CN108046483A - 一种基于过硫酸盐处理脱硫废水的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于过硫酸盐处理脱硫废水的装置及方法，属于脱硫废水处理领域。一种基于过硫酸盐处理脱硫废水的装置，包括依次连接的平流式沉砂池、过硫酸钾复合反应罐和二沉池。本发明还涉及一种基于过硫酸盐处理脱硫废水的方法。本发明所述基于过硫酸盐处理脱硫废水的复合工艺方法用于高氯烟气脱硫废水的COD降解中，COD净化效果好，对于COD的去除率达到了83.76％以上，实现了脱硫废水的达标处理；且高效节能，副产物少，绿色环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于过硫酸盐处理脱硫废水的装置及方法，属于脱硫废水处理领域。
背景技术
燃煤电厂湿法脱硫废水成分复杂，含有高浓度悬浮物、氯离子、硫酸盐以及多种重金属，并且水量少，是电厂中最难处理的废水。目前脱硫废水主要采用化学沉淀法处理，部分指标达标困难，如COD及重金属等。因此，为了确保脱硫废水各项指标达标排放，避免发生环境污染事件，必须开发经济高效的新型脱硫废水处理技术和设备。其中，在现有废水处理系统的末端加入适当的深度处理工艺，可以在确保达标排放的同时，有效避免重复建设和降低投资成本。
近年来，废水的高级氧化处理技术快速发展，为难降解废水处理和废水深度处理提供了新的选择。芬顿氧化法发展迅速，主要采用Fe2+/H2O2体系来氧化多种有机物。Fe2+作为催化剂使氧化剂H2O2产生大量的羟基自由基，从而来氧化有机物，达到降解COD的效果。芬顿法的主要缺点是H2O2的利用率不高，不能充分矿化有机物。并且亚铁的混凝作用会产生大量的污泥絮体，增加了污泥处理的成本。
后来的研究表明，利用铁粉等非均相催化剂同样可用，因其反应基本过程与Fenton试剂类似而称之为类Fenton体系。此外，由于在类芬顿反映过程中，会生成铁锈，而铁锈对于大多数重金属具有较强的吸附效果。因此，采用类芬顿法对脱硫废水进行深度处理，可以同时达到去除废水中COD和重金属的效果。但是目前采用类芬顿法处理脱硫废水的研究鲜见报道。本发明以基于过硫酸盐处理脱硫废水的复合工艺方法为切入点，掌握核心技术，积极开拓高盐难降解有机废水处理市场。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于过硫酸盐处理脱硫废水的装置及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于过硫酸盐处理脱硫废水的装置，包括依次连接的平流式沉砂池、过硫酸钾复合反应罐和二沉池。
进一步的，所述平流式沉砂池的底部设有第一底泥排出口，所述第一底泥排出口连接污泥泵。
进一步的，所述平流式沉砂池内设有搅拌装置。
进一步的，所述平流式沉砂池和过硫酸钾复合反应罐的连接管道上设有计量泵。
进一步的，所述二沉池底部设有第二底泥排出口，所述第二底泥排出口连接锥形分泥斗，且所述锥形分泥斗设置在二沉池底部。
一种基于过硫酸盐处理脱硫废水的方法，包括以下步骤：
步骤1，脱硫废水进入平流式沉砂池，向所述平流式沉砂池内加入氢氧化钠、絮凝剂和络合剂后静置沉淀，使脱硫废水进行固液分离分别得到上清液和固相，固相经第一底泥排出口排出，上清液经计量泵控制进入过硫酸钾复合反应罐；
步骤2，向所述过硫酸钾复合反应罐内加入铁屑、过硫酸钾、双氧水，上清液在过硫酸钾复合反应罐内进行高级氧化反应得到反应混合液；
步骤3，将步骤2中的反应混合液排入二沉池进行沉降分到得到上清液和底泥，上清液达标排放，底泥进入锥形分泥斗；
步骤4，将锥形分泥斗底部沉淀的铁屑回收利用，将锥形分泥斗上部絮凝泥外运处理。
进一步的，步骤1中进入平流式沉砂池的脱硫废水COD为1000～1500mg/L，氯离子浓度为8000～12000mg/L。
进一步的，步骤1中氢氧化钠的添加量为2g/L，絮凝剂的添加量为1g/L，络合剂的添加量为2g/L。
进一步的，步骤1中加入的絮凝剂为PAM絮凝剂，加入的络合剂为EDTA络合剂。
进一步的，过硫酸钾复合反应罐内排入上清液后，使用稀盐酸或氢氧化钠溶液调节上清液的pH值为8-9。
进一步的，步骤2中过硫酸钾复合反应罐内加入的H2O2的质量浓度与COD的比值为0.5:1～1:1，加入的K2S2O8的质量浓度与COD的比值为1:1.1～1:1.6，铁屑与K2S2O8质量比为1:1。
本发明的有益效果为：
(1)本发明所述基于过硫酸盐处理脱硫废水的复合工艺方法用于高氯烟气脱硫废水的COD降解中，COD净化效果好，对于COD的去除率达到了83.76％以上，实现了脱硫废水的达标处理；且高效节能，副产物少，绿色环保；
(2)本发明中的过硫酸钾和双氧水起协同氧化作用；
(3)本发明中的铁屑在水质净化后可重复资源化利用；
(4)本发明操作简单、成本低廉、绿色无污染。
附图说明
图1为本发明所述基于过硫酸盐处理脱硫废水的装置的结构示意图；
图2为本发明所述基于过硫酸盐处理脱硫废水的方法中铁屑添加量对处理后脱硫废水COD检测结果影响示意图；
图3为本发明所述基于过硫酸盐处理脱硫废水的方法中双氧水、过硫酸钾添加比例对处理后脱硫废水COD检测结果影响示意图；
图4为本发明所述基于过硫酸盐处理脱硫废水的方法中铁屑粒径对处理后脱硫废水COD检测结果影响示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种基于过硫酸盐处理脱硫废水的装置，如图1所示，包括依次连接的平流式沉砂池、过硫酸钾复合反应罐和二沉池。
所述平流式沉砂池的底部设有第一底泥排出口，所述第一底泥排出口连接污泥泵。所述平流式沉砂池内设有搅拌装置。
所述平流式沉砂池和过硫酸钾复合反应罐的连接管道上设有计量泵。
所述二沉池底部设有第二底泥排出口，所述第二底泥排出口连接锥形分泥斗，且所述锥形分泥斗设置在二沉池底部。
一种基于过硫酸盐处理脱硫废水的方法，包括以下步骤：
步骤1，脱硫废水进入平流式沉砂池，脱硫废水COD为1000～1500mg/L，氯离子浓度为8000～12000mg/L。向所述平流式沉砂池内加入氢氧化钠、PAM絮凝剂和EDTA络合剂，迅速搅拌后静置自然沉淀，其中，氢氧化钠的添加量为2g/L，絮凝剂的添加量为1g/L，络合剂的添加量为2g/L。使脱硫废水进行固液分离分别得到上清液和固相，固相经第一底泥排出口排出，上清液经计量泵控制进入过硫酸钾复合反应罐；
步骤2，使用稀盐酸或氢氧化钠溶液调节上清液的pH值为8-9，向所述过硫酸钾复合反应罐内加入铁屑、过硫酸钾、双氧水，上清液在过硫酸钾复合反应罐内进行高级氧化反应，降低脱硫废水的味道、色度和COD值，得到反应混合液；
其中，过硫酸钾复合反应罐内加入的H2O2的质量浓度与COD的比值为0.5:1～1:1，加入的K2S2O8的质量浓度与COD的比值为1:1.1～1:1.6，铁屑与K2S2O8质量比为1:1。
步骤3，将步骤2中的反应混合液排入二沉池进行沉降分到得到上清液和底泥，上清液达标排放，底泥进入锥形分泥斗；
步骤4，将锥形分泥斗底部沉淀的铁屑回收利用，将锥形分泥斗上部絮凝泥外运无害化处理。
本发明所述利用固相类芬顿法处理脱硫废水的方法可通过以下实验验证：
实施例1：
具体步骤如下：
(1)量取2L脱硫废水，加入5L容器中，称取4gNaOH、1g絮凝剂、4g络合剂加入容器中搅拌均匀，静止沉淀1h得到上清液。
(2)使用量筒量取100mL上清液，加入250mL锥形瓶中。
(3)使用0.05mol/L稀盐酸以及0.05mol/L氢氧化钠溶液调节上清液pH至8～9。
(4)称取90mg铁屑、90mg过硫酸钾加入锥形瓶中，使用1mL移液枪吸取0.45mL30％双氧水加入锥形瓶中；
(5)将锥形瓶放在恒温水浴摇床上震荡1h，COD被大幅降解。
(6)取出锥形瓶，静止2h，至上清液澄清后取上清液经检测COD值，降至80mg/L，达标。
(7)滤去锥形瓶中上清液，扫去上层底泥，倒出下层铁屑，可重复利用。
实施例2：
具体步骤如下：
(1)量取2L脱硫废水，加入5L容器中，称取4gNaOH、1g絮凝剂、4g络合剂加入容器中搅拌均匀，静止沉淀1h得到上清液。
(2)使用量筒量取100mL上清液，加入250mL锥形瓶中。
(3)使用0.05mol/L稀盐酸以及0.05mol/L氢氧化钠溶液调节上清液pH至8～9。
(4)称取90mg铁屑、90mg过硫酸钾加入锥形瓶中，使用1mL移液枪吸取0.35mL30％双氧水加入锥形瓶中；
(5)将锥形瓶放在恒温水浴摇床上震荡1h，COD被大幅降解。
(6)取出锥形瓶，静止2h，至上清液澄清后取上清液经检测COD值，降至90mg/L，达标。
(7)滤去锥形瓶中上清液，扫去上层底泥，倒出下层铁屑，可重复利用。
实施例3：
具体步骤如下：
(1)量取2L脱硫废水，加入5L容器中，称取4gNaOH、1g絮凝剂、4g络合剂加入容器中搅拌均匀，静止沉淀1h得到上清液。
(2)使用量筒量取100mL上清液，加入250mL锥形瓶中。
(3)使用0.05mol/L稀盐酸或0.05mol/L氢氧化钠溶液调节上清液pH至8～9。
(4)称取90mg铁屑、180mg过硫酸钾加入锥形瓶中，使用1mL移液枪吸取0.5mL30％双氧水加入锥形瓶中；
(5)将锥形瓶放在恒温水浴摇床上震荡1h，COD被大幅降解。
(6)取出锥形瓶，静止2h，至上清液澄清后取上清液经检测COD值，降至280mg/L，未达标。
(7)滤去锥形瓶中上清液，扫去上层底泥，倒出下层铁屑，可重复利用。
图2为本发明所述基于过硫酸盐处理脱硫废水的方法中铁屑添加量对处理后脱硫废水COD检测结果影响示意图。从中可以看出，H2O2+K2S2O8组的COD的下降值最大，其次分别为K2S2O8组，H2O2组。这表明单一H2O2或K2S2O8的类芬顿反应对脱硫废水有机物的去除有一定的效果，但联合H2O2和K2S2O8确能明显提高地类芬顿反应对脱硫废水有机物的去除效果。也证明了H2O2和K2S2O8在类芬顿反应中彼此的协同作用。
图3为本发明所述基于过硫酸盐处理脱硫废水的方法中双氧水、过硫酸钾添加比例对处理后脱硫废水COD检测结果影响示意图，其中，所述双氧水、过硫酸钾添加比例为H2O2和K2S2O8的质量比。当H2O2:K2S2O8＝1:2时，反应体系对COD的降解效果最好，而H2O2:K2S2O8＝2:1时，即在H2O2过量的情况下，COD的降解效果并不好，表明H2O2和K2S2O8的共存的体系中，H2O2过量会使协同反应的效果不理想。
图4为本发明所述基于过硫酸盐处理脱硫废水的方法中铁屑例径对处理后脱硫废水COD检测结果影响示意图。在Fe量少时，100nm的Fe对类芬顿反应处理COD的效果最好，2mm、50mm的COD降解效果依次递减，说明在Fe量少时，Fe粒径越小，双氧水与过硫酸钾联合处理的效果越好。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于过硫酸盐处理脱硫废水的装置，其特征在于，包括依次连接的平流式沉砂池、过硫酸钾复合反应罐和二沉池。
2.根据权利要求1所述的基于过硫酸盐处理脱硫废水的装置，其特征在于，所述平流式沉砂池的底部设有第一底泥排出口，所述第一底泥排出口连接污泥泵。
3.根据权利要求1所述的基于过硫酸盐处理脱硫废水的装置，其特征在于，所述平流式沉砂池内设有搅拌装置。
4.根据权利要求1所述的基于过硫酸盐处理脱硫废水的装置，其特征在于，所述平流式沉砂池和过硫酸钾复合反应罐的连接管道上设有计量泵。
5.根据权利要求1所述的基于过硫酸盐处理脱硫废水的装置，其特征在于，所述二沉池底部设有第二底泥排出口，所述第二底泥排出口连接锥形分泥斗，且所述锥形分泥斗设置在二沉池底部。
6.一种基于过硫酸盐处理脱硫废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，脱硫废水进入平流式沉砂池，向所述平流式沉砂池内加入氢氧化钠、絮凝剂和络合剂后静置沉淀，使脱硫废水进行固液分离分别得到上清液和固相，固相经第一底泥排出口排出，上清液经计量泵控制进入过硫酸钾复合反应罐；
步骤2，向所述过硫酸钾复合反应罐内加入铁屑、过硫酸钾、双氧水，上清液在过硫酸钾复合反应罐内进行高级氧化反应得到反应混合液；
步骤3，将步骤2中的反应混合液排入二沉池进行沉降分到得到上清液和底泥，上清液达标排放，底泥进入锥形分泥斗；
步骤4，将锥形分泥斗底部沉淀的铁屑回收利用，将锥形分泥斗上部絮凝泥外运处理。
7.根据权利要求6所述的基于过硫酸盐处理脱硫废水的方法，其特征在于，步骤1中进入平流式沉砂池的脱硫废水COD为1000～1500mg/L，氯离子浓度为8000～12000mg/L。
8.根据权利要求6所述的基于过硫酸盐处理脱硫废水的方法，其特征在于，步骤1中氢氧化钠的添加量为2g/L，絮凝剂的添加量为1g/L，络合剂的添加量为2g/L；且所加入的絮凝剂为PAM絮凝剂，加入的络合剂为EDTA络合剂。
9.根据权利要求6所述的基于过硫酸盐处理脱硫废水的方法，其特征在于，过硫酸钾复合反应罐内排入上清液后，使用稀盐酸或氢氧化钠溶液调节上清液的pH值为8-9。
10.根据权利要求6所述的基于过硫酸盐处理脱硫废水的方法，其特征在于，步骤2中过硫酸钾复合反应罐内加入的H2O2的质量浓度与COD的比值为0.5:1～1:1，加入的K2S2O8的质量浓度与COD的比值为1:1.1～1:1.6，铁屑与K2S2O8质量比为1:1。
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