量基本不变，这说明污泥被干燥彻底，污泥由原先的100g变为24g；污泥在微波干燥的过程中，水分和一部分污泥以水蒸气和灰分的形式挥发掉，剩余的成分主要是fe(oh)3，同时污泥中的细菌可被微波杀菌消毒，实现在污泥的缩量化、资源化和无害化处理。