阅读说明：本技术 应用分子态弱酸性HOCl水的废水处理方法 (Wastewater treatment method using molecular weakly acidic HOCl water ) 是由 周珊珊 翁祖增 陈国源 辛丰 于 2019-09-23 设计创作，主要内容包括：一种应用分子态弱酸性HOCl水的废水处理方法,所述分子态的弱酸性HOCl水的主要成分为次氯酸(HOCl),pH值约5～7,为分子态,稳定且HOCl浓度≥3,000ppm,具有强氧化性；所述分子态的弱酸性HOCl水现场生产应用,生成的同时即以混合或加药方式执行水处理。更高效能的进行氨氮处理、分解有机物、杀菌、消毒处理,用于处理高浓度、大水量废水,适应低浓度下仍然获得良好处理效果。工艺可按需求全天候运转,可精准控制残余次氯酸和余氯浓度,不会造成对后续生物处理的毒性。降低节约运输生产运行应用成本,大幅度削减药水处理成本,灭菌除臭性能突出,节能环保安全,总能耗低,便于短期折旧,不会产生污泥,避免对环境产生二次公害。(A wastewater treatment method applying molecular faintly acid HOCl water comprises the following steps that hypochlorous acid (HOCl) is used as the main component of the molecular faintly acid HOCl water, the pH value is about 5-7, the molecular state is stable, the HOCl concentration is more than or equal to 3,000ppm, and the molecular faintly acid HOCl water has strong oxidizing property; the weak acidic HOCl water in the molecular state is produced and applied on site, and water treatment is carried out in a mixing or dosing mode while the water is generated. The high-efficiency ammonia nitrogen treatment, organic matter decomposition, sterilization and disinfection treatment are carried out, and the device is used for treating high-concentration and large-water-volume wastewater and is suitable for obtaining a good treatment effect under low concentration. The process can be operated all day long as required, can accurately control the concentration of the residual hypochlorous acid and the residual chlorine, and cannot cause toxicity to the subsequent biological treatment. The method has the advantages of reducing transportation production operation application cost, greatly reducing liquid medicine treatment cost, having outstanding sterilization and deodorization performance, saving energy, protecting environment, being safe, having low total energy consumption, being convenient for short-term depreciation, not producing sludge and avoiding secondary pollution to the environment.)

应用分子态弱酸性HOCl水的废水处理方法

技术领域

本发明属于IPC分类中C02F水、废水、污水或污泥的处理技术领域或C25B生产化合物或非金属的电解工艺技术领域，涉及一种以分子态次氯酸(HOCl)为主要成分的次氯酸水，以及应用该次氯酸水对废水进行分解有机物和氨氮处理。

背景技术

各地污水处理厂投入大量资金用于购买氨氮处理设备，以适应环保对氨氮、COD日益严格的排放要求，但当废水中氨氮浓度小于100ppm时，再进行提标改造则面临技术难度大并且投资费用较高的障碍，而且，处理效果不理想。当废水中COD含量高且存在形式为化学镍等较难降解污染物的情况下，采用普通COD去除方法很难达标排放。

发电厂冷却水消毒系统、炼钢厂冷却水以及净水厂杀菌设施等场所，一般需要外购或定制大量的杀菌药剂添加产品，需要运输至现场日常消耗使用，这种药剂物流供应的生产模式既不方便而且原材料消耗成本较高，而且，对于较大水体或高浓度处理对象尚无有效产品可供选择。

现有技术中的多种污水处理技术各有特点：

接触氧化法作为一种废水深度生化处理技术，因污泥负荷较大，造成整个生物接触氧化池所需的曝气量大，能耗较高；鼓风曝气气泡较大，易冲击生物膜，会造成生物膜脱落；以及氧气在水中分布不均匀。

混凝沉淀作为一种废水处理技术，需向废水中投加大量化学氧化药剂，去除氨氮，分解有机物，会产生大量污泥。

臭氧氧化处理技术，其氧化效果与pH有关，pH高，氧化效果好，对有机物的氧化有选择性，臭氧化副产物问题严重，溴酸盐上升，浊度上升。

次氯酸(HOCl)已被国际公认核准用于食品添加之产品，应用较为普遍。次氯酸是一种氯元素的含氧酸，化学式为HOCl，结构式H－O－Cl，其中氯元素的化合价为+1价，是氯元素的最低价含氧酸，但其氧化性在氯元素的含氧酸中极强，是氯元素含氧酸中氧化性第二强的酸。它仅存在于溶液中，浓溶液呈黄色，稀溶液无色，有非常刺鼻的、类似氯气的气味，是一种很弱的酸，比碳酸弱，和氢硫酸相当。次氯酸也有极强的漂白作用，它的盐类可用做漂白剂和消毒剂。次氯酸有强烈的氧化力，能使微生物的酶系蛋白质中的氨基酸氧化分解而失去活性，导致代谢机能障碍而死亡。

相关技术的专利文献有所公开。

中国专利申请201910015458.7涉及环保领域，公开的一种用于污水处理的小型次氯酸钠发生器，一边发生，一边将发生的次氯酸钠投加使用，能够确保次氯酸钠质地新鲜和有较高的活性，保证消毒效果。装置为组合形式，盐的溶解，盐水的调配，投加计量及次氯酸钠循环发生在一个装置内进行，投资少、占地省、设置灵活。装置隔框式自然循环形式，因此，盐利用率高，电解过程电流效率高，次氯酸钠产率大，能耗小，运行费用低。电解发生器的阳极采用一种耐腐蚀多孔金属陶瓷材料制成，同时金属材料的强导电性、力学性能以及抗热冲击性能和氧化物陶瓷材料优良的耐腐蚀性和抗氧化性强等优点，使用周期更加长。

中国专利申请201810185281.0一种以次氯酸盐为激发对象的等离子体电镀污水处理方法，所属领域为环境工程中的污水处理领域。该方法主要是为了解决次氯酸盐强氧化技术在电镀污水处理中所存在的破络效果不够稳定、使用范围有限的不足之处，解决上述问题的要点是：将次氯酸盐溶液以气体雾化的方式喷入反应室；用30～35KV、25～30KHZ的高频高压电场激发雾化后的次氯酸盐溶液产生等离子体；等离子体中携带了大量的氧氯自由基、氯自由基、羟基自由基及高能电子，其具有极强的氧化能力；在35～40min的时间内，即可实现降解电镀污水中重金属离子络合物的目的；最后通过调碱沉淀除去电镀污水中的重金属离子。

中国专利申请201280039796.0涉及用于生产用于水处理的次氯酸钠或次氯酸的装置，所述装置包括：-用于储存固体形式的盐的筒(16)，所述筒适用于经由经加压的水的管线直接供给，所述筒包括形成一个或更多个电解室的一个或更多个管；-在所述电解室中容纳的一个或更多个电解池；将所述筒的管穿孔以使得电解池与饱和盐水接触，同时避免电解池通过固体盐短路。使得能够在筒中由饱和盐水生产次氯酸钠或次氯酸，所述筒与待处理的水的管线直接连接，所述待处理的水不含盐。

中国专利申请201821591761.9提供一种微酸性次氯酸水生成装置。所述微酸性次氯酸水生成装置包括自来水处理结构；连接管；杀菌结构，所述杀菌结构包括微酸性次氯酸水发生器和储存桶，所述微酸性次氯酸水发生器设于所述自来水处理结构的一端，所述储存桶通过所述连接管与所述微酸性次氯酸水发生器连接；控制结构，所述控制结构设于所述连接管的一端；稀释结构，所述稀释结构包括射流管和出水管，所述射流管通过所述连接管与所述控制结构连接，所述出水管的一端连接所述射流管的侧壁一端。提供的微酸性次氯酸水生成装置结构较为简单、装配快捷、使用方便、价格低廉、出水流量大、使用范围宽泛。

中国专利申请201821948196.7公开一种微酸性次氯酸水生产设备。该微酸性次氯酸水生产设备包括：至少一级净化装置，用于对原水进行净化处理；微酸性次氯酸水发生器，位于净化装置下游并选择性地与其中一级净化装置连接；蓄水罐，至少一级所述净化装置的出口连接有蓄水罐；以及清洗总路，所述清洗总路具有至少一个入口和至少一个出口，每个入口经由管道与对应的蓄水罐的出水口可启闭地连接，每个出口经由管路与对应的净化装置可启闭地连接。该设备能够满足在不同应用环境下对于不同水质的需求且能生产具有稳定微酸性的次氯酸水。此外，还设置有清洗管路，能够定期对设备进行自动清洗，保证供水质量。

中国专利申请201910219775.0涉及一种次氯酸微乳，是由以质量百分比计的以下组分组成：0.001％～1％的次氯酸、10％～35％的表面活性剂、10％～35％的助表面活性剂、5％～25％的油相、水相加至100％。包括次氯酸微乳的制备方法：将处方量的次氯酸溶于处方量的水相，再向其中加入处方量的表面活性剂、助表面活性剂、油相，室温下搅拌至混合液变为澄清透明的液体。用于皮肤粘膜消毒、口腔黏膜消毒、医疗卫生消毒、医用消毒、公共场所消毒、空气消毒、日常生活场景消毒、动物饲养消毒、农作物杀虫消毒以及瓜果蔬菜消毒等消杀领域，还可用于妇科、皮肤、外科、放化疗等感染性疾病的防治。

目前，在现有技术中，次氯酸(HOCl)是一种化学性质非常活泼的氧化剂。早在100多年前，人们已经发现次氯酸具有强效的杀菌效果。次氯酸是生物体免疫系统发挥作用的核心物质，稀的次氯酸溶液具有非常高效的杀灭微生物能力，而且使用过程安全，无污染，因此被广泛地应用于个人、家庭、医疗、农业、畜牧养殖业等各行各业的消毒、清洁、护理等。

目前，现有技术条件下，次氯酸虽然具强氧化功能，但是非常不稳定，只存在于水溶液中，需要现场生成。比如常用的漂白水中，具有除菌消臭效果的有效氯浓度只有次氯酸水的20％，所以效果差。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用分子态弱酸性HOCl水的废水处理方法，这种分子态弱酸性HOCl水性能较稳定，可解决以上技术问题，而且，达到以更少的药剂总量，即可更高效能的进行氨氮处理、分解有机物、杀菌、消毒等处理，不会产生污泥，对环境无二次污染。

本发明中，所述分子态的弱酸性HOCl水的主要成分为次氯酸(HOCl)，pH值约5～7，为分子态，稳定且HOCl浓度≥3,000ppm，具有强氧化性；所述分子态的弱酸性HOCl水现场生产应用，生成的同时即以混合或加药方式执行水处理。

尤其是，获得所述分子态的弱酸性HOCl水的工艺采用5～10％盐酸或10～60％硫酸与5～10％次氯酸钠反应生成。采用由酸桶加注10～60％硫酸或5～10％盐酸、次氯酸钠桶加注5～10％次氯酸钠，加配自来水，经过混液泵在处理设备支持下，进行比例混合复配，然后输入储存桶，最后由出液管输出分子态弱酸性HOCl水。

尤其是，获得所述分子态的弱酸性HOCl水的工艺为酸性蚀刻废液电解过程中阳极产生的氯气通过氯气吸收系统生成。

尤其是，所述分子态的弱酸性HOCl水，适用于废水处理时，在初沉后添加，或者在终沉后排放前添加，或者在供水消毒前添加。

尤其是，所述分子态的弱酸性HOCl水，适用于净水厂时，直接加入快滤池、接触池或清水池。

尤其是，所述分子态的弱酸性HOCl水，在应用于废水厂时，直接添加在二级沉淀环节，去除氨氮，氧化有机物，去除臭味物质，添加在三级沉淀环节。

尤其是，应用于废水中有机物处理时，具体处理工艺如图1所示，废水原水中加入pH约为5～7分子态弱酸性HOCl水搅拌，然后曝气，再调节pH至8.5～10左右，再进行污泥沉淀出流水排放。

尤其是，应用于废水中有机物处理时，由抽水站废水经过细拦污栅，再经过初沉后，依次进行二级处理、三级处理、消毒以及最终处置工段，在二级处理、三级处理和消毒工段中分别加入分子态弱酸性HOCl水。

本发明的优点和效果：现场生产应用分子态的弱酸性HOCl水，用于处理高浓度、大水量废水，对于环境中的有机物、微生物、异味分子、部分金属离子有一定的去除功效，工艺可按需求全天候运转，可精准控制残余次氯酸和余氯浓度，不会造成对后续生物处理的毒性。降低节约运输生产运行应用成本，大幅度削减药水处理成本，高效能的进行氨氮处理，分解有机物，灭菌除臭性能突出，节能环保安全，总能耗低，便于短期折旧，不会产生污泥，避免对环境产生二次公害。

附图说明

图1为分子态弱酸性HOCl水用于废水中有机物处理简易曝气工艺流程图。

图2为分子态弱酸性HOCl水用于废水三级复合处理工艺流程图。

具体实施方式

本发明原理在于，研发的药剂混合技术生成分子态的弱酸性HOCl水，呈分子态，设计调整pH值到弱酸，尤其是选定pH值约5～7，具有强氧化性能，消臭力大幅提升，所以以适应低浓度下仍然获得良好处理效果。此外，分子态的弱酸性HOCl水与人体皮肤同为弱酸性，安全性也大幅提升。次氯酸水液体具有强氧化功效，成分为高浓度次氯酸及氯酸根离子，对于环境中的有机物、微生物、异味分子、部分金属离子、氨氮有一定的去除功效，同时可以降低传染风险，对环境友善。分子态弱酸性HOCl水，在废水深度氧化处理方面并无应用实例公开。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

本发明实施例在工作中，采用由酸桶加注10～60％硫酸或10～30％盐酸、次氯酸钠桶加注5～10％次氯酸钠，加配自来水，经过混液泵在处理设备支持下，进行比例混合复配，然后输入储存桶，最后由出液管输出分子态弱酸性HOCl水。

本发明实施例中，制备的分子态弱酸性HOCl水，反应速度为漂白水的80倍，抗菌范围广，对包括结核菌、黑曲菌、青霉菌在内的顽强菌种，以及所有细菌、病毒、芽孢菌等都有快速强效的生物性，杀菌率99％以上，在物理性方面，消臭力强，可去除大多数常见臭味，在化学性方面，对包括氨、氮、硫化物、甲醛、醇等多数有机物有效率在90％以上，大幅度降低消杀处理成本，改善氯本身缺点，与漂白水相比，不产生三卤甲烷，浓度低，自然分解无残留，无危险性，即使在有人环境下也可以进行空间喷雾杀菌，促进有机物快速分解，无残留氯，不腐蚀金属，无公害，不损坏排水设备，适宜普遍应用，为保险起见，添加分子态弱酸性HOCl水后再曝气1小时，次氯酸会完全分解掉。

本发明实施例中，制备的分子态弱酸性HOCl水，适用于废水处理时，在初沉后添加，或者在终沉后排放前添加，或者在供水消毒前添加；适用于净水厂时，直接加入快滤池、接触池或清水池；在应用于废水厂时，直接添加在二级沉淀环节，去除氨氮，氧化有机物，去除臭味物质，添加在三级沉淀环节，完成杀菌和氧化有机物，添加在消毒环节，杀菌并去除臭味物质。

本发明实施例中，制备的分子态弱酸性HOCl水，应用于废水中氨氮处理时，在净水场中用于供水前氨氮去除，可将氨氮由8ppm降至＜1ppm；在PCB厂中用于蚀刻废水中氨氮去除，加入一定浓度分子态弱酸性HOCl水并曝气下，可将氨氮由20ppm降至＜5ppm。

本发明实施例中，制备的分子态弱酸性HOCl水，应用于印制电路板厂产生的化学镍废水处理时，具体处理工艺如图1所示，废水原水中加入pH约为5～7分子态弱酸性HOCl水搅拌，然后曝气，再调节pH至8.5～10左右，再进行污泥沉淀出流水排放。比如，在某印制电路板厂中用于化学镍废水处理，此化学镍废水COD约42000ppm，镍含量约5200ppm，氨氮含量约5700ppm，加入一定浓度分子态弱酸性HOCl水处理后，COD、Ni、NH₄-N去除率分别为56.7％、80.1％、90.3％，去除效率较好；从电路板行业废水特性来说明，一般镍可分为游离镍和络合镍两种，游离镍只要将pH调到9.5左右即会沉淀成污泥而从水中去除，络合镍则需要强而有力的断键药剂,一般可处理的方式有三种：(1)加碱到pH11.5；(2)加Na₂S或重金属捕集剂；(3)加氧化剂(如芬顿试剂或次氯酸钠)。而分子态弱酸性HOCl水具有很强的氧化性，又不会像以上几种药剂一样产生污泥，操作成本低。由此可知，当分子态弱酸性HOCl水浓度足够时，可以使化学镍Ni断键形成游离镍在较高pH条件沉淀去除，采用分子态弱酸性HOCl水结合曝气的方式进行降镍处理，污泥产生少，可以更有效的节省操作成本。

本发明实施例中，制备的分子态弱酸性HOCl水，应用于农药厂产生的有机物(高COD)废水处理时，与芬顿法处理对比，其COD去除率更高，且没有污泥产生。比如，扬州某农药厂产生的高浓COD废水，其COD含量约为2200mg/L，经芬顿法处理后，COD去除率约31％，有大量污泥产生；经加入适量分子态弱酸性HOCl水处理后，COD去除率约45％，且无污泥产生，还可节省操作成本。

本发明实施例中，制备的分子态弱酸性HOCl水，应用于废水三级综合处理时，具体处理工艺如图2所示，由抽水站废水经过细拦污栅，再经过初沉后，依次进行二级处理、三级处理、消毒以及最终处置工段，在二级处理、三级处理和消毒工段中分别加入分子态弱酸性HOCl水。其中，在二级处理加入分子态弱酸性HOCl水以去除氨氮，氧化有机物，去除臭味物质；三级处理加入分子态弱酸性HOCl进一步水氧化有机物和杀菌；消毒工段中加入分子态弱酸性HOCl水进一步去除臭味物质和杀菌。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。