一种含非离子表面活性剂废水的处理方法 【技术领域】
本发明涉及一种有机化工废水的处理方法，进一步说是含非离子表面活性剂(NIS)废水的处理方法。
背景技术
非离子表面活性剂(NIS)是继阴离子表面活性剂之后用量很大，也很重要的表面活性剂。非离子表面活性剂具有较高的表面活性，其水溶液表面张力较低，临界胶束浓度也低于离子型表面活性剂，因此具有良好的乳化能力和洗涤作用。近年来我国非离子表面活性剂的产量大大增加。目前使用较多的主要是聚氧乙烯型和多元醇类表面活性剂，这些物质均属于生物难降解物质。
随着NIS用量的不断增加，大量NIS通过各种途径进入水体(如化工废水、印染废水等)，使水中的COD升高并产生大量稳定的泡沫，从而抑制有毒物质的降解。大量的泡沫还会使废水中的污泥难以沉降下来，进而影响废水净化设备的处理效率。
目前还没有NIS的环境质量标准和排放标准，但考虑到其对环境的不利影响，开发出有效的处理技术还是非常必要的。由于NIS的特殊性质，一般的废水处理方法如混凝、生化的处理效果均不理想；采用泡沫分离等物理方法虽然能达到从水中分离NIS的目的，但并没有破坏NIS的结构，处理并不彻底，泡沫分离后对浓缩相处理的成本依然很高；而湿式氧化等高级氧化方法能够彻底破坏NIS的结构，消除NIS地毒害作用，但处理成本相当昂贵，推广应用存在一定的困难。这样，开发出一种经济有效的针对NIS废水的处理方法就有着非常重要的意义。
铁屑微电解法是一种电化学氧化方法。铁屑(主要是铁碳合金)在电解质溶液中会形成大量的小原电池，其中铁为阳极，碳为阴极。电极反应如下：
阳极：
阴极：(酸性条件)
(碱、中性条件)
在此电极反应中，中间产物和最终产物均具有很高的化学活性，它们能和水中所含的诸多污染物作用，并通过化学反应，消除其毒性。
中国专利CN-1078959A中提到了一种铁碳絮凝床装置应用于厨房污水的研究。该发明设计了一种铁碳絮凝床，内装含碳铁屑和疏松材料颗粒，能够解决铁碳床易板结的问题。该发明主要针对厨房污水，厨房污水中的有机成份非常复杂，主要有动植物油、蛋白质、淀粉、离子型表面活性剂等。用此方法去除NIS废水中的NIS并不适用，因为此方法认为在处理过程中必须通入大量空气补充氧气，以加强接触，处理效果才明显。而NIS废水如果通入空气，将产生大量泡沫，操作难于控制，并且处理效果也并不因补充了氧气而得到改善。
此外，日本专利JP-10-128096A和JP-2001-96279A以及中国专利CN-1179488A、CN-1240768A、CN-1040016A以及CN-1068799A中也都采用了铁屑微电解的处理步骤，只是大都局限于电镀、印染废水的研究。
综上，就国内外当前的研究状况而言，还没有关于NIS废水处理方法的文献报道。同时根据前面的分析，现有的一些铁屑微电解处理技术直接应用于NIS废水的处理也还存在一些问题。因此，需要开发出一种经济适用的技术来实现对NIS废水的有效处理。
【发明内容】
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新的含非离子表面活性剂(NIS)废水的处理方法，在达到处理要求的同时，具有处理效率高、反应速度快、操作简便等优点，并易于实现工业化应用。
本发明采用铁屑微电解法对含非离子表面活性剂(NIS)废水进行处理，具体包括以下步骤：
a.将含非离子表面活性剂的废水在调节池内调节pH至0.5～3.5；
b.以上所述的废水经过调节pH后进入微电解反应器，停留10～60min，微电解反应器内装填粒度为20～100目的铸铁屑；
c.以上经过微电解反应器处理后废水进入沉淀槽，沉淀槽内加有碱液，以去除铁屑微电解处理过程中产生的Fe2+和Fe3+，并控制由沉淀槽排出的处理后的废水pH为7.0～9.0。
含NIS的废水其pH一般为7左右。在本发明的处理方法中，含NIS的废水在进行微电解反应时的pH应控制在0.5～3.5。pH较低时，微电解的处理效果较好。但pH过低，消耗的酸量较大。因此需要选择合适的pH，本发明的废水pH调节为0.5～3.5，优选为1.0～3.0。
本发明研究表明，微电解反应器内装填铸铁屑粒度越细，处理效果越好，但铁屑过细，则容易流失，且使铁屑床层的阻力增大。因此微电解反应器内的铁屑粒度应保持在20～100目，优选30～90目。铁屑一般选自铸铁屑，成分为铁碳合金。
本发明的处理方法中，含NIS的废水在微电解反应器内停留时间应控制在10～60min。用铁屑微电解法处理含NIS的废水时，随着停留时间的延长，NIS的去除率明显增加，但停留时间超过10min后，处理效率增加比较缓慢，当停留时间超过60min后，处理效果基本达到稳定。因此推荐NIS废水的停留时间为10～60min，优选20～50min。
含NIS的废水经过沉淀槽沉淀后出水的pH应控制在7.0～9.0。由于本发明主要针对生物难降解的NIS进行处理，之后还需要辅以生化处理装置。由于NIS废水在铁屑微电解处理后会引入一定量的铁离子和亚铁离子，而铁离子和亚铁离子会对后续的生化处理产生不利影响，因此需要在沉淀槽内加入碱液(一般为10％氢氧化钠溶液)去除铁离子和亚铁离子，并控制出水的pH在7.0～9.0，优选7.5～8.5。
将经铁屑微电解法处理后的废水排出沉淀槽后，排入后续的生化处理系统进行生化处理。生化处理采用通常的生化处理方法如活性污泥法、接触氧化法等。沉渣等积累到一定数量后集中处理，如填埋、焚烧等。
本发明采用铁屑微电解法作为非离子表面活性剂(NIS)废水处理的基本方法，这样可以通过较简单的步骤有效去除废水中的NIS。该方法处理效果稳定可靠、操作简便易行，处理效率高，对设备要求不高，成本较低，易于实现工业化应用。
经本方法处理，废水中NIS的去除率可以达到80.0％，有利于后续生化处理的顺利进行。经过铁屑微电解法处理及后续的生化处理等，含非离子表面活性剂的废水可以达到排放标准
【附图说明】
附图1为铁屑微电解处理非离子表面活性剂(NIS)废水工艺流程图
下面结合附图1说明本发明的详细过程：
由于含NIS废水pH的高低会对铁屑微电解的处理效果产生影响，pH较低时，处理效果较好，因此需要先将NIS废水的pH调至0.5～3.5，优选为1.0～3.0。可用普通的酸调节废水的pH值，如使用硫酸或磷酸等。NIS废水调至合适的pH后即可进入微电解反应器进行铁屑微电解处理。所使用的微电解反应器为通用的微电解反应器，一般为柱形结构，内部装填铸铁屑。铸铁屑的主要成份为铁碳合金，粒度要求在20～100目，优选为30～90目。废水在微电解反应器内停留一段时间后即可进入沉淀槽，随着废水停留时间的延长，处理效果也有所改善，但停留时间超过10min后，处理效果改善的，缓慢超过60min后，处理效果基本稳定，因此需要将NIS废水的停留时间控制在10～60min，优选为20～50min。设置沉淀槽的目的主要是去除铁屑微电解过程中产生的铁离子和亚铁离子。由于本发明主要针对废水中的NIS进行处理，要实现废水的达标排放，一般还要加上生化处理部分，铁离子和亚铁离子的存在会对生化处理产生不良影响，因此必须加以去除。沉淀槽内加入碱液，控制沉淀槽出水的pH在7.0～9.0，优选为7.5～8.5。经微电解法处理后的废水进入生化处理系统进行生化处理。生化处理系统可采用活性污泥法或接触氧化法。
【具体实施方式】
实施例1
取适量NIS废水(原水pH为7.0)，调节pH至3.5(用98％的浓硫酸调节pH)后进入铁屑微电解反应器，柱内装填粒径分布为20～100目的铸铁屑(市售)，其主要成份为铁碳合金。废水在铁屑微电解柱内处理10min后进入沉淀槽，向槽内加入一定量的碱液(10％NaOH溶液)去除Fe2+和Fe3+，并控制出水的pH为7.0。
经铁屑微电解处理，废水中NIS的去除率为82％。
实施例2
取适量NIS废水(原水pH为7.0)，调节pH至0.5(用98％的浓硫酸调节pH)后进入铁屑微电解反应器，柱内装填粒径分布为20～100目的铸铁屑(市售)，主要成份为铁碳合金。废水在铁屑微电解柱内停留60min后进入沉淀槽，向槽内加入一定量的碱液(10％NaOH溶液)去除Fe2+和Fe3+，并控制出水的pH为9.0。
经铁屑微电解处理，废水中NIS的去除率为99.5％。
对比例1
取适量NIS废水(原水pH为7.0)，调节pH至3.5(用98％的浓硫酸调节pH)后进入铁屑微电解反应器，柱内装填粒径分布为20～100目的铸铁屑(市售)，主要成份为铁碳合金。废水在铁屑微电解柱内停留6min后进入沉淀槽，向槽内加入一定量的碱液(10％NaOH溶液)去除Fe2+和Fe3+，并控制出水pH为9.0。
经铁屑微电解处理，废水中NIS的去除率为55％，未达到80％的预期处理效果。
对比例2
取适量NIS废水(原水pH为7.0)，不调pH直接进入铁屑微电解反应器，柱内装填粒径分布为20～100目的铸铁屑(市售)，主要成份为铁碳合金。废水在铁屑微电解柱内停留60min后进入沉淀槽，向槽内加入一定量的碱液(10％NaOH溶液)去除Fe2+和Fe3+，出水pH为9.0。
经铁屑微电解处理，废水中NIS的去除率为20.5％。
由此可知，如果不调NIS废水的pH就直接处理，处理效果很不理想。