CN104261589A - 一种分点进水式Fenton试剂氧化处理装置及处理废水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种分点进水式Fenton试剂氧化处理装置及处理废水的方法，包括废水储存罐，第一pH值调节罐，流化柱，第二pH值调节罐，沉淀池，在废水中加入硫酸调节pH值，加入FeSO4溶液和H2O2溶液，氧化反应结束后，加入未处理废水、NaOH和聚丙烯酰胺溶液搅拌混匀，然后经过沉淀池进行沉降的废水可达标排放。利用未处理废水中的碱度去代替NaOH中和水中的H+，减少了NaOH药剂使用量。且未处理废水中的不溶解胶体和疏水性物质在Fe(OH)3沉淀过程中得以去除，提高了铁泥的利用率。
Description
技术领域
本发明属于水污染控制领域，更加具体地说，涉及分点进水式Fenton试剂氧化法深度处理制浆造纸废水的装置和方法，可有效利用Fenton试剂所产生的Fe3+，减少NaOH使用量，同时具有增加处理水量等特点。
背景技术
制浆造纸废水因具有污染物浓度高、可生化性差等特点，对生态环境造成严重威胁。目前制浆造纸废水处理采用“物化-厌氧-好氧”方式，出水中仍还有大量生物难以降解的有机物，不能达到《制浆造纸工业水污染排放标准》(GB3544-2008)规定限值。针对这种情况，有必要对制浆造纸废水进行深度治理。制浆造纸废水的深度处理主要采用的方法有：混凝沉淀、高级氧化技术和膜分离法等。
混凝沉淀法是一种高效简便的物理化学方法，可以去除水中大部分浊度和色度，但对难降解物质去除有限，且处理费用较高。Fenton试剂氧化法是一种常用的高级氧化技术，它是利用Fe2+和H2O2反应产生强氧化性的OH·来氧化降解有机物或者还原性无机污染物。目前，传统的Fenton试剂氧化技术大多采用“酸化-氧化-回调pH-沉淀”工艺流程，反复调节pH值，增加了处理构筑物和酸碱药剂费用，且氧化过程产生的Fe3+利用率不高。因此，开发高效能、低成本的Fenton试剂氧化工艺对于推广该技术具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，解决现有传统Fenton试剂氧化技术中反复调节pH值、Fe3+利用率不高等缺点，提供一种高效能、低成本的Fenton试剂氧化工艺和装置。
本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：
一种分点进水式Fenton试剂氧化处理装置，包括废水储存罐，第一pH值调节罐，流化柱，第二pH值调节罐，沉淀池，其中：
所述废水储存罐和第一pH值调节罐管路相连，并在管路上设置第二泵；
所述第一pH值调节罐与硫酸储存罐管路相连，并在第一pH值调节罐中设置第一在线pH检测器和第一搅拌装置；
所述第一pH值调节罐与流化柱管路相连，并在管路上设置第三泵；硫酸亚铁溶液储存罐与流化柱管路相连，并在管路上设置第四泵；双氧水储存罐与流化柱管路相连，并在管路上设置第五泵；所述流化柱与第二pH值调节罐管路相连，碱液储存罐与第二pH值调节罐管路相连，聚丙烯酰胺溶液储存罐与第二pH值调节罐管路相连；废水储存罐与第二pH值调节管路罐相连，并在管路上设置第一泵，并在第二pH值调节罐中设置第二在线pH检测器和第二搅拌装置；所述第二pH值调节罐与沉淀池管路相连。
在上述技术方案中，在沉淀池的顶部设置有排水管，在沉淀池的底部设置有排泥管。
在上述技术方案中，所述第一pH值调节罐、硫酸亚铁溶液储存罐和双氧水储存罐分别与流化柱的底部相连，所述第二pH值调节罐与流化柱的顶部相连。
在上述技术方案中，第一在线pH值检测器在线检测第一pH值调节罐中溶液的pH值，并结合情况控制硫酸储存罐中硫酸向第一pH值调节罐的流量。
在上述技术方案中，第二在线pH值检测器在线检测第二pH值调节罐中溶液的pH值，并结合情况控制碱液储存罐中碱液向第二pH值调节罐的流量。
使用上述处理装置进行废水处理的方法，按照下述方法进行：
通过调节第二泵，以使废水流量为10—20L/h进入第一pH值调节罐；调节第一泵，以使废水流量为1-3L/h进入第二pH值调节罐；
通过调节硫酸储存罐中硫酸向第一pH值调节罐中的加入量，以使第一pH值调节罐pH值为3～4，废水的水力停留时间为15-20min；
流化柱的水力停留时间为30-60min，优选40—50min，硫酸亚铁溶液储存罐中存贮硫酸亚铁水溶液，其中FeSO4·7H2O的质量百分比为1wt％～2wt％，向流化柱中加入量为每吨废水1-5LFeSO4·7H2O的水溶液；双氧水储存罐中储存双氧水(即过氧化氢的水溶液)，过氧化氢的质量百分比为25—30wt％，向流化柱中加入量为每吨废水0.2～0.4L双氧水；
通过调节碱液储存罐中碱液向第二pH值调节罐中的加入量，以使第二pH值调节罐中pH值为6～8，水力停留时间为30-40min，其中选择使用氢氧化钠的水溶液进行pH值调节，在碱液储存罐中，氢氧化钠水溶液的质量百分数为5—10wt％；
聚丙烯酰胺溶液储存罐中存储PAM(聚丙烯酰胺)水溶液，聚丙烯酰胺水溶液的质量分数为0.5-1wt‰，向第二pH值调节罐中加入量为每吨废水0.5-1L，优选0.8—0.7L；
在第二pH值调节罐中，未处理废水与Fenton试剂氧化后的废水进行混合，两者的体积比为(0.1—0.3)：1。
在上述技术方案中，处理的废水为制浆造纸废水，其进水水质CODCr为100-150mg/L，pH为7-8。
本发明分点进水式Fenton试剂氧化法深度处理制浆造纸废水，在制浆造纸废水中加入硫酸调节pH值，加入FeSO4溶液和H2O2溶液，氧化反应结束后，加入一定比例的未处理废水、NaOH和PAM溶液搅拌混匀，然后经过沉淀池进行沉降的废水可达标排放。
与传统Fenton试剂氧化法深度处理制浆造纸废水的工艺相比，本发明的优点在于：传统Fenton试剂氧化有机物后需投加NaOH调节pH值从4到6-7，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀。制浆造纸废水深度处理工艺的进水pH值为7-8，本发明通过未处理废水与Fenton试剂氧化后的废水混合，利用未处理废水中的碱度去代替NaOH中和水中的H+，减少了NaOH药剂使用量。且未处理废水中的不溶解胶体和疏水性物质在Fe(OH)3沉淀过程中得以去除，提高了铁泥的利用率。本发明工艺增加了处理水量，降低了处理单位水量能耗。
附图说明
图1为本发明的结构示意图，其中1是废水储存罐，2是第一泵，3是硫酸储存罐，4是第二泵，5是第一搅拌装置，6是第一在线pH检测器，7是第一pH值调节罐，8是硫酸亚铁溶液储存罐，9是第三泵，10是第四泵，11是流化柱，12是第五泵，13是双氧水储存罐，14是碱液储存罐，15是第二搅拌装置，16是第二pH值调节罐，17是聚丙烯酰胺溶液储存罐，18是第二在线pH检测器，19是沉淀池；A是第一进水管，B硫酸加药管，C是第一出水管，D是硫酸亚铁加药管，E是双氧水加药管，F是第三出水管，G是碱液加药管，H是第二进水管，I是PAM加药管，J是第四出水管，K是排泥管，L是第五出水管。
具体实施方式
下面结合具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。
如附图1所示，本发明分点进水式Fenton试剂氧化处理装置的结构示意图，其中1是废水储存罐，2是第一泵，3是硫酸储存罐，4是第二泵，5是第一搅拌装置，6是第一在线pH检测器，7是第一pH值调节罐，8是硫酸亚铁溶液储存罐，9是第三泵，10是第四泵，11是流化柱，12是第五泵，13是双氧水储存罐，14是碱液储存罐，15是第二搅拌装置，16是第二pH值调节罐，17是聚丙烯酰胺溶液储存罐，18是第二在线pH检测器，19是沉淀池；A是第一进水管，B硫酸加药管，C是第一出水管，D是硫酸亚铁加药管，E是双氧水加药管，F是第三出水管，G是碱液加药管，H是第二进水管，I是PAM加药管，J是第四出水管，K是排泥管，L是第五出水管。
分点进水式Fenton试剂氧化处理装置，包括废水储存罐，第一pH值调节罐，流化柱，第二pH值调节罐，沉淀池，其中：
所述废水储存罐和第一pH值调节罐管路相连，并在管路上设置第二泵；
所述第一pH值调节罐与硫酸储存罐管路相连，并在第一pH值调节罐中设置第一在线pH检测器和第一搅拌装置；
所述第一pH值调节罐与流化柱管路相连，并在管路上设置第三泵；硫酸亚铁溶液储存罐与流化柱管路相连，并在管路上设置第四泵；双氧水储存罐与流化柱管路相连，并在管路上设置第五泵；所述流化柱与第二pH值调节罐管路相连，碱液储存罐与第二pH值调节罐管路相连，聚丙烯酰胺溶液储存罐与第二pH值调节罐管路相连；废水储存罐与第二pH值调节管路罐相连，并在管路上设置第一泵，并在第二pH值调节罐中设置第二在线pH检测器和第二搅拌装置；所述第二pH值调节罐与沉淀池管路相连。
在上述技术方案中，在沉淀池的顶部设置有排水管，在沉淀池的底部设置有排泥管。
在上述技术方案中，所述第一pH值调节罐、硫酸亚铁溶液储存罐和双氧水储存罐分别与流化柱的底部相连，所述第二pH值调节罐与流化柱的顶部相连。
在上述技术方案中，第一在线pH值检测器在线检测第一pH值调节罐中溶液的pH值，并结合情况控制硫酸储存罐中硫酸向第一pH值调节罐的流量。
在上述技术方案中，第二在线pH值检测器在线检测第二pH值调节罐中溶液的pH值，并结合情况控制碱液储存罐中碱液向第二pH值调节罐的流量。
以某制浆造纸厂的二沉池出水为实验用水，其CODCr为100-150mg/L，pH为7-8，进行制浆造纸废水的深度处理过程如下：
实施例1
通过调节第二泵，以使废水流量为10L/h进入第一pH值调节罐；调节第一泵，以使废水流量为3L/h进入第二pH值调节罐；
通过调节硫酸储存罐中硫酸向第一pH值调节罐中的加入量，以使第一pH值调节罐pH值为4，废水的水力停留时间为20min；
流化柱的水力停留时间为60min，硫酸亚铁溶液储存罐中存贮硫酸亚铁水溶液，其中FeSO4·7H2O的质量百分比为2wt％，向流化柱中加入量为每吨废水5LFeSO4·7H2O的水溶液；双氧水储存罐中储存双氧水，过氧化氢的质量百分比为30wt％，向流化柱中加入量为每吨废水0.2L双氧水；
通过调节碱液储存罐中碱液向第二pH值调节罐中的加入量，以使第二pH值调节罐中pH值为8，水力停留时间为30min，其中选择使用氢氧化钠的水溶液进行pH值调节，在碱液储存罐中，氢氧化钠水溶液的质量百分数为10wt％；
聚丙烯酰胺溶液储存罐中存储PAM(聚丙烯酰胺)水溶液，聚丙烯酰胺水溶液的质量分数为1wt‰，向第二pH值调节罐中加入量为每吨废水1L；
在第二pH值调节罐中未处理废水与Fenton试剂氧化后的废水进行混合，两者的体积比为0.3：1
实施例2
通过调节第二泵，以使废水流量为10L/h进入第一pH值调节罐；调节第一泵，以使废水流量为1L/h进入第二pH值调节罐；
通过调节硫酸储存罐中硫酸向第一pH值调节罐中的加入量，以使第一pH值调节罐pH值为3，废水的水力停留时间为15min；
流化柱的水力停留时间为30min，硫酸亚铁溶液储存罐中存贮硫酸亚铁水溶液，其中FeSO4·7H2O的质量百分比为1wt％，向流化柱中加入量为每吨废水1LFeSO4·7H2O的水溶液；双氧水储存罐中储存双氧水(即过氧化氢的水溶液)，过氧化氢的质量百分比为25wt％，向流化柱中加入量为每吨废水0.4L双氧水；
通过调节碱液储存罐中碱液向第二pH值调节罐中的加入量，以使第二pH值调节罐中pH值为6，水力停留时间为40min，其中选择使用氢氧化钠的水溶液进行pH值调节，在碱液储存罐中，氢氧化钠水溶液的质量百分数为5wt％；
聚丙烯酰胺溶液储存罐中存储PAM(聚丙烯酰胺)水溶液，聚丙烯酰胺水溶液的质量分数为0.5wt‰，向第二pH值调节罐中加入量为每吨废水0.5；
在第二pH值调节罐中未处理废水与Fenton试剂氧化后的废水进行混合，两者的体积比为0.1：1。
实施例3
通过调节第二泵，以使废水流量为20L/h进入第一pH值调节罐；调节第一泵，以使废水流量为1L/h进入第二pH值调节罐；
通过调节硫酸储存罐中硫酸向第一pH值调节罐中的加入量，以使第一pH值调节罐pH值为3.5，废水的水力停留时间为20min；
流化柱的水力停留时间为40min，硫酸亚铁溶液储存罐中存贮硫酸亚铁水溶液，其中FeSO4·7H2O的质量百分比为1.5wt％，向流化柱中加入量为每吨废水3LFeSO4·7H2O的水溶液；双氧水储存罐中储存双氧水(即过氧化氢的水溶液)，过氧化氢的质量百分比为28wt％，向流化柱中加入量为每吨废水0.3L双氧水；
通过调节碱液储存罐中碱液向第二pH值调节罐中的加入量，以使第二pH值调节罐中pH值为7，水力停留时间为35min，其中选择使用氢氧化钠的水溶液进行pH值调节，在碱液储存罐中，氢氧化钠水溶液的质量百分数为8wt％；
聚丙烯酰胺溶液储存罐中存储PAM(聚丙烯酰胺)水溶液，聚丙烯酰胺水溶液的质量分数为0.8wt‰，向第二pH值调节罐中加入量为每吨废水0.8L；
在第二pH值调节罐中，未处理废水与Fenton试剂氧化后的废水进行混合，两者的体积比为0.2：1。
实施例4
通过调节第二泵，以使废水流量为15L/h进入第一pH值调节罐；调节第一泵，以使废水流量为3L/h进入第二pH值调节罐；
通过调节硫酸储存罐中硫酸向第一pH值调节罐中的加入量，以使第一pH值调节罐pH值为4，废水的水力停留时间为15min；
流化柱的水力停留时间为50min，硫酸亚铁溶液储存罐中存贮硫酸亚铁水溶液，其中FeSO4·7H2O的质量百分比为2wt％，向流化柱中加入量为每吨废水4LFeSO4·7H2O的水溶液；双氧水储存罐中储存双氧水(即过氧化氢的水溶液)，过氧化氢的质量百分比为25wt％，向流化柱中加入量为每吨废水0.4L双氧水；
通过调节碱液储存罐中碱液向第二pH值调节罐中的加入量，以使第二pH值调节罐中pH值为8，水力停留时间为40min，其中选择使用氢氧化钠的水溶液进行pH值调节，在碱液储存罐中，氢氧化钠水溶液的质量百分数为8wt％；
聚丙烯酰胺溶液储存罐中存储PAM(聚丙烯酰胺)水溶液，聚丙烯酰胺水溶液的质量分数为0.8wt‰，向第二pH值调节罐中加入量为每吨废水0.7L；
在第二pH值调节罐中，未处理废水与Fenton试剂氧化后的废水进行混合，两者的体积比为0.1：1。
在上述实施例中，氧化反应结束后加入不同比例的未处理废水混合，测定混合后pH值，在使用碱液调节pH值和投入聚丙烯酰胺溶液搅拌均匀后，取上清液测定COD，结果见下表所示：
与传统工艺相比较，本发明工艺，在药剂用量相同的情况下，充分利用了废水的碱度和Fenton氧化后废水中的Fe3+，在相同能耗下能多处理30％的废水。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种分点进水式Fenton试剂氧化处理装置，其特征在于，包括废水储存罐，第一pH值调节罐，流化柱，第二pH值调节罐，沉淀池，其中：
所述废水储存罐和第一pH值调节罐管路相连，并在管路上设置第二泵；
所述第一pH值调节罐与硫酸储存罐管路相连，并在第一pH值调节罐中设置第一在线pH检测器和第一搅拌装置；
所述第一pH值调节罐与流化柱管路相连，并在管路上设置第三泵；硫酸亚铁溶液储存罐与流化柱管路相连，并在管路上设置第四泵；双氧水储存罐与流化柱管路相连，并在管路上设置第五泵；所述流化柱与第二pH值调节罐管路相连，碱液储存罐与第二pH值调节罐管路相连，聚丙烯酰胺溶液储存罐与第二pH值调节罐管路相连；废水储存罐与第二pH值调节管路罐相连，并在管路上设置第一泵，并在第二pH值调节罐中设置第二在线pH检测器和第二搅拌装置；所述第二pH值调节罐与沉淀池管路相连。
2.根据权利要求1所述的一种分点进水式Fenton试剂氧化处理装置，其特征在于，在沉淀池的顶部设置有排水管，在沉淀池的底部设置有排泥管。
3.根据权利要求1所述的一种分点进水式Fenton试剂氧化处理装置，其特征在于，所述第一pH值调节罐、硫酸亚铁溶液储存罐和双氧水储存罐分别与流化柱的底部相连，所述第二pH值调节罐与流化柱的顶部相连。
4.根据权利要求1所述的一种分点进水式Fenton试剂氧化处理装置，其特征在于，所述第一在线pH值检测器在线检测第一pH值调节罐中溶液的pH值，并结合情况控制硫酸储存罐中硫酸向第一pH值调节罐的流量。
5.根据权利要求1所述的一种分点进水式Fenton试剂氧化处理装置，其特征在于，所述第二在线pH值检测器在线检测第二pH值调节罐中溶液的pH值，并结合情况控制碱液储存罐中碱液向第二pH值调节罐的流量。
6.利用如权利要求1—5之一所述的处理装置进行废水处理的方法，其特征在于，按照下述方法进行：
通过调节第二泵，以使废水流量为10—20L/h进入第一pH值调节罐；调节第一泵，以使废水流量为1-3L/h进入第二pH值调节罐；
通过调节硫酸储存罐中硫酸向第一pH值调节罐中的加入量，以使第一pH值调节罐pH值为3～4，废水的水力停留时间为15-20min；
流化柱的水力停留时间为30-60min，硫酸亚铁溶液储存罐中存贮硫酸亚铁水溶液，其中FeSO4·7H2O的质量百分比为1wt％～2wt％，向流化柱中加入量为每吨废水1-5LFeSO4·7H2O的水溶液；双氧水储存罐中储存双氧水即过氧化氢的水溶液，过氧化氢的质量百分比为25—30wt％，向流化柱中加入量为每吨废水0.2～0.4L双氧水；
通过调节碱液储存罐中碱液向第二pH值调节罐中的加入量，以使第二pH值调节罐中pH值为6～8，水力停留时间为30-40min，其中选择使用氢氧化钠的水溶液进行pH值调节，在碱液储存罐中，氢氧化钠水溶液的质量百分数为5—10wt％；
聚丙烯酰胺溶液储存罐中存储聚丙烯酰胺水溶液，聚丙烯酰胺水溶液的质量分数为0.5-1wt‰，向第二pH值调节罐中加入量为每吨废水0.5-1L；
在第二pH值调节罐中，未处理废水与Fenton试剂氧化后的废水进行混合，两者的体积比为(0.1—0.3)：1。
7.根据权利要求6所述的废水处理方法，其特征在于，处理的废水为制浆造纸废水，其进水水质CODCr为100-150mg/L，pH为7-8。
8.根据权利要求6所述的废水处理方法，其特征在于，流化柱的水力停留时间为40—50min。
9.根据权利要求6所述的废水处理方法，其特征在于，向第二pH值调节罐中加入聚丙烯酰胺水溶液的量为每吨废水0.8—0.7L。
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