CN101875524B - 一种工业污水净化处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水处理技术领域，涉及一种工业污水净化处理的方法，特别是一种紫外线-Fenton试剂-生物联合处理的方法及其装置。工业污水经过絮凝沉淀预处理后，进入光催化氧化池中进行光催化反应，进一步降低了污水的COD，提高了污水的可生化性；本发明与现有技术相比，克服了在处理难降解有机废水过程中，传统生物过滤技术处理效率低、占地面积大等缺点。同时，联合工艺还能够有效降低紫外光氧化技术分解不完全和产生毒性产物的缺点，降低对周围环境和人体健康的潜在风险，进一步提高了污水处理的经济性。

Description

一种工业污水净化处理的方法
技术领域
本发明属水处理技术领域，涉及一种工业污水净化处理的方法，特别是一种紫外线-Fenton试剂-生物联合处理的方法及其装置。
背景技术
近年来众多科研工作者对Fenton法在水处理领域的应用作了研究，如李绍锋、张秀忠等人采用Fenton试剂对活性K-2RL、H-E2R等九种染料配制的水样进行处理研究，得出在染料浓度为400mg/L时，色度的去除率达95％以上，COD的去除率为65％～85％，TOC的去除率为70.2％。陈芳艳采用Fenton试剂对活性艳橙X-GN染料进行降解脱色研究，500mg/L的染料废水在处理后脱色率达到99％。法国巴黎国际水研究协会的Lynch，M.R.等人使用Fenton试剂进行染料废水的预处理，研究发现，处理之后在废水最大吸收波长处的吸光度降低超过98％，且废水可生化性大大提升，COD/BOD5由反应前的275∶1降低到11∶1。现有技术在对Fenton法的研究过程中，也注意到了普通Fenton法存在的缺陷，Fenton试剂在单独使用过程中，H2O2利用率普遍较低，且有机物矿化不充分。为了改善Fenton试剂的这些缺陷，进一步提高Fenton法在废水处理中的效用，近年来发展了以标准Fenton试剂为基础，通过改变和耦合反应条件，改善反应机制，得到的一系列机理相似的类Fenton试剂，如光-Fenton试剂、电-Fenton试剂法等。
UV-Fenton法属于改性Fenton试剂法，它将紫外光UV引入Fenton体系，将Fe2+/H2O2与UV-H2O2两种系统结合。改进了单独光催化不能充分发挥光的固有物理化学特性，以及单独Fenton法H2O2利用率低、有机物矿化不充分等缺点，大大提高了UV法和Fenton法的可应用性。总体而言，UV-Fenton法具有以下明显的优点：降低了普通Fenton法中Fe2+的用量，保持H2O2较高的利用率；紫外光和Fe2+对H2O2的分解具有协同作用。
对于难生物降解的污水，若单独采用UV-Fenton法，存在药剂和运行费用高等缺点，若与生物法联用则存在水中过量的H2O2抑制后续微生物的生长等问题，因而导致系统的运行效果较差。而对于污水的深度处理，污水已经经过了一些前期处理，其COD浓度在100～500mg/L之间，由于污水中的有机物浓度较低，使得Fenton法使用过程中的H2O2利用率较低，需要在水中添加过量的H2O2以保证废水中的有机物得到有效降解，从而存在药剂和运行费用高等缺点，同样，若与生物法联用则存在水中过量的H2O2抑制后续微生物的生长等问题。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的缺陷，提供一种污水净化的方法及其装置，本发明具有投资低，运行控制简单，净化效果好等优点，特别适合于难生物降解的污水的处理、污水的深度净化等领域使用。
本发明提出的工业污水净化方法，通过相应的处理装置，包括以下步骤：
1)污水由管道接入澄清(沉淀)池a，在接入的管道上添加絮凝剂b；
2)污水经过沉淀澄清a澄清后由管道接入光催化氧化池c内进行光催化氧化，在污水进入光催化氧化池c前的管道上加入氧化剂g，污水经过光催化氧化后进入还原池d，
3)出水进入生物曝气滤池e中进行生化反应，
4)出水进入清水池f达标排放；
5)生物曝气滤池反冲洗时由泵i将清水由清水池f中泵入生物曝气滤池e中，出水回流至加药澄清池a前。
具体而言，本发明的方法是：污水由管道接入澄清(沉淀)池a，在接入的管道上添加含有亚铁的絮凝剂b，絮凝剂b的添加量由污水经过澄清(沉淀)池a后，污水中亚铁的含量与后续工艺中添加的H2O2的摩尔比确定，H2O2/Fe2+的摩尔比控制在10∶1～50∶1；污水经过絮凝沉淀去除污水中绝大部分的悬浮物和胶体，降低了污水中的COD；污水经过澄清(沉淀)池a澄清后由管道接入光催化氧化池c内进行光催化氧化，在污水进入光催化氧化池c前的管道上加入H2O2氧化剂g，H2O2氧化剂g的添加量与污水的COD浓度相关，H2O2∶COD质量比为1∶10～1∶3；在光催化氧化池c中装有紫外灯，污水在光催化氧化池c中的停留时间为0.5～1.5h，其反应主要为UV-Fenton耦合氧化作用，其机理如下述：
H2O2+hv→2OH·
Fe2++H2O2→Fe3++OH-+OH·
Fe3++H2O2→Fe2++HO2·+H+
Fe2++OH·→OH-+Fe3+
RH+OH·→R·+H2O
R·+Fe3+→R++Fe2+
R++O2→ROO+→...→CO2+H2O
污水经过光催化氧化池c中进行的UV-Fenton耦合氧化反应进一步去除了污水中部分COD，提高了污水的B/C比；污水经过光催化氧化反应后进入还原池d，在还原池d中设有铁屑过滤层，光催化氧化池c中过量的H2O2氧化剂在还原池d中被铁屑还原，从而避免了过量的H2O2氧化剂影响后续生化工艺中微生物的生长；污水进入生物曝气滤池e中进行生化反应，生物曝气滤池e中分为填料层和过滤层，填料层为人工加工的生物填料，过滤层为石英砂。污水在生物曝气滤池e中的停留时间为3～12h，污水停留时间的选取根据污水的性质选取。污水在生物曝气滤池e中进一步去除COD，出水进入清水池f达标排放；生物曝气滤池反冲洗时由泵i将清水由清水池f中泵入生物曝气滤池e中，出水由反冲洗回流管道h回流至加药澄清池a前。
为了便于理解，以下将通过具体的附图和实施例对本发明的进行详细地描述。需要特别指出的是，具体实例和附图仅是为了说明，显然本领域的普通技术人员可以根据本文说明，在本发明的范围内对本发明做出各种各样的修正和改变，这些修正和改变也纳入本发明的范围内。
附图说明
图1是本发明的工业污水净化过程工艺流线图，
其中：a是澄清(沉淀)池，b是絮凝剂，c是光催化氧化池，d是还原池，e是生物曝气滤池，f是清水池，g是氧化剂，h是反冲洗回流管道，i是泵。
本发明属于一种紫外线-Fenton试剂-生物联合处理的方法和装置，工业污水经过絮凝沉淀预处理后，进入光催化氧化池c中进行光催化反应，其反应主要为UV-Fenton耦合氧化作用，进一步降低了污水的COD，提高了污水的可生化性；以生物曝气滤池技术作为主体生化工艺，构建紫外-Fenton试剂-生物联合工艺。本发明与现有技术单一的生物曝气过滤技术和单一的紫外光氧化技术相比，克服了在处理难降解有机废水过程中，传统生物过滤技术处理效率低、占地面积大等缺点。同时，联合工艺还能够有效降低紫外光氧化技术分解不完全和产生毒性产物的缺点，降低对周围环境和人体健康的潜在风险，进一步提高了污水处理的经济性。
具体实施方式
实施例1
将COD为270mg/L、氨氮15mg/L的经过生化处理后的石化废水接入本处理工艺中，在接入的管道上添加硫酸亚铁絮凝剂，添加量为35mg/L，污水经过絮凝沉淀去除污水中绝大部分的悬浮物和胶体，降低了污水中的COD；污水经过澄清(沉淀)池澄清后由管道接入光催化氧化池内进行光催化氧化，在污水进入光催化氧化池前的管道上加入H2O2氧化剂，H2O2的添加量为60g/L；污水在光催化氧化池中的停留时间为0.6h，污水经过光催化氧化反应后进入还原池，在还原池中设有铁屑过滤层，层高0.3m，光催化氧化池中过量的H2O2氧化剂在还原池中被铁屑还原；污水进入生物曝气滤池中进行生化反应，生物曝气滤池中分为填料层和过滤层，填料层为人工加工的生物填料，过滤层为石英砂。污水在生物曝气滤池中的停留时间为3.0h，出水的COD为51.2mg/L，氨氮为3.5mg/L，出水进入清水池回用到工厂中。生物曝气滤池反冲洗时由泵将清水由清水池中泵入生物曝气滤池中，出水由反冲洗回流管回流至加药澄清池前。
实施例2
将COD为840mg/L、氨氮55mg/L的经过生化处理后的石化废水接入本处理工艺中，在接入的管道上添加硫酸亚铁絮凝剂，添加量为200mg/L，污水经过絮凝沉淀去除污水中绝大部分的悬浮物和胶体，降低了污水中的COD；污水经过澄清(沉淀)池澄清后由管道接入光催化氧化池内进行光催化氧化，在污水进入光催化氧化池前的管道上加入H2O2氧化剂，H2O2的添加量为200g/L；污水在光催化氧化池中的停留时间为1.2h，污水经过光催化氧化反应后进入还原池，在还原池中设有铁屑过滤层，层高1.0m，光催化氧化池中过量的H2O2氧化剂在还原池中被铁屑还原；污水进入生物曝气滤池e中进行生化反应，生物曝气滤池中分为填料层和过滤层，填料层为人工加工的生物填料，过滤层为石英砂。污水在生物曝气滤池中的停留时间为8.0h，出水的COD为58.2mg/L，氨氮为4.8mg/L，出水达到排放标准。生物曝气滤池反冲洗时由泵将清水由清水池中泵入生物曝气滤池中，出水由反冲洗回流管回流至加药澄清池前。

Claims (9)

1.一种工业污水净化处理的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)污水由管道接入澄清池，在接入的管道上添加絮凝剂；
2)污水经过沉淀澄清后由管道接入光催化氧化池内进行光催化氧化，在污水进入光催化氧化池前的管道上加入氧化剂，污水经过光催化氧化后进入还原池，
3)出水进入生物曝气滤池中进行生化反应，
4)出水进入清水池达标排放；
5)生物曝气滤池反冲洗时由泵将清水由清水池中泵入生物曝气滤池中，出水回流至加药澄清池前。
2.根据权利要求1所述的工业污水净化处理的方法，其特征在于，所述的絮凝剂为含有亚铁的絮凝剂，絮凝剂的添加量由污水经过澄清池后，污水中亚铁的含量与后添加的H2O2的摩尔比确定。
3.根据权利要求2所述的工业污水净化处理的方法，其特征在于，所述的H2O2/Fe2+的摩尔比为10∶1～50∶1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的在污水进入光催化氧化池前的管道上加入的氧化剂为H2O2氧化剂，H2O2氧化剂的添加量与污水的COD浓度相关。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的H2O2∶COD摩尔比为1∶10～1∶3，污水在光催化氧化池中的停留时间为0.5～1.5h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的还原池中设有铁屑过滤层。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的生物曝气滤池中分为填料层和过滤层。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的填料层为人工加工的生物填料，过滤层为石英砂。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的污水在生物曝气滤池中的停留时间为3～12h。
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