CN102757140A

CN102757140A - PFS混凝与Fenton组合处理工业污水的方法

Info

Publication number: CN102757140A
Application number: CN2012102671779A
Authority: CN
Inventors: 秦健; 张宇; 戚湧
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology Changshu Research Institute Co Ltd
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology Changshu Research Institute Co Ltd
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2012-10-31

Abstract

本发明涉及PFS混凝与Fenton组合处理工业污水的方法，属于污水处理技术领域。针对生物处理技术具有占地面积大，处理速率慢，污泥难处理，对于分散型污水处理维护运行困难等缺点。采用Fenton工艺处理污水具有占地面积小，处理速率快，处理效果好，产物是二氧化碳和水，不产生二次污染等优点。而PFS作为一种新型无机高分子絮凝剂具有沉降速度快、pH值适应范围较广、对COD、BOD、色度以及重金属等的去除都有较好的处理效果且PFS无毒害、投药量少，成本低廉等特点。因此，Fenton试剂与PFS混凝组合使用在处理工业污水方法上具有重要的应用意义。

Description

PFS混凝与Fenton组合处理工业污水的方法

技术领域

本发明属于环境工程学科中的污水处理技术领域，具体涉及采用混凝与Fenton联用工艺处理工业污水的方法。

背景技术

当前，工业污水的具有色度大、有机物含量高、水温、水量、水质和pH 值变化大等特点给污水处理带来困难。工业污水处理方法可按其作用分为四大类，即物理处理法、化学处理法、物理化学法和生物处理法。目前，我国绝大多数工业污水处理厂均采用生物处理技术工艺。然而，生物处理技术具有占地面积大，处理速率慢，污泥难处理，对于分散型污水处理维护运行困难等缺点。相对而言，采用Fenton工艺处理污水具有占地面积小，处理速率快，处理效果好，产物是二氧化碳和水，不产生二次污染等优点。由亚铁离子与过氧化氢组成的体系，也称Fenton试剂，它能生成强氧化性的羟基自由基，在水溶液中与难降解有机物生成有机自由基使之结构破坏，最终氧化分解。Fenton试剂具有去除难降解有机污染物的高能力，但Fenton工艺对污水中大分子有机物的氧化效果往往较差，聚合硫酸铁（PFS）作为一种新型无机高分子絮凝剂，能够有效的去除工业污水中的大分子有机物，对重金属的去除也有很好的效果。

PFS同传统的无机盐类混凝剂相比，有以下优点：

（1）絮粒（絮凝体）形成速度快，颗粒密实，比重大，沉降速度快；

（2）净水效果优良，水质好，不含铝、氯及重金属离子等有害物质，亦无铁离子的水相转移，无毒，无害，安全可靠；

（3）除浊、脱色、脱油、脱水、除菌、除臭、除藻、去除水中COD、BOD及重金属离子等功效显著；

（4）絮粒（絮凝体）同微生物的结合能力强，因而对浮游生物等微生物有良好的去除效果；

（5）在应用过程中，原水水温及pH值适应范围较广，净化后原水的PH值与总碱度变化幅度小，对处理设备腐蚀性小；

（6）投药量少，成本低廉，处理费用可节省20%~50%。

聚合硫酸铁（PFS）也称碱式硫酸铁或羟基硫酸铁，其分子式一般可表示为[Fe₂(OH)_n(SO₄)^3- n/2]_m。它是硫酸铁在水解——絮凝过程中的一个中间产物。液体聚合硫酸铁本身含有大量的聚合阳离子，如[Fe₃(OH)₄]⁵⁺、[Fe₆(OH)₁₂]⁶⁺、[Fe₄(OH)₄]⁶⁺,其在水溶液中存在着[Fe(H₂O)₆]³⁺、[Fe₂(H₂O)₃]³⁺、[Fe(H₂O)₂]³⁺等。

因此，Fenton试剂与PFS混凝组合使用的话可以快速有效的处理工业污水，在处理工业污水方法上具有重要的应用意义。

发明内容

针对现有技术所公开的工业污水的处理中存在的处理效果差、出水水质不稳定、占地面积大、产泥量大、处理成本高等问题，本发明提供了对于一般工业污水都有效的处理方法，采用本发明可以实现较好的处理效果，使得处理区占地面积小、污泥产量低、投资运行成本低、效果稳定等优势，从而使工业污水处理的各项指标达到国家规定的排放标准。

PFS混凝与Fenton组合处理工业污水的方法，其工艺路线为：

污水→格栅→初沉池→Fenton反应池→PFS混凝沉淀→出水

1）将工业污水经格栅自流至初沉池，以除去污水中的可沉物和漂浮物；

2）将工业污水泵入Fenton反应池进行化学反应处理，同时将H₂O₂和Fe²⁺混入污水用于化学反应处理；

3）将化学反应处理后的污水在PFS混凝沉淀池进行混凝沉淀并排放。

在工业污水的处理中，通常也在步骤1）中污水进入初沉池前设置格栅对污水进行过滤。为达到调节水量和均衡水质的目的，在格栅和初沉池之间还可以增设调节池。

上述步骤2）化学处理阶段，H₂O₂发生器和Fe²⁺发生器将产生的H₂O₂和Fe²⁺按照一定比例同时混入污水用于化学反应处理；

上述步骤3）中混凝沉淀池选用各种斜管或斜板沉淀池，优选方案为具有污泥回流功能的高效混凝沉淀池，以确保混凝的完全和混凝药剂的高效使用。

PFS混凝反应池中应参照如下设计运行：

1、PFS的投加量：若PFS固体直接投加，根据原水性质可通过生产调试或烧杯实验视矾花形成适量而定，一般投加量为50～300 mg/L污水；若采用液体投加，可以先用自来水配置成5-10%浓度投加，投加量可以参照上面的方法确认。

2、使用时，将上述配制好的PFS药液或者PFS固体泵入计量槽，通过计量投加药液或PFS固体与原水混凝。一般情况下当日配制当日使用，配药需要自来水，稍有沉淀物属正常现象。

3、注意混凝过程三个阶段的水力条件和形成矾花状况。

（1）凝聚阶段：将PFS药液或PFS固体加入混凝池与原水快速混凝在极短时间内形成微细矾花的过程，此时水体变得更加浑浊，它要求水流能产生激烈的湍流。混合时间一般为10~30s，搅拌速度梯度G 一般为600~1000s^-1。

（2）絮凝阶段：是矾花成长变粗的过程，要求适当的湍流程度和足够的停留时间，至后期可观察到大量矾花聚集缓缓下沉，形成表面清晰层。根据污水特性及反应池型式的不同，反应时间一般宜控制在15~30min 之间。反应池的平均速度梯度G 一般在70~20s^-1 之间，GT 值达10⁴~10⁵，速度梯度G及反应流速应逐渐由大到小。

（3）沉降阶段：它是在沉降池中进行的絮凝物沉降过程，要求水流缓慢，为提高效率一般采用斜管（板式）沉降池，大量的粗大矾花被斜管（板）壁阻挡而沉积于池底，上层水为澄清水，剩下的粒径小、密度小的矾花一边缓缓下降，一边继续相互碰撞结大，至后期余浊基本不变。污水的沉淀时间为：2~7 h，混凝沉淀池沉淀区要定时排泥。

本发明提供了一种工业污水有效的处理方法，针对工业污水水质的复杂性以及传统方法处理效果不佳的情况，采用Fenton反应池—PFS混凝沉淀的有效结合工艺处理工业污水，具有处理效果好、产泥量低、占地面积小、效果稳定、成本低等显著优点。工业污水经该工艺处理后出水各项指标可以基本达到个工业污水排放标准，实现了工业污水的经济、高效处理。

附图说明

图1为本发明具体实施中的工艺流程图

其中，1：格栅；2：初沉池；3：Fenton反应池；4：PFS混凝沉淀池；

A：进水；B：H₂O₂； C：Fe²⁺；D：PFS固体或药液；E：出水。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本发明：

实施例1

常州某印染企业排放污水，COD为455.4mg/L，NH₃-N为37.45 mg/L，TN为42.3 mg/L，TP为13.1 mg/L，色度300倍。初沉池选用斜板沉淀池，停留时间为3.5 h。污水经初沉池后出水经过上部溢流堰溢流进入Fenton反应池进行化学处理。化学处理后出水进入混凝沉淀池，混凝剂PFS用量为150 mg/L，混凝沉淀出水水质COD为45.2mg/L，NH₃-N为0.57 mg/L，TN为10.6 mg/L，TP为0.16mg/L，色度30倍。整个工艺各工段出水水质指标如表1所示。

表1 各工段出水水质指标（单位：mg/L）

	进水	初沉池	Fenton反应池	混凝沉淀出水	总去除率（%）
						COD	455.4	380.5	136.5	45.2	90.0
NH₃-N	37.45	32.32	2.44	0.57	98.5
						TN	42.3	35.6	13.5	10.6	74.9
TP	13.1	12.4	0.33	0.16	98.8
						色度（倍）	300	240	100	30	90

实施例2

柳州市某造纸企业排放污水，COD为755.4mg/L，BOD₅为267.45 mg/L，SS为998 mg/L，色度1000倍，其它操作条件同实施例1。处理之后出水水质COD为55.2mg/L，BOD₅为30.77 mg/L，SS为25.6 mg/L，色度80倍。整个工艺各工段出水水质指标如表2所示。

表2 各工段出水水质指标（单位：mg/L）

	进水	初沉池	Fenton反应池	混凝沉淀出水	总去除率（%）
						COD	755.4	570.2	196.5	55.2	92.7
BOD₅	267.45	111.32	51.42	30.77	88.5
						SS	998	224.6	109.5	25.6	97.4
色度（倍）	1000	640	240	200	98

实施例3

其他操作同实施例1，PAC投加量为200 mg/L。处理之后，出水水质各项指标比实施例1效果好，色度去除率达到98.5%。

实施例4

其他操作同实施例3，停留时间为5h，处理之后，出水水质各项指标与实施例3效果相当，色度去除率达到99.2%。

Claims

1.PFS混凝与Fenton组合处理工业污水的方法，其步骤为：

a）将工业污水经格栅自流至初沉池，以除去污水中的可沉物和漂浮物；

b）将工业污水泵入Fenton反应池进行化学反应处理，同时将H₂O₂和Fe²⁺混入污水用于化学反应处理；

c）将化学反应处理后的污水在PFS混凝沉淀池进行混凝沉淀并排放。

2.根据权利要求1所述，混凝剂PFS的投加量为50～300 mg/L污水。

3.根据权利要求1所述，在混凝沉淀池中污水的沉淀时间为2~7h。