一种水基切削废液的资源化处理方法及其产物和应用

技术领域

本发明属于废水处理的技术领域，具体涉及一种水基切削废液的资源化处理方法及其产物和应用。

背景技术

切削液是在机械加工过程中，用于润滑、冷却、清洗加工工具和部件，提高产品质量、减少机具损耗。切削液是由多种添加剂混合而成的润滑剂，按照加工工艺要求分为侧重润滑性的油基切削液和侧重冷却性的水基切削液。水基切削液性状随着切削液的配方的不同而出现差异，其中不仅含有大量的矿物油，还存在难降解的高分子有机物等，化学性质稳定，但水基切削液废液的油水分离难度大，毒性高，COD

目前，切削液废液的处理方法可分为物理法、化学法和生物法。物理法如吸附法利用吸附剂的多孔及巨大比表面积的特征，对切削液的油分及有机物进行物理吸附和化学吸附，但吸附容量有限，且利用后的吸附剂回收成本高，形成二次污染。化学法如电化学法通过向切削液废液中施加电流使废水中的污染物产生物理化学反应达到净化作用，但电能消耗过大，成本高，且存在一定的危险性。生物法如活性污泥法，利用微生物的新陈代谢分解有机物转化为无机盐的过程，但切削液废液毒性高，COD

发明内容

基于现有技术存在的为问题，本发明的一个目的是提供一种水基切削废液的资源化处理方法。该资源化处理方法使水基切削废液成功进行无害化处理，得到资源化产物为复合碳源，且降低了复合碳源中的COD，其可进一步用于反硝化系统中协同处理硝酸盐废水。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种水基切削废液的资源化处理方法，包括如下步骤：

(1)使水基切削废液进行酸析处理后静置；

(2)使(1)静置所得下层处理液在芬顿试剂的作用下反应、静置、过滤；

(3)使(2)过滤所得滤液混合氮源和磷源后，进行水解酸化处理，获得资源化产物。

步骤(1)中

优选地，所述酸析处理前包括采用盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、草酸中的一种或多种控制所述水基切削废液为酸性的步骤。

优选地，控制所述水基切削废液的pH为1.0～6.0时进行酸析处理；优选为1.0～3.0；进一步优选为1.5～2.5。

根据一个具体且优选的实施方式，所述静置在分液漏斗中进行，利于下层处理液的收集和下一步处理。

进一步地，所述静置的时间为6h以上，可以为6h、10h、14h、18h、24h、28h、32h、36h、40h、44h、48h、72h，也可以根据分层情况继续延长静置的时间。

更进一步地，可以将酸析处理后的混合物静置过夜。

步骤(2)中

优选地，所述步骤(2)的具体操作为：控制(1)静置所得下层处理液的pH为2.5～4.0后加入芬顿试剂搅拌反应，随后控制体系的pH为4.0～8.0，静置沉淀后过滤。

优选地，所述芬顿试剂包括双氧水和含有Fe

进一步地，所述含有Fe

根据一些实施方式，所述双氧水的投加体积量占(1)中水基切削废液体积的0.5～3％；优选为0.5～2％；进一步优选为0.5～1％。

优选地，所述双氧水中H

根据一些实施方式，所述铁盐中的Fe

进一步，所述铁盐中的Fe

更进一步地，所述铁盐中的Fe

优选地，用于控制(1)静置所得下层处理液和所述体系的pH的物质为无机碱盐，可选择的有氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、醋酸钠等。

优选地，所述反应在搅拌的状态下进行，促进芬顿反应的充分进行，提高反应效率。

根据一些实施方式，所述反应在磁力搅拌器上搅拌进行。

优选地，所述搅拌的搅拌转速为200～350rpm，反应时间为30min～90min。

进一步地，所述搅拌的搅拌转速为200～300rpm，反应时间为30min～80min。

进一步地，加入芬顿试剂反应后，需要控制体系的pH为6.0～8.0；进一步优选为6.0～7.5。

步骤(3)中

优选地，所述(2)过滤所得滤液中COD

进一步地，所述(2)过滤所得滤液中COD

更进一步地，所述(2)过滤所得滤液中COD

需要说明的是，本发明中(2)过滤所得滤液中的COD

优选地，所述氮源选自氯化铵、尿素、硫酸铵、硝酸铵、碳酸铵中的一种或多种；优选为氯化铵、硫酸铵中的一种或两种。

优选地，所述磷源选自磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸一氢铵、磷酸钾中的一种或多种；优选为磷酸二氢钾、磷酸二氢钠中的一种或多种。

优选地，控制所述混合液的pH为6～8后进行水解酸化处理；优选为7～8；进一步优选为7～7.5。

进一步地，在控制所述混合液的pH为6～8后还需要添加具有缓冲作用的碱盐来提供碱度，维持后期水解酸化过程中混合液处于一定的pH值范围内。

进一步地，所述具有缓冲作用的碱盐，可列举的有碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸钾、磷酸二氢钠、磷酸氢钠、醋酸钠等。

根据一些实施方式，所述助剂在体系中的质量浓度为0.5～1.5g/L；优选为0.8～1.2g/L。

优选地，控制所述混合液的盐分TDS低于15g/L后进行水解酸化处理。

进一步地，控制所述混合液的盐分TDS低于14g/L，例如13.5g/L、13g/L、12.5g/L、12g/L、11.5g/L、11g/L、10.5g/L、10g/L等。

优选地，在厌氧水解酸化系统中进行所述水解酸化处理，所述厌氧水解酸化系统采用厌氧颗粒污泥。

进一步地，在厌氧水解酸化系统中，反应器搅拌速度为25rpm～120rpm，水力停留时间HRT为18h～4d，反应温度为25～55℃。

更进一步地，在厌氧水解酸化系统中，反应器搅拌速度为25rpm～105rpm(例如25rpm、35rpm、45rpm、55rpm、65rpm、75rpm、85rpm、95rpm、105rpm)，水力停留时间HRT为1d～3.5d(例如1d、1.5d、2d、2.5d、3d、3.5d)，反应温度为25～40℃(25℃、30℃、35℃、40℃)。

在进一步地，在厌氧水解酸化系统中，反应器搅拌速度为29rpm～100rpm，水力停留时间HRT为1.5d～3d，反应温度为25～35℃。

本发明第二个目的是提供一种复合碳源，由上述水基切削废液的资源化处理方法处理后得到。

本发明第三个目的是提供一种硝酸盐废水的处理方法，使上述复合碳源与硝酸盐废液混合得到第二混合液，利用反硝化系统进行脱氮处理。

优选地，控制所述第二混合液中COD

优选地，调整所述第二混合液的pH为4.5～8后进入反硝化系统；进一步优选为所述第二混合液的pH为5.5～8；更进一步优选为所述第二混合液的pH为6.5～7.5。

优选地，调整所述第二混合液的盐分为2.0～6.0％时进入反硝化系统；进一步优选为所述第二混合液的盐分为2.5～5.5％；更进一步优选为所述第二混合液的盐分为3.0～5.0％。

根据一些优选的实施方式，所述第二混合液中还包括补充碳源，所述复合碳源的替代率为50～90％；优选为50～85％；进一步优选为50～80％。

本发明中的复合碳源的替代率是指复合碳源中的COD

进一步地，所述补充碳源为含碳有机物，可选择的有乙酸、甲酸、甲醇、乙醇、乙酸钠、葡萄糖等。

优选地，所述反硝化系统为设有内循环的上升式厌氧反应器。

进一步地，所述反硝化系统中采用的为市政废水生化处理阶段中的缺氧污泥。

进一步地，所述反硝化系统中，水力停留时间HRT为14～24h，内循环比为100～300％，反应温度为20～40℃。

更近一步地，所述反硝化系统中，水力停留时间HRT为18～23h，内循环比为150～250％，反应温度为25～40℃。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

(1)本发明中通过将水基切削废液进行酸化处理，并将其静置得到的下层处理液进行芬顿氧化反应，最后与氮源和磷源进行水解酸化反应，使毒性高、COD

(2)本发明中的资源化处理方法无二次污染，成本低廉、环境友好、去除效率高，减少环境污染的同时实现资源回用，成功落实“以废治废、变废为宝”的新理念。

附图说明

图1水基切削废液的资源化处理方法协同处理硝酸盐废水的流程图

具体实施方式

本发明书公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特征或步骤以外，均可以以任何方式组合。

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

随着城市化的快速发展，工业生产活动逐渐增加，产生大量含有硝酸盐的废水，严重威胁生态环境和人类健康。而最经济环保的硝酸盐废水的处理方式为生物反硝化处理，将硝酸盐转为氮气，无二次污染，但往往需要外加碳源，造成治理成本增高，且不同的碳源的处理效果也有很大的差距。

本发明中通过将水基切削废液经过酸析处理、芬顿氧化处理、水解酸化反应处理，能够有效降低水基切削废液中的COD值和毒性，实现其无害化处理，而且得到的资源化产物为复合碳源，可用于节省甚至替代反硝化体系中碳源的投加。首先，通过对水基切削废液进行酸析处理，便于水基切削废液中油类物质与水相的分离，随后下层静置得到的处理液在芬顿试剂的存在下进行氧化处理，促使芬顿试剂中存在的大量具有氧化性能的自由基快速分解处理液中存在的有机物，最后将分解过滤后得到的滤液与氮源和磷源混合后进行水解酸化处理，进一步将存在的大分子有机物转化为小分子含碳物质，同时形成元素丰富的复合碳源，有助于将其用于反硝化体系中协同处理硝酸盐废水。

进一步地，本发明中控制水基切削废液的pH为1.0～3.0时进行酸析处理，能够实现对水基切削废液的破乳处理，提高体系中的COD的去除率，同时静置后易于实现切削废液中的油水分离，使上层得到不可使用的油分，而下层处理液中则包含较多大分子有机物，且上层处理液也不会进行到下层处理液中，便于集中收集处理。

进一步地，控制(1)静置所得下层处理液的pH为2.5～4.0后加入芬顿试剂搅拌反应，芬顿试剂中的Fe

进一步地，通过控制(2)所得滤液、氮源、磷源的投料质量比为(200～500)：5：1，在厌氧水解酸化系统中反应，能够获得元素丰富的复合碳源，满足多种微生物的共同繁殖，同时避免了单一性碳源引起微生物驯化进而影响反硝化过程中的脱碳反应，将其用作碳源能够促进反硝化反应的进行。

本发明中得到的复合碳源用于协同处理硝酸盐废水时，处理效率高，脱氮效果好，无亚硝酸盐积累效果，实现了“以废治废、变废为宝”的新技术开发，降低了处理成本，实用性强，可作为高盐高浓度硝酸盐废水的处理方法。

下面结合实施例对本发明作进一步描述。但本发明并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为本行业中的常规条件。本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所用的实验材料，如无特殊说明，均为常规生化试剂厂商购买得到的。

下述实施例中的实验方法，采用的水基切削废液为10％的水基切削液TM-3使用后产生的废液。

实施例1

本实施例提供了一种水基切削废液的资源化处理方法制备得到的资源化产物在处理硝酸盐废水中的应用。采用水基切削废液(10％的水基切削液TM-3使用后产生的废液)、化学镀镍高浓度硝酸盐废水作为研究对象，如图1所示：包括以下步骤：

(1)将水基切削废液用硫酸调节pH为2.0左右，进行酸析处理，于分液漏斗中静置过夜，取下层处理液；

(2)取步骤(1)处理后的废液，用1M氢氧化钠调节pH为3.0左右，加入芬顿试剂，芬顿试剂投加量分别为双氧水(H

(3)将步骤(2)制备滤液，投加量按C：N：P比为200：5：1混合氯化铵和磷酸氢二钾后，用1M氢氧化钠调节混合液pH为7.0，加入碳酸氢钠至含量为1g/L提供碱度，盐分TDS为13g/L，投入厌氧水解酸化系统(采用厌氧颗粒污泥)，进行水解酸化处理，制备复合碳源，其中搅拌反应器速度为100rpm，水力停留时间为3d，反应温度为30℃；

(4)将步骤(3)资源化得到的复合碳源与硝酸盐废液混合，混合液的COD

分别取各阶段水样进行检测分析，检测结果如表1所示。

其中，COD

NO

表1实施例1中各阶段水质检测结果

表1结果显示，水基切削废液经酸析-芬顿-水解酸化资源化后制备的复合碳源，有效地代替了常规碳源的使用，且硝酸盐去除率高，可达到99.7％。

实施例2

与实施例1基本相同，不同之处仅在于：

步骤(2)中芬顿试剂投加量分别为双氧水(H

步骤(3)投加量按C：N：P比为500：5：1混合氯化铵和磷酸氢二钾后，调节混合液pH为7.5，盐分TDS为11g/L，投入厌氧水解酸化系统，进行水解酸化处理，制备复合碳源，其中搅拌反应器速度为29rpm，水力停留时间为2d。

步骤(4)混合液的COD

分别取各阶段水样进行检测分析，检测结果如表2所示。

表2实施例2中各阶段水质检测结果

与实施例1相比，实施例2相关药剂使用量降低，但反硝化系统硝酸盐负荷、盐分增加明显，且复合碳源替代率进一步提高，反硝化系统出水硝酸盐氮去除率仍可至99.7％，进一步说明该方法可作为高盐高浓度硝酸盐废水的处理方法。

实施例3

与实施例1基本相同，不同之处在于：

步骤(2)芬顿试剂投加量分别为：双氧水(H

分别取各阶段水样进行检测分析，检测结果如表3所示。

表3实施例3中各阶段水质检测结果

与实施例1、实施例2相比，实施例3相关药剂使用量高，但降低硝酸盐负荷情况下，硝酸盐氮的去除率不高，只有11％，说明该操作条件下制备得到的资源化产物不能作为替代碳源使用。