CN109678274A - 一种芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种芬顿氧化‑气浮协同处理含磷废水的方法，包括：向含磷废水中加入酸、亚铁盐和双氧水；(2)使混合了酸、亚铁盐和双氧水的含磷废水进入至芬顿反应器中进行芬顿氧化处理，芬顿氧化处理的时间为0.5‑6小时；(3)向芬顿反应器出水中加入碱、混凝剂后，使其进入到气浮池中，在混凝剂的作用下进行气浮处理，气浮池的表面负荷为5～20m3/m2·h，水力停留时间为2～6分钟；气浮处理后的废水排出气浮池。本发明提供的芬顿氧化‑气浮协同处理含磷废水的方法，其将芬顿催化氧化、气浮工艺相结合，通过芬顿催化氧化将废水中的有机磷氧化成无机磷，再通过气浮去除水中无机磷，因此可以有效的去除废水中的总磷。

Description

一种芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，特别是涉及一种芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法。
背景技术
芬顿氧化工艺是以芬顿试剂进行化学氧化的废水处理方法，其氧化机理主要是在酸性条件下，利用Fe2+作为H2O2的催化剂，生成具有很强氧化性且反应活性很高的羟基自由基(·OH)，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，最终氧化分解为二氧化碳和水。芬顿氧化工艺具有去除难降解有机污染物的能力，在印染废水、含油废水、含酚废水、焦化废水、含硝基苯废水和二苯胺废水等废水处理中有很广泛的应用。但在实际应用中，很难持续将芬顿试剂Fe2+/H2O2保持一个稳定的配比，当Fe2+偏小、H2O2偏高时，过量的H2O2在碱性、温度适宜的条件下分解生成H2O和O2，进而造成污泥上浮，严重影响出水水质。
针对含磷废水，国内外污水除磷技术主要有生物除磷和化学除磷两大类。生物除磷如A/O、A2/O和UCT工艺等，主要适合处理低浓度及有机态含磷废水，其投资成本较低；化学除磷主要有混凝沉淀法、结晶法、离子交换法、电渗析和反渗透等工艺，主要适用于处理无机态含磷废水，其运行成本较高。由此可见，两类工艺都有其各自的适用范围和优缺点，两者具有互补的作用。由于实际废水中往往同时含有两种形态的磷元素，在工程里往往采用先生化再物化的工艺，工艺流程较长，运行维护困难，投资和运行成本较高。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法，以实现对含磷废水的处理。具体技术方案根据下：
本发明提供了一种芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法，包括：
(1)向含磷废水中加入酸、亚铁盐和双氧水，其中每升含磷废水中所加入的亚铁盐质量与每升含磷废水中COD质量的比为0.1～10：1，且每升含磷废水中所加入的亚铁盐质量与H2O2的质量比为0.1～20：1；所加入的酸用于调节含磷废水的pH值至2.0～4.0；
(2)使加入了酸、亚铁盐和双氧水的含磷废水进入至芬顿反应器中进行芬顿氧化处理，芬顿氧化处理的时间为0.5-6小时；
(3)向芬顿反应器出水中加入碱、混凝剂后，使其进入到气浮池中，在混凝剂的作用下进行气浮处理，气浮池的表面负荷为5～20m3/m2·h，水力停留时间为2～6分钟；气浮处理后的废水排出气浮池；其中，所加入的碱用于调节芬顿反应器出水的pH值至5.0～10.0。
在本发明的一些实施方式中，步骤(1)中所加入的酸选自硫酸和/或盐酸。
在本发明的一些实施方式中，步骤(1)中向含磷废水中所加入的亚铁盐选自硫酸亚铁和/或氯化亚铁。
在本发明的一些实施方式中，步骤(3)中所加入的碱选自氢氧化钠、氧化钙及碳酸钠中的一种或至少两种。
在本发明的一些实施方式中，步骤(3)中，控制气浮池中的气水比为1％～10％。
在本发明的一些实施方式中，步骤(3)中，控制气浮池中的气固比为0.1％～1％。
在本发明的一些实施方式中，步骤(3)中的混凝剂选自聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁及聚合硫酸铁中的一种或其至少两种的组合。
在本发明的一些实施方式中，每升芬顿反应器出水中加入的混凝剂的量为200～400mg。
在本发明的一些实施方式中，步骤(3)还包括：芬顿反应器出水进入到气浮池之前，向其中加入絮凝剂，所述絮凝剂选自聚丙烯酰胺和/或微生物混凝剂。
在本发明的一些实施方式中，每升芬顿反应器出水中加入的混凝剂的量为0.5～10mg。
本发明提供的芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法，其将芬顿催化氧化、气浮工艺相结合，通过芬顿催化氧化将废水中的有机磷氧化成无机磷，再通过气浮去除水中无机磷，因此可以有效的去除废水中的总磷；
进一步地，通过将含磷废水的pH值调节至2.0～4.0后再进行芬顿氧化，使整个芬顿反应过程在酸性条件下进行，同时优化了芬顿试剂的配比，解决了常规芬顿氧化工艺因过量的H2O2在碱性、温度适宜的条件下分解生成H2O和O2，进而造成污泥上浮的问题，使出水水质得到明显的提高；
另外，针对含磷废水的水质特点，本发明提供的方法以更简约的工艺去除含磷废水中两种不同形态的磷元素，大大缩短了常规含磷废水处理工艺的复杂程度，使投资和运行成本得到进一步降低。
当然实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
本发明提供了一种芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法，包括：
(1)向含磷废水中加入酸、亚铁盐和双氧水，其中每升含磷废水中所加入的亚铁盐质量与每升含磷废水中COD质量的比为0.1～10：1，且每升含磷废水中所加入的亚铁盐质量与H2O2的质量比为0.1～20：1；所加入的酸用于调节含磷废水的pH值至2.0～4.0；
(2)使加入了酸、亚铁盐和双氧水的含磷废水进入至芬顿反应器中进行芬顿氧化处理，芬顿氧化处理的时间为0.5-6小时；
(3)向芬顿反应器出水中加入碱、混凝剂后，使其进入到气浮池中，在混凝剂的作用下进行气浮处理，气浮池的表面负荷为5～20m3/m2·h，水力停留时间为2～6分钟；气浮处理后的废水排出气浮池；其中，所加入的碱用于调节芬顿反应器出水的pH值至5.0～10.0。
需要说明的是，本领域常规的芬顿反应器及气浮池均可应用于本发明的技术方案，本发明在此无需对芬顿反应器及气浮池的具体形式进行限定。例如，芬顿反应器可以采用芬顿反应罐、芬顿反应釜或芬顿反应塔等；气浮池可以采用浅层气浮池。
在步骤(1)中，COD也称为化学需氧量，其数值以质量浓度表示，例如COD的单位可以为mg/L；本发明所说的“COD质量”可以理解为将所测得的以质量浓度表示的COD值，乘以废水的体积而得到。例如，所测得的废水中的COD值为20mg/L，那么每升废水中的COD质量为20mg。在具体实施过程中，本发明中的COD可以采用重铬酸盐法测定的CODCr。
在本发明的具体实施过程中，向含磷废水中加入亚铁盐与H2O2，具体可以是以亚铁盐水溶液及H2O2水溶液的形式加入。
在本发明的一些实施方式中，步骤(1)中所加入的酸选自硫酸和/或盐酸。具体实施过程中，硫酸和/或盐酸具体可以采用浓硫酸和/或浓盐酸。
在本发明的一些实施方式中，步骤(1)中向含磷废水中所加入的亚铁盐选自硫酸亚铁和/或氯化亚铁。具体实施过程中，可以向废水中加入硫酸亚铁水溶液和/或氯化亚铁水溶液。
在本发明的一些实施方式中，步骤(3)中所加入的碱选自氢氧化钠、氧化钙及碳酸钠中的一种或至少两种。具体实施过程中，可以向废水中投加上述各碱对应的水溶液，也可以直接向废水中投机固态的碱。
在本发明的一些实施方式中，步骤(3)中，控制气浮池中的气水比为1％～10％。
在本发明的一些实施方式中，步骤(3)中，控制气浮池中的气固比为0.1％～1％。
通过合理的优化气水比、气固比，实现气浮池的表面负荷为5～20m3/m2·h，水力停留时间为2～6分钟；实现了高效气浮。
本发明中，所说的“表面负荷”是单位时间内通过气浮池单位表面积的废水的流量。
本发明中，所说的“气水比”是指每小时曝气量与每小时进水量之比。
本发明中，所说的“气固比”是指气浮池废水中溶解空气的浓度和气浮池废水中中悬浮固体浓度的比值。
在本发明的一些实施方式中，步骤(3)中的混凝剂包括聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合氯化铁(PFC)及聚合硫酸铁(PFS)中的一种或其至少两种的组合。这些聚合铁盐和/或铝盐的混凝剂能够与无机磷(无机磷主要包括磷酸根)反应生成沉淀；进而通过气浮作用使沉淀从水体中分离出去。可见，在本发明的技术方案中，通过芬顿氧化反应，将含磷废水中的有机磷氧化为无机磷，进而再通过气浮池的气浮作用，在混凝剂的协助下，使得废水中的无机磷以沉淀的形式从水体中分离出去。
在本发明的一些实施方式中，每升芬顿反应器出水中加入的混凝剂的量为200～400mg。
在本发明的一些实施方式中，步骤(3)还包括：芬顿反应器出水进入到气浮池之前，向其中加入絮凝剂，所述絮凝剂选自聚丙烯酰胺和/或微生物混凝剂。絮凝剂可以辅助混凝剂，起到更好的絮凝作用。
在本发明的一些实施方式中，每升芬顿反应器出水中加入的混凝剂的量为0.5～10mg。
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
采用本发明提供的芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法处理某园区生活污水。原水CODCr＝220mg/L，TP(总磷)＝8.2mg/L，SS(悬浮固体)＝260mg/L，处理水量为1000吨/天。首先将酸、硫酸亚铁溶液和双氧水经管道混合器与含磷废水混合后进入芬顿反应釜，其中H2O2和废水中的COD的质量比为0.5：1，Fe2+和H2O2的质量比为2：1，进入芬顿反应釜的含磷废水的pH＝2.5，反应时间为2h；将氢氧化钠溶液及聚合氯化铝经管道混合器与芬顿反应釜出水混合，以使芬顿反应釜出水的pH＝7.0，聚合氯化铝的投加量为270mg/L；使混合后的芬顿反应釜出水进入浅层气浮池,调节气浮池的气水比为3％，气固比为0.5％，表面负荷10m3/m2·h，水力停留时间为4min，出水COD＝22mg/L，TP＝0.13mg/L，SS＝3mg/L。出水达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)IV类水标准。
实施例2
采用本发明提供的芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法处理某园区生活污水。原水CODCr＝350mg/L，TP＝2.1mg/L，SS＝190mg/L，处理水量为800吨/天。首先将酸、硫酸亚铁溶液和双氧水经管道混合器与含磷废水混合后进入芬顿反应釜，其中H2O2和废水中的COD的质量比为0.3：1，Fe2+和H2O2的质量比为1：1，进入芬顿反应釜的含磷废水的pH＝2.5，反应时间为2h；将氢氧化钠溶液及聚合氯化铁经管道混合器与芬顿反应釜出水混合以使芬顿反应釜出水的pH＝7.0，聚合氯化铝的投加量为280mg/L；使混合后的芬顿反应釜出水进入浅层气浮池，调节气浮池的气水比为2％，气固比为0.3％，表面负荷8m3/m2·h，水力停留时间为3min，出水COD＝28mg/L，TP＝0.11mg/L，SS＝3mg/L。出水达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)IV类水标准。
实施例3
采用本发明提供的芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法处理某园区生活污水。原水CODCr＝110mg/L，TP＝1.5mg/L，SS＝120mg/L，处理水量为1100吨/天。首先将酸、硫酸亚铁溶液和双氧水经管道混合器与含磷废水混合后进入芬顿反应釜，其中H2O2和废水中的COD的质量比为2：1，Fe2+和H2O2的质量比为2：1，进入芬顿反应釜的含磷废水的pH＝2.5，反应时间为0.5h；将氢氧化钠溶液、聚合氯化铝及聚丙烯酰胺经管道混合器与芬顿反应釜出水混合，以使芬顿反应釜出水的pH＝7.0，聚合氯化铝的投加量为280mg/L，聚丙烯酰胺的投加量为5mg/L；使混合后的芬顿反应釜出水进入浅层气浮池，调节气浮池的气水比为1.5％，气固比为0.2％，表面负荷7m3/m2·h，水力停留时间为3min，出水COD＝19mg/L，TP＝0.10mg/L，SS＝3mg/L。出水达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)IV类水标准。
实施例4
采用本发明提供的芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法处理某园区生活污水。原水CODCr＝450mg/L，TP＝9.5mg/L，SS＝210mg/L，处理水量为1500吨/天。首先将酸、硫酸亚铁溶液和双氧水经管道混合器与含磷废水混合后进入芬顿反应釜，其中H2O2和废水中的COD的质量比为3：1，Fe2+和H2O2的质量比为2.5：1，进入芬顿反应釜的含磷废水的pH＝2.5，反应时间为3h；将氢氧化钠溶液、聚合氯化铝及聚丙烯酰胺经管道混合器与芬顿反应釜出水混合，以使芬顿反应釜出水的pH＝7.0，聚合氯化铝的投加量为250mg/L，聚丙烯酰胺的投加量为5mg/L；使混合后的芬顿反应釜出水进入浅层气浮池,调节气浮池的气水比为4.5％，气固比为0.8％，表面负荷13m3/m2·h，水力停留时间为5min，出水COD＝23mg/L，TP＝0.16mg/L，SS＝4mg/L。出水达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)IV类水标准。
通过上述实施例1-4可以看出，本发明提供的芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法，不仅能够有效地去除废水中的总磷，还能够有效地去除废水中的COD和SS指标，使得出水达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)IV类水标准。而且本发明提供的芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法，在有效去除了废水中的总磷及其它污染物的同时，大大缩短了常规含磷废水处理工艺的复杂程度，使投资和运行成本得到进一步降低。
以上对本发明所提供的一种芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其中心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护。

Claims (10)

1.一种芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法，其特征在于，包括：
(1)向含磷废水中加入酸、亚铁盐和双氧水，其中每升含磷废水中所加入的亚铁盐质量与每升含磷废水中COD质量的比为0.1～10：1，且每升含磷废水中所加入的亚铁盐质量与H2O2的质量比为0.1～20：1；所加入的酸用于调节含磷废水的pH值至2.0～4.0；
(2)使加入了酸、亚铁盐和双氧水的含磷废水进入至芬顿反应器中进行芬顿氧化处理，芬顿氧化处理的时间为0.5-6小时；
(3)向芬顿反应器出水中加入碱、混凝剂后，使其进入到气浮池中，在混凝剂的作用下进行气浮处理，气浮池的表面负荷为5～20m3/m2·h，水力停留时间为2～6分钟；气浮处理后的废水排出气浮池；其中，所加入的碱用于调节芬顿反应器出水的pH值至5.0～10.0。
2.根据权利要求1所述的芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法，其特征在于，步骤(1)中所加入的酸选自硫酸和/或盐酸。
3.根据权利要求1所述的芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法，其特征在于，步骤(1)中向含磷废水中所加入的亚铁盐选自硫酸亚铁和/或氯化亚铁。
4.根据权利要求1所述的芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法，其特征在于，步骤(3)中所加入的碱选自氢氧化钠、氧化钙及碳酸钠中的一种或至少两种。
5.根据权利要求1所述的芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法，其特征在于，步骤(3)中，控制气浮池中的气水比为1％～10％。
6.根据权利要求1所述的芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法，其特征在于，步骤(3)中，控制气浮池中的气固比为0.1％～1％。
7.根据权利要求1所述的芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法，其特征在于，步骤(3)中的混凝剂选自聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁及聚合硫酸铁中的一种或其至少两种的组合。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法，其特征在于，每升芬顿反应器出水中加入的混凝剂的量为200～400mg。
9.根据权利要求7所述的芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法，其特征在于，步骤(3)还包括：芬顿反应器出水进入到气浮池之前，向其中加入絮凝剂，所述絮凝剂选自聚丙烯酰胺和/或微生物混凝剂。
10.根据权利要求9所述的芬顿氧化-气浮协同处理含磷废水的方法，其特征在于，每升芬顿反应器出水中加入的混凝剂的量为0.5～10mg。
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