CN109928537A - UV/Fenton氧化处理有机废水的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种UV/Fenton氧化处理有机废水的方法及装置。该装置的主体为UV/Fenton氧化反应塔，包括紫外灯模块、超声波发生器、曝气系统、pH/温度检测仪等部件，再联合中和絮凝池和斜管沉淀池，达到快速降解有机物的目的。本发明通过紫外光及Fenton氧化耦合作用，减少FeSO₄和H₂O₂的投药量，大大提高了有机物氧化降解的处理效率和废水可生化性，适合于煤化工有机废水生化前的预处理和生化后的深度处理。

Description

UV/Fenton氧化处理有机废水的方法及装置

技术领域

本发明属于废水处理领域，涉及一种UV/Fenton氧化处理有机废水的方法及装置。

背景技术

现代煤化工主要指煤制气、煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇等，现代煤化工是实现煤炭清洁高效利用的重要途径，是国家鼓励的重要方向。但由于煤化工项目主要分布在西北生态脆弱区，水资源匮乏，并且无纳污水体，国家的环保政策趋于严格。

煤化工废水如碎煤加压气化废水、煤液化废水等含有高浓度有机物，有毒有害物质含量高，废水可生化性差，常规的物理或化学方法(如过滤、混凝、活性炭吸附)难以处理。

Fenton氧化方法是工业废水中常用的氧化方法之一，具有反应速度快、有机物去除效果好、操作简单等特点。但是现有Fenton氧化方法中FeSO₄和H₂O₂的投药量很大，容易造成二次污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种UV/Fenton氧化处理有机废水的方法及装置。

本发明提供的废水处理装置，包括UV/Fenton氧化反应塔、中和絮凝池和沉淀池；所述UV/Fenton氧化反应塔、中和絮凝池和沉淀池按照废水进水方向通过管道依次相连；其中，在所述UV/Fenton氧化反应塔的内壁上设有紫外灯。

上述废水处理装置中，所述紫外灯的灯管竖直放置；

所述紫外灯的中心距所述UV/Fenton氧化反应塔中心的水平距离为0.1～0.5m。

所述UV/Fenton氧化反应塔中还设有pH/温度检测仪、超声波发生器和曝气管；

所述pH/温度检测仪位于所述UV/Fenton氧化反应塔内部的中上方；

pH/温度检测仪的作用是控制H₂SO₄的投加量以及紫外灯开启的数量。

所述超声波发生器位于所述pH/温度检测仪下方；

所述曝气管位于所述UV/Fenton氧化反应塔底部，且伸出所述UV/Fenton氧化反应塔与空压机相连；

所述UV/Fenton氧化反应塔的左下方设置进水管，右上方设置出水管，顶部设置出气管；

所述UV/Fenton氧化反应塔通过所述出水管道与所述中和絮凝池相连。

所述中和絮凝池中还设有pH/温度检测仪和曝气管；

所述pH/温度检测仪位于所述中和絮凝池内部的中上方；

所述曝气管位于所述中和絮凝池底部，且伸出所述中和絮凝池与空压机相连；

所述沉淀池右上方设有净化水出水管，下方设有污泥管；

所述沉淀池为斜管沉淀池。

本发明还提供了一种处理废水的方法，该方法包括：将待处理废水与UV/Fenton氧化试剂在紫外条件下进行UV/Fenton氧化反应，再进行中和絮凝反应，反应完毕后沉淀，上层清水即为处理后的废水。

上述方法中，所述紫外条件为在紫外灯照射的条件下；

所述紫外灯发出的紫外线的波长为200～280nm；

所述紫外灯的功率为每处理1立方米废水所需紫外灯的功率为0.5-2kw，具体可为1.5或2kw。

所述UV/Fenton氧化试剂由FeSO₄和H₂O₂组成；H₂O₂/Fe²⁺的投料摩尔比为5:1～100:1，具体可为6:1、7.2:1或9:1；

H₂O₂的投加量为每L废水加入1-20mL，具体为每L废水加入2mL、10mL或17mL；

所述UV/Fenton氧化反应步骤中，pH值为2.0～5.0，具体可为3.0或3.5；pH值调节剂具体可为浓硫酸；

反应温度30℃～70℃，具体可为40℃或50℃；

反应时间为5min～120min，具体可为15min或30min。

所述UV/Fenton氧化反应在超声波存在的条件下进行；

所述超声波的频率为20～40kHz。

所述中和絮凝反应步骤中，所用絮凝剂为聚丙烯酰胺，具体可为阴离子型聚丙烯酰胺；所述聚丙烯酰胺的分子量为800万～1200万；

pH值为7.0～9.0；pH值调节剂具体可为NaOH；

时间为5～30min，具体可为10min；

所述沉淀步骤中，沉淀时间为10～120min，具体可为30min。

具体的，所述处理废水的方法在前述本发明提供的所述废水处理装置中进行；

更具体的，所述处理废水的方法，包括：

1)将待处理废水与UV/Fenton氧化试剂于所述废水处理装置的UV/Fenton氧化反应塔中，在紫外条件下进行UV/Fenton氧化反应，反应的同时启动所述超声波发生器和空压机对所述待处理废水进行搅拌；

2)所述UV/Fenton氧化反应完毕后由所述出水管进入中和絮凝池中，与絮凝剂进行中和絮凝反应，反应的同时启动空压机进行搅拌，反应完毕后于所述沉淀池中进行沉淀，由污泥管排出污泥，由净化水出水管即得处理后的废水。

本发明的有益效果是：

(1)本发明将紫外灯管竖直放置，废水穿过紫外灯，提高了紫外灯与废水的接触时间，将紫外高级氧化与Fenton氧化技术耦合，并且采用超声波发生器和曝气系统联合搅拌的方式促进UV/Fenton反应的进行，有利于提高反应速率和有机物去除效果，减少FeSO₄和H₂O₂的投药量，提高难降解COD的去除效果。

(2)本发明提供的废水处理装置处理效率高，尤其对于难降解有机物有很明显的去除效率，可靠性高，克服了现有Fenton技术投药量高的不足，工程投资低，运行成本低，应用前景广阔，对于煤化工高浓有机废水的预处理尤其具有良好的效果，适合于煤化工有机废水生化前的预处理和生化后难降解有机物的深度脱除，具有重要的应用价值。

附图说明

图1为本发明的处理流程示意图；其中，1为进水管，2为离心泵，3为管道混合器，4为UV/Fenton反应塔，5为出气管道，6为紫外灯，7为pH/温度检测仪，8为超声波发生器，9为曝气管，10为空压机，11为中和絮凝池，12为斜管沉淀池，13为斜管，14为净化水出水管，15为污泥管。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。

实施例1、

某碎煤加压气化废水蒸氨脱酚出水COD为3599mg/L，由进水管1进入，启动离心泵2，通过管道混合器3投加UV/Fenton氧化试剂H₂SO₄、FeSO₄、H₂O₂，废水进入UV/Fenton氧化反应塔4内，启动紫外灯6进行反应，同时启动超声波发生器8和空压机9使废水充分搅拌。通过pH/温度检测仪7控制H₂SO₄的投加量以及紫外灯6的开启数量。氧化反应塔出口通过管道混合器投加分子量为800万～1200万的聚丙烯酰胺PAM，废水进入中和絮凝池11，同时启动空压机使废水充分搅拌，通过pH/温度检测仪7控制NaOH的投加量。废水再进入斜管沉淀池12沉淀，污泥由污泥管15排出，上层清水由净化水出水管14排出。

工艺参数如下：紫外灯波长200～280nm，每处理1立方米废水所用紫外灯的功率为1.5kW，H₂SO₄投加量为1mL/L，FeSO₄投加量为3.75g/L，H₂O₂投加量为10mL/L，H₂O₂/Fe²⁺投加摩尔比为7.2:1，氧化反应塔pH为3.0，反应温度控制在40℃，超声波频率为40kHz，中和絮凝池pH控制在9.0以下。氧化反应塔停留时间为15min，中和絮凝池停留时间10min，斜管沉淀池停留时间30min。最终出水COD为2500mg/L，COD去除率为30.5％，BOD₅/COD由0.18上升到0.45。

按照与上相同的步骤，仅将紫外灯在废水处理的全程关闭，即为现有普通Fenton方法。利用该方法处理后，最终出水COD为2857mg/L，COD去除率为20.6％，BOD₅/COD由0.18上升到0.35。

很显然UV/Fenton相比普通Fenton方法，提高了COD去除率和BOD₅/COD，有利于后续生化工艺的运行。

实施例2

按照与实施例1的步骤，仅将进水替换为某煤气化废水蒸氨脱酚出水，COD为2137mg/L，并将工艺参数替换为如下参数：紫外灯波长200～280nm，每处理1立方米废水所用紫外灯的功率为2.0kW，H₂SO₄投加量为0.5mL/L，FeSO₄投加量为5g/L，H₂O₂投加量为17mL/L，H₂O₂/Fe²⁺投加摩尔比为9:1，氧化反应塔pH为3.5，反应温度控制在50℃，超声波频率为40kHz，中和絮凝池pH控制在9.0以下。氧化反应塔停留时间为30min，中和絮凝池停留时间10min，斜管沉淀池停留时间30min。最终出水COD为918mg/L，COD去除率为57.0％，BOD₅/COD由0.23上升到0.53。

按照与上相同的步骤，仅将紫外灯在废水处理的全程关闭，即为现有普通Fenton方法。利用该方法处理后，最终出水COD为1350mg/L，COD去除率为36.8％，BOD₅/COD由0.23上升到0.42。

很显然UV/Fenton相比普通Fenton方法，提高了COD去除率和BOD₅/COD，有利于后续生化工艺的运行。

实施例3

按照与实施例1的步骤，仅将进水替换为某煤制烯烃废水生化出水，COD为237mg/L，并将工艺参数替换为如下参数：紫外灯波长200～280nm，每处理1立方米废水所用紫外灯的功率为2.0kW，H₂SO₄投加量为0.5mL/L，FeSO₄投加量为0.5g/L，H₂O₂投加量为2mL/L，H₂O₂/Fe²⁺投加摩尔比为6:1，氧化反应塔pH为3.5，反应温度控制在50℃，超声波频率为40kHz，中和絮凝池pH控制在9.0以下。氧化反应塔停留时间为30min，中和絮凝池停留时间10min，斜管沉淀池停留时间30min。最终出水COD为68.7mg/L，COD去除率为71.0％。

按照与上相同的步骤，仅将紫外灯在废水处理的全程关闭，即为现有普通Fenton方法。利用该方法处理后，最终出水COD为105.0mg/L，COD去除率为55.7％。

很显然UV/Fenton相比普通Fenton方法，提高了COD去除率，出水可以达标排放。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变，均应为等效的置换方式，都包含在本发明中。

Claims (10)

1.一种废水处理装置，包括UV/Fenton氧化反应塔、中和絮凝池和沉淀池；所述UV/Fenton氧化反应塔、中和絮凝池和沉淀池按照废水进水方向通过管道依次相连；其特征在于：在所述UV/Fenton氧化反应塔的内壁上设有紫外灯。

2.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于：所述紫外灯的灯管竖直放置；

所述紫外灯的中心距所述UV/Fenton氧化反应塔中心的水平距离为0.1～0.5m。

3.根据权利要求1或2所述的废水处理装置，其特征在于：所述UV/Fenton氧化反应塔中还设有pH/温度检测仪、超声波发生器和曝气管；

所述pH/温度检测仪位于所述UV/Fenton氧化反应塔内部的中上方；

所述超声波发生器位于所述pH/温度检测仪下方；

所述曝气管位于所述UV/Fenton氧化反应塔底部，且伸出所述UV/Fenton氧化反应塔与空压机相连；

所述UV/Fenton氧化反应塔的左下方设置进水管，右上方设置出水管，顶部设置出气管；

所述UV/Fenton氧化反应塔通过所述出水管与所述中和絮凝池相连。

4.根据权利要求1-3中任一所述的废水处理装置，其特征在于：所述中和絮凝池中还设有pH/温度检测仪和曝气管；

所述pH/温度检测仪位于所述中和絮凝池内部的中上方；

所述曝气管位于所述中和絮凝池底部，且伸出所述中和絮凝池与空压机相连；

所述沉淀池右上方设有净化水出水管，下方设有污泥管；

所述沉淀池为斜管沉淀池。

5.一种处理废水的方法，包括：将待处理废水与UV/Fenton氧化试剂在紫外条件下进行UV/Fenton氧化反应，再进行中和絮凝反应，反应完毕后沉淀，上层清水即为处理后的废水。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述紫外条件为在紫外灯照射的条件下；

所述紫外灯发出的紫外线的波长为200～280nm；

所述紫外灯的功率为每处理1立方米废水所需紫外灯的功率为0.5-2kw或1.5kw。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：所述UV/Fenton氧化试剂由FeSO₄和H₂O₂组成；H₂O₂/Fe²⁺的投料摩尔比为5:1～100:1、6:1、7.2:1或9:1；

H₂O₂的投加量为每L废水加入1-20mL，具体为每L废水加入2mL、10mL或17mL；

所述UV/Fenton氧化反应步骤中，pH值为2.0～5.0、3.0或3.5；

反应温度30℃～70℃、40℃或50℃；

反应时间为5min～120min、15min或30min。

8.根据权利要求5-7中任一所述的方法，其特征在于：所述UV/Fenton氧化反应在超声波存在的条件下进行；

所述超声波的频率为20～40kHz；

所述中和絮凝反应步骤中，所用絮凝剂为聚丙烯酰胺或阴离子型聚丙烯酰胺；所述聚丙烯酰胺的分子量为800～1200万；

pH值为7.0～9.0；时间为5～30min或10min；

所述沉淀步骤中，沉淀时间为10～120min或30min。

9.根据权利要求5-8中任一所述的方法，其特征在于：所述处理废水的方法在权利要求1或2任一所述废水处理装置中进行。

10.根据权利要求5-9中任一所述的方法，其特征在于：所述处理废水的方法，包括：

1)将待处理废水与UV/Fenton氧化试剂于权利要求1或2中任一所述废水处理装置的UV/Fenton氧化反应塔中，在紫外条件下进行UV/Fenton氧化反应，反应的同时启动所述超声波发生器和空压机对所述待处理废水进行搅拌；

2)所述UV/Fenton氧化反应完毕后由所述出水管进入中和絮凝池中，与絮凝剂进行中和絮凝反应，反应的同时启动空压机进行搅拌，反应完毕后于所述沉淀池中进行沉淀，由污泥管排出污泥，由净化水出水管即得处理后的废水。