CN101570368A - 一种通过芬顿氧化处理废水的方法 - Google Patents

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李本高
桑军强
马欣
张利强
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杨青
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Abstract

一种通过芬顿氧化处理废水的方法，包括：(1)使待处理的碱性废水进入絮凝池进行絮凝沉淀；(2)絮凝完毕后的废水进入氧化池进行芬顿氧化反应；(3)氧化后的废水进入沉降池沉降；(4)在沉降后排出的上清液中加碱调pH值至中性，然后直接排放或进行下一步处理；(5)步骤4沉降下来的酸性沉淀回流至混合器中，与全部或部分待处理的废水混合。本发明方法可以大大减少酸碱的消耗量，还可以减少废水中的盐含量，使废水处理效果显著提高。

Description

一种通过芬顿氧化处理废水的方法
技术领域
本发明涉及一种废水处理方法，尤其是通过芬顿氧化处理废水的一种方法。
背景技术
随着我国工业化和城市化的进程，大量的工业和生活污染物排放到环境中，给水体带来越来越严重的污染。恶化的水质不但造成众多地区水质性缺水，增加整个社会获取水资源的成本，更为严重的是还会危及到人们的健康，因而需要对含污染物的废水进行处理，使其能够达标排放。随着水处理技术的不断发展，大多数的废水都能够得到处理，但长期以来，环境中低B/C比有机废水的处理一直是水处理技术中的难点，也是困扰世界各国环境界的重要难题。
该类废水由于B/C比低，可生化性差，很难直接采用生化的方法处理，通过普通的过滤和絮凝等常规方法处理基本没有效果，而活性炭吸附等深度处理技术成本又过高，膜分离技术由于投资昂贵和膜污染等实际问题，在应用上也存在一定难度。
近年来芬顿氧化技术处理低B/C比有机废水的研究取得了显著的进展。芬顿氧化的机理在于用催化剂与氧化剂结合，在反应中产生活性极强的自由基(如·OH)；再通过自由基与有机化合物之间的加合、取代、电子转移、断键等，使水体中的大分子难降解有机物氧化降解成易于生物降解的小分子物质，甚至直接降解成为CO2和H2O，接近完全矿化。由于芬顿氧化技术具有操作简单，反应快速等特点，因而得到了广泛的研究。但在实际应用中，由于传统芬顿氧化要在酸性条件下进行，而大多待处理的废水都呈碱性或中性，首先要将加酸将废水调至酸性进行氧化反应；反应完毕后的废水pH值较低，而废水无论是要直接排放或是进一步的进行生化处理都需要在中性条件下，这样还要加碱将废水调至中性。因而传统的芬顿氧化处理方法处理废水尤其是碱性废水的时候需要耗费大量的酸和碱，这就使其工业化的应用受到了较大的限制，因而有必要改进芬顿氧化处理方法，以减少酸碱的消耗量，降低芬顿氧化的处理成本，使芬顿氧化技术在工业上得到更广泛的应用。
目前，国内外的文献对于芬顿氧化处理方法的报道主要集中在芬顿氧化技术的催化技术的改进提高以及芬顿氧化与其他处理技术联用来处理废水方面，例如：
a.CN1724420A提出一种化学氧化-曝气生物滤池联合水处理的方法，该方法采用芬顿试剂-曝气生物滤池工艺处理化工厂二级生化处理废水出水的COD可降至30mg/L。
b.CN16366893A提出一种用光助芬顿反应、絮凝和微生物降解联用处理废水的方法，其COD去除率可达98.9％。
c.CN1235668C提出了一种反渗透浓缩液中阻垢剂的电芬顿氧化方法，采用该方法可破坏掉反渗透浓缩液的阻垢剂，再通过混凝使溶液中的成垢盐类析出，从而可将浓缩液作为进水重新利用。
发明内容
本发明的目的是在传统芬顿氧化处理方法的基础上提出一种改进的芬顿氧化处理方法，从而减少芬顿氧化处理过程中酸和碱的投加量，降低处理成本，使芬顿氧化技术在工业上得到更为广泛的应用。
本发明提供的通过芬顿氧化处理废水的方法，包括：
1.使待处理的碱性废水进入絮凝池进行絮凝沉淀；
2.絮凝完毕后的废水进入氧化池进行芬顿氧化反应；
3.氧化后的废水进入沉降池沉降；
4.在沉降后排出的上清液中加碱调pH值至中性，然后直接排放或进行下一步处理。
5.步骤4沉降下来的酸性沉淀回流至混合器中，与全部或部分待处理的废水混合，然后进入絮凝池。
根据本发明提供的方法，步骤1中，使待处理的碱性废水全部或部分经过混合池进入絮凝池进行絮凝沉淀。在本发明中，根据废水的水质情况，在絮凝池中还可以加入助凝剂以增强絮凝的效果。本发明中采用的助凝剂可以是聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚丙稀酰胺中的一种或几种。
根据本发明提供的方法，步骤2中，向氧化池中加入酸，调节废水的pH值小于7，优选2～6，同时加入氧化剂和催化剂进行芬顿氧化反应。其中的氧化剂可以是双氧水、次氯酸钠中的一种，优选双氧水。其中的催化剂可以是硫酸亚铁、废铁屑、硝酸亚铁中的一种，优选硫酸亚铁。所加入的酸可以是硫酸、盐酸、硝酸中的一种，优选硫酸。H2O2与废水中的有机物(COD)的质量浓度之比为5∶1～1∶100，优选2∶1～1∶20，H2O2/Fe2+的摩尔比为10∶1～1∶3，优选5∶1～1∶2。氧化池停留时间可以为10～120分钟，优选30～60分钟。
根据本发明提供的方法，步骤4中，所加入的碱可以是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸钠中的一种，优选氢氧化钠。
本发明中，待处理废水是碱性废水，即pH值大于7。根据待处理废水的水量、pH值以及沉降池中酸性沉淀的量、pH值，待处理的废水可以全部或部分进入混合器与回流的酸性沉淀混合，使混合后的沉淀pH值升高接近中性或碱性，以便于进行絮凝反应以及絮凝后沉渣的进一步处理。未进入混合器的待处理的废水可以直接进入氧化池。
本发明中沉淀池中的沉淀物主要成分为氢氧化铁和三氧化二铁。将加碱方式从进沉降池前加入，改为沉淀池后出水中加入，由于不用再中和酸性的沉淀，同时通过絮凝作用将溶液中的酸性物质絮凝下来，可大大减少碱的加入量。将酸性沉淀回流与待处理的碱性废水混合，通过中和作用，同时通过絮凝作用将溶液中的碱性物质絮凝下来，又可以大大减少芬顿氧化反应中酸的消耗量。酸碱消耗量的减少，还可以减少废水中的盐含量，有利于后续进行污水回用的处理。另外，沉降池中的沉淀物也是良好的絮凝剂，通过絮凝沉淀作用可减少废水中的有机物含量，废水再进行芬顿氧化处理，处理效果会显著提高。
附图说明
图1是传统芬顿氧化处理方法的基本流程。
图2是本发明提供的芬顿氧化处理方法的流程：即在传统芬顿氧化处理方法的氧化池前增加一个混合器和一个絮凝池，加碱方式改为在沉降池出水后加碱，沉降池的酸性沉淀回流至混合池。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
实施例1
处理某炼油厂不达标外排废水，采用H2O2为氧化剂，Fe2SO4为催化剂，所用的酸碱为浓H2SO4和NaOH。操作条件为：H2O2与废水中的有机物(COD)的质量浓度之比为1∶3，H2O2/Fe2+的摩尔比为1∶2，氧化池pH为3，出水pH为6.5，氧化池停留时间10分钟，沉降池停留时间为1小时，絮凝池停留时间为1小时。采用本发明的芬顿氧化处理方法和传统芬顿氧化处理方法处理废水的数据比较见表1。表1的结果表明采用本发明的芬顿氧化方法处理炼厂不达标外排废水，废水处理效果提高，酸碱消耗量减少。
表1两种芬顿氧化处理方法处理炼厂不达标外排废水
  项目  CODcr去除率％   耗酸量kg/m3   耗碱量kg/m3
  采用传统芬顿氧化方法处理   40   0.87   0.30
  采用本发明的芬顿氧化方法处理   45   0.65   0.21
实施例2
处理某化工厂高浓度废水，采用H2O2为氧化剂，Fe2SO4为催化剂，所用的酸碱为浓H2SO4和NaOH。操作条件确定为：H2O2与废水中的有机物(COD)的质量浓度之比为1∶10，H2O2/Fe2+摩尔比为1∶1，氧化池pH为3，出水pH为6.5，氧化池停留时间10分钟，沉降池停留时间为1小时，絮凝池停留时间为1小时。采用本发明的芬顿氧化处理方法和传统芬顿氧化处理方法处理废水的数据比较见表2。
表2的结果表明采用本发明的芬顿氧化方法化工厂高浓度废水，废水处理效果提高，酸碱消耗量减少。
表2两种芬顿氧化处理方法处理化工厂高浓度废水
  项目  CODcr去除率％   耗酸量kg/m3   耗碱量kg/m3
  采用传统芬顿氧化方法处理   34   0.67   0.46
  采用本发明的芬顿氧化方法处理   38   0.42   0.30
实施例3
处理某工厂反渗透浓水，采用H2O2为氧化剂，Fe2SO4为催化剂，所用的酸碱为浓H2SO4和NaOH。操作条件确定为：H2O2与废水中的有机物(COD)的质量浓度之比为1∶1，H2O2/Fe2+摩尔比为1∶1.5，氧化池pH为3，出水pH为6.5，氧化池停留时间10分钟，沉降池停留时间为1小时，絮凝池停留时间为1小时。采用本发明的芬顿氧化处理方法和传统芬顿氧化处理方法处理废水的数据比较见表3。表3的结果表明采用本发明的芬顿氧化方法处理反渗透浓水，废水处理效果提高，酸碱消耗量减少。
表3两种芬顿氧化处理方法处理工厂反渗透浓水
  项目  CODcr去除率％   耗酸量kg/m3   耗碱量kg/m3
  采用传统芬顿氧化方法处理   46   0.34   0.6
  采用本发明的芬顿氧化方法处理   51   0.25   0.43

Claims (10)

1.一种通过芬顿氧化处理废水的方法，包括：
(1)使待处理的碱性废水进入絮凝池进行絮凝沉淀；
(2)絮凝完毕后的废水进入氧化池进行芬顿氧化反应；
(3)氧化后的废水进入沉降池沉降；
(4)在沉降后排出的上清液中加碱调pH值至中性，然后直接排放或进行下一步处理；
(5)步骤4沉降下来的酸性沉淀回流至混合器中，与全部或部分待处理的碱性废水混合。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，在絮凝池中还加入助凝剂。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，采用的助凝剂是聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚丙稀酰胺中的一种或几种。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，向氧化池中加入酸，调节废水的pH值小于7，加入氧化剂和催化剂进行芬顿氧化反应。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，其中的氧化剂是双氧水或次氯酸钠。
6.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，其中的催化剂是硫酸亚铁、废铁屑或硝酸亚铁。
7.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，H2O2与废水中的有机物的质量浓度之比为2∶1～1∶20。
8.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，H2O2/Fe2+的摩尔比为5∶1～1∶2。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所加入的碱是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠或碳酸钠。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，混合后的沉淀pH值为中性或碱性。
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