CN109368870B - 一种利用芬顿技术处理印染废水的ro浓水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用芬顿技术处理印染废水的RO浓水的方法，属于环境工程污水高级氧化处理技术领域。第一步，向RO浓水中投加浓硫酸以调节pH；第二步，投加定量七水合硫酸亚铁，曝气搅拌进行溶解，再加入定量浓度为30％过氧化氢，进行一定时间曝气搅拌反应；第三步，反应结束，用氢氧化钠调节pH为7‑7.5，投加定量助凝剂；第四步，废水流进入物化沉淀池，进行沉淀5～10min后，在过滤池进行泥水分离。本方法可以高效降低废水中COD，去除废水色度。具有高效性，稳定性，操作简便，经济性好，去除率高，出水符合《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》(DB32/1072—2018)的要求。

Description

一种利用芬顿技术处理印染废水的RO浓水的方法
技术领域
本发明涉及一种利用芬顿技术处理印染废水的RO浓水的方法，属于环境工程污水高级氧化处理技术领域。
背景技术
印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排出的废水，印染废水成分复杂，水量较大。据统计，对1吨纺织品进行印染加工会耗水100～200吨，但是接近80～90％的用水会成为废水，且废水中有机污染物含量高、碱性大、水质变化幅度也很大，使得印染废水成为现如今难处理的工业废水之一。
印染废水处理通常经过初沉+水解+好氧处理+MBR处理+RO处理，末端出水可以进入生产中进行回用，但是RO处理后的产生的尾水(即：RO浓水，反渗透膜过滤后产生的污水)成分复杂，其含有难生化降解物质、少量阻垢剂和杀菌剂等，使得RO浓水具有生化性差、处理难度大、处理成本高等特点，常规处理难以达标。由于浓水硬度通常能达到100～350mg/L，COD在100mg/L以上，盐含量高达10000mg/L以上，若直接将浓水回流到调节池，长期积累必然会导致废水处理系统，尤其是生物处理系统中微生物由于盐度高导致渗透压不平衡而造成的崩溃。若直接外排，浓水仍含有较多的有机污染物，必定造成一定的环境污染，同时浓水含有较高的盐度，这部分盐度将随废水外排而流失，既污染环境又浪费资源。
目前多数国家和地区对于RO浓水的排放政策要求越来越严格，RO浓水处理已成为再生水处理领域的难点，备受学术界与工程界关注。
本着人与自然和谐相处的目标，以环境承载力为基础、以绿色科技为动力，芬顿技术作为一种高级氧化技术广泛应用于各种废水处理，对于实现废水减量化、无害化、资源化，构建资源节约型、环境友好型社会，加快转变经济发展方式，全面贯彻落实科学发展观起着至关重要的作用。芬顿技术的原理是，在酸性条件下，H2O2在Fe2+存在条件下，生成强氧化性的羟基自由基(·OH)，其能够将废水中的难降解有机物降解，亚铁离子氧化形成的三价铁离子还具有一定的絮凝作用。芬顿试剂的反应方程式可以用下列方程式表述：
Fe2++H2O2→Fe3++·OH
芬顿技术是一种常用的高级氧化技术，相对其他氧化技术而言，其在黑暗中就能破坏有机物，具有操作过程简单、反应易得、运行成本低廉、设备投资少且对环境友好性等优点。
发明内容
鉴于RO浓水排放达不到地方污水排放标准，本发明的目的在于提供一种有效处理印染废水的RO浓水的方法，最大限度降低废水中COD含量，达到污水排放地方标准，实现RO浓水的达标排放。
为了实现上述目的，本发明提供了一种利用芬顿技术处理RO浓水的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)向RO浓水中投加硫酸以调节pH为3～4；
(2)调节后的废水进入芬顿塔，投加七水合硫酸亚铁，加入量为1.6～2.46kg·m-3 浓水，投加与硫酸亚铁的摩尔比为1：2的过氧化氢，采用曝气机进行一定时间曝气搅拌反应，曝气强度为9～10L·min-1，曝气时间为1.5～2h；
(3)反应结束后，芬顿技术处理后的废水进入脱气池，调节处理过的废水pH为7～7.5，投加助凝剂，搅拌均匀；
(4)搅拌均匀后的废水进入物化沉淀池，进行沉淀5～10min后，之后进入过滤池进行泥水分离即可。
在本发明的一种实施方式中，所述硫酸为98％的浓硫酸。
在本发明的一种实施方式中，所述过氧化氢的浓度为30％，投加量为1.3～2L·m-3 浓水。
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中调节pH的物质为NaOH。
在本发明的一种实施方式中，所述助凝剂为聚丙烯氨酰胺，投加量为0.5-1.0g·m-3 浓水。
在本发明的一种实施方式中，所述曝气强度为10L·min-1。
本发明的有益效果：
(1)本发明方法利用芬顿反应处理印染废水处理后的RO浓水，在芬顿反应的过程中采用曝气搅拌处理代替机械搅拌，能够明显提升芬顿反应效果，同时能够去除过量过氧化氢；反应结束后选取聚丙烯氨酰胺(PAM)作为助凝剂能够加速芬顿产物铁盐与水样的分离，提升沉淀效果，且本发明添加的PAM的量仅为0.0005g/每kg RO浓水，加入量相对于现有技术大大减少，且沉淀过程也仅需5-10min即可完成沉淀，缩短废水处理时间。
(2)本发明方法能够最大限度降低废水中COD含量，去除率达84％，处理后的废水的COD低至34mg·L-1，且色度降低为0，能够达到地方污水排放地方标准，使得出水符合《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》(DB32/1072—2018)；同时优化芬顿反应操作条件，大幅度提升芬顿反应效果，加快泥水分离，降低运行成本。
附图说明
图1：本发明的一种有效处理印染废水的RO浓水的方法的流程示意图。
具体实施方式
COD的检测方法：取水样2mL加入到哈希试剂管中，摇晃均匀在165℃下消解30min，消解结束后冷却到室温，在DR900分析仪上进行COD浓度测定。
色度的测量方法：稀释倍数法，取水样进行倍数稀释，目视比色直至水样色度为透明(白色纸参考)，水样色度用稀释倍数表示。
以XXX工厂的印染废水进行RO处理后的浓水为实验用水，基本理化性质见下表。
表1试验废水理化性质
Figure BDA0001887195080000031
实施例1
(1)向RO浓水中投加98％浓硫酸以调节pH为3；
(2)调节后的废水进入芬顿塔，投加七水合硫酸亚铁，加入量为2.46kg·m-3，溶解后，投加30％过氧化氢，投加量为2L·m-3；采用曝气机进行一定时间曝气搅拌反应，曝气强度为10L·min-1，曝气时间为105min；
(3)反应结束后，芬顿技术处理后的废水进行脱气池，用氢氧化钠调节pH为7～7.5，投加助凝剂，投加量为0.5g·m-3，搅拌；
(4)废水进入物化沉淀池，进行沉淀5min后，在过滤池进行泥水分离即可。
经过测定，处理后的水的COD含量为34mg·L-1，COD去除率可达84.55％，出水的色度为0。
实施例2
(1)向RO浓水中投加浓硫酸以调节pH为4；
(2)调节后的废水进入芬顿塔，投加七水合硫酸亚铁，加入量为1.6kg·m-3，溶解后，投加30％过氧化氢，投加量为1.3L·m-3；采用曝气机进行一定时间曝气搅拌反应，曝气强度为9L·min-1，曝气时间为108min；
(3)反应结束后，芬顿技术处理后的废水进行脱气池，用氢氧化钠调节pH为7～7.5，投加助凝剂聚丙烯氨酰胺，投加量为0.5g·m-3，搅拌；
(4)废水流进入物化沉淀池，进行沉淀8min后，在过滤池进行泥水分离即可。
经过测定，处理后的水的COD含量为36mg·L-1，COD去除率可达83.64％，出水的色度为0。
实施例3
(1)向RO浓水中投加浓硫酸以调节pH为4；
(2)调节后的废水进入芬顿塔，投加七水合硫酸亚铁，加入量为1.6kg·m-3，溶解后，投加30％过氧化氢，并保证过氧化氢与亚铁盐的摩尔比为2以保持芬顿反应高效进行，30％过氧化氢投加量为1.3L·m-3；采用曝气机进行一定时间曝气搅拌反应，曝气强度为10L·min-1，曝气时间为90min；
(3)反应结束后，芬顿技术处理后的废水进行脱气池，用氢氧化钠调节pH为7～7.5，投加助凝剂聚丙烯氨酰胺，投加量为1g·m-3，搅拌；
(4)废水流进入物化沉淀池，进行沉淀5min后，进入过滤池进行泥水分离即可。
经过测定，处理后的水的COD含量为37mg·L-1，COD去除率可达83.18％，出水的色度为0。
对比例1
曝气搅拌时间为50min，其余条件和步骤与实施例2相同，进行处理。
经过测定，处理后的水的COD含量为85mg·L-1，COD去除率可达61.36％，出水的色度为3。
对比例2
曝气搅拌时间为180min，其余条件和步骤与实施例2相同，进行处理。
经过测定，处理后的水的COD含量为39mg·L-1，COD去除率可达82.27％，出水的色度为1。
对比例3
过氧化氢和硫酸亚铁的摩尔比为2，硫酸亚铁投加量为0.64kg·m-3，其余条件和步骤与实施例2相同，进行处理。
经过测定，处理后的水的COD含量为58mg·L-1，COD去除率可达73.64％，出水的色度为3。
对比例4
沉淀时间为30min，其余条件和步骤与实施例2相同，进行处理。
经过测定，处理后的水的COD含量为35mg·L-1，COD去除率可达84.09％，出水的色度为0。
对比例5
步骤(2)中的搅拌方式为机械搅拌(300r/min)，和机械搅拌(300r/min)+反应后再曝气(10L·min-1)，其余条件和步骤与实施例1相同，具体结果见表2。
表2搅拌方式效果验证
Figure BDA0001887195080000041
Figure BDA0001887195080000051
对比曝气泵搅拌和单杆搅拌器搅拌，发现COD的去除效率表现出明显的差异，这主要是由于在曝气搅拌下，产生大量微小气泡，H2O2充分与Fe2+接触，生成强氧化性的羟基自由基(·OH)的量相比较于机械搅拌更多。同时曝气搅拌相对于机械搅拌更好的消除残余或氧化氢(气泡残余更少)，进一步提升芬顿的反应效果。
对比机械搅拌后再采用曝气搅拌，本发明方法单独使用曝气搅拌仍可以高效降低COD，去除色度。相比较传统的机械搅拌+曝气处理简化了工艺，降低了后处理的繁琐。
对比例6：
步骤(3)中聚丙烯酰胺的添加量为1.6g·m-3，搅拌，发现，助凝剂添加过多，助凝后形成大量絮状物上浮，反而不利于沉降，且其处理后的废水的色度为2。可见，助凝剂的添加量很重要。
对比例7：
步骤(3)不添加助凝剂，使絮凝物自行沉淀。
可知产生铁盐沉淀后很难快速沉淀下来，其沉淀时间至少需要30min，且其处理后的废水的色度为4。可见，添加一定量的助凝剂的添加有助于芬顿反应后沉淀与水样的分离，也能够一定程度的降低处理后废水的色度。
对比例8：
为验证曝气搅拌是否可用于所有类型废水的芬顿反应，本研究再次选取了印染废水的好氧处理出水进行曝气芬顿反应。在相同优化条件下进行同时曝气搅拌，试验结果如下：
表3曝气搅拌方式适用性验证
Figure BDA0001887195080000052
由两种废水的芬顿效果对比发现，采用曝气搅拌方式进行芬顿反应对于RO浓水的芬顿处理是适用的，对于其余类型废水的适应效果并不是完全绝对的，这需要针对不同废水类型进行实际情况的验证。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (18)

1.一种利用芬顿技术处理印染废水的RO浓水的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)向RO浓水中投加硫酸以调节pH为3～4；
(2)调节后的废水进入芬顿塔，投加七水合硫酸亚铁，加入量为1.6～2.46kg·m-3 浓水，溶解后，投加与七水合硫酸亚铁的摩尔比为1：2的过氧化氢，采用曝气机进行一定时间曝气搅拌反应，曝气强度为9～10L·min-1，曝气时间为1.5～2h；
(3)反应结束后，芬顿技术处理后的废水进入脱气池，调节处理过的废水pH为7～7.5，投加助凝剂，搅拌均匀，所述助凝剂的投加量为0.5g·m-3 浓水；
(4)搅拌均匀后的废水进入物化沉淀池，进行沉淀5～10min后，进入过滤池进行泥水分离即可。
2.根据权利要求1所述的一种利用芬顿技术处理印染废水的RO浓水的方法，其特征在于，所述硫酸为98％的浓硫酸。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用芬顿技术处理印染废水的RO浓水的方法，其特征在于，所述过氧化氢的浓度为30％，投加量为1.3～2L·m-3 浓水。
4.根据权利要求1或2所述的一种利用芬顿技术处理印染废水的RO浓水的方法，其特征在于，步骤(3)中调节pH的物质为NaOH。
5.根据权利要求3所述的一种利用芬顿技术处理印染废水的RO浓水的方法，其特征在于，步骤(3)中调节pH的物质为NaOH。
6.根据权利要求1、2或5任一所述的一种利用芬顿技术处理印染废水的RO浓水的方法，其特征在于，所述七水合硫酸亚铁的加入量为1.6kg·m-3 浓水。
7.根据权利要求3所述的一种利用芬顿技术处理印染废水的RO浓水的方法，其特征在于，所述七水合硫酸亚铁的加入量为1.6kg·m-3 浓水。
8.根据权利要求4所述的一种利用芬顿技术处理印染废水的RO浓水的方法，其特征在于，所述七水合硫酸亚铁的加入量为1.6kg·m-3 浓水。
9.根据权利要求3所述的一种利用芬顿技术处理印染废水的RO浓水的方法，其特征在于，所述过氧化氢的投加量为1.3L·m-3 浓水。
10.根据权利要求1、2、5、7-9任一所述的一种利用芬顿技术处理印染废水的RO浓水的方法，其特征在于，所述步骤(2)的曝气强度为10L·min-1。
11.根据权利要求3所述的一种利用芬顿技术处理印染废水的RO浓水的方法，其特征在于，所述步骤(2)的曝气强度为10L·min-1。
12.根据权利要求4所述的一种利用芬顿技术处理印染废水的RO浓水的方法，其特征在于，所述步骤(2)的曝气强度为10L·min-1。
13.根据权利要求6所述的一种利用芬顿技术处理印染废水的RO浓水的方法，其特征在于，所述步骤(2)的曝气强度为10L·min-1。
14.根据权利要求1、2、5、7-9、11～13任一所述的一种利用芬顿技术处理印染废水的RO浓水的方法，其特征在于，所述印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排出的废水经过反渗透膜处理后的水。
15.根据权利要求3所述的一种利用芬顿技术处理印染废水的RO浓水的方法，其特征在于，所述印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排出的废水经过反渗透膜处理后的水。
16.根据权利要求4所述的一种利用芬顿技术处理印染废水的RO浓水的方法，其特征在于，所述印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排出的废水经过反渗透膜处理后的水。
17.根据权利要求6所述的一种利用芬顿技术处理印染废水的RO浓水的方法，其特征在于，所述印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排出的废水经过反渗透膜处理后的水。
18.根据权利要求10所述的一种利用芬顿技术处理印染废水的RO浓水的方法，其特征在于，所述印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排出的废水经过反渗透膜处理后的水。
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