CN110790436A - 一种用于电站锅炉复合有机酸清洗废水处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于电站锅炉复合有机酸清洗废水处理系统及方法，此废水处理系统包括氧化剂加药装置、紫外光催化‑Fenton耦合反应装置、pH调节池、混凝剂加药装置、沉降池。其中，紫外光催化‑Fenton耦合反应装置采用透明玻璃隔离成U型流道，延长废水停留时间，同时在玻璃隔板上涂覆专用催化剂。本处理系统利用紫外光催化与Fenton反应的协同作用，以废水中含有的铁离子作为Fenton反应催化剂，在紫外光敏化和紫外光催化剂作用下有效促进Fe3+、铁络合物的还原和羟基自由基的生成，显著提高Fenton反应H2O2利用率，有效降低废水处理成本。
Description
技术领域
本发明属于电站锅炉复合有机酸清洗废水处理技术领域，具体涉及一种用于电站锅炉复合有机酸清洗废水处理系统及方法。
背景技术
电站锅炉复合有机酸化学清洗会产生大量的清洗废水，该废水具有短期排放量大、非经常性、污染物浓度高、污染物成分复杂等特点，直接外排会对环境造成严重污染。
目前，电厂主要采用的处理方式是对清洗废水进行简单的pH调整后直接排放，或喷淋至煤场随煤入炉燃烧。随着我国对环境保护的日益重视，中和后直接排放将不再被允许。因此，电站锅炉化学清洗废水的处理已成为电厂废水处理的难题之一。Fenton反应作为处理有机废水的常用方法，通过铁催化剂作用下H2O2氧化降解有机物，反应过程中Fe2+被氧化为Fe3+，Fe3+随后又会被还原为Fe2+，但是由于Fenton体系中Fe3+生成速率远高于其还原的速率，导致Fe(III)/Fe(II)循环受到抑制，使得Fenton反应速率下降。此外，Fenton反应过程中Fe3+进一步络合反应生成[Fe(H2O)6]3+、[Fe(H2O)5OH]2+、[Fe2(H2O)7(OH)3]3+和[Fe3(H2O)7(OH)4]5+等产物，难以进一步发挥铁离子催化作用，显著降低Fenton反应效率，大大提高废水处理成本，不利于电站锅炉复合有机酸清洗废水的处理。
为了从根本上解决电站锅炉复合有机酸清洗废水的处理问题，避免对环境造成污染，必须提出有效可行的处理技术及系统，对其进行无害化处理后进行排放或回用。
发明内容
基于电站锅炉复合有机酸清洗废水的处理问题，本发明提供了一种用于电站锅炉复合有机酸清洗废水处理系统及方法，对电站锅炉复合有机酸清洗废水进行处理。本发明处理系统利用紫外光催化与Fenton反应的协同作用，以废水中含有的铁离子作为Fenton反应催化剂，在紫外光敏化和紫外光催化剂作用下有效促进Fe3+、铁络合物的还原和羟基自由基的生成，显著提高Fenton反应H2O2利用率，降低了H2O2用量。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于电站锅炉复合有机酸清洗废水处理系统，所述电站锅炉复合有机酸清洗废水处理系统包括：
氧化剂加药装置1，用于向原水中加入Fenton反应氧化剂H2O2；
紫外光催化-Fenton耦合反应装置2，用于电站锅炉复合有机酸清洗废水降解反应；
pH调节池3，用于反应出水pH值的调节；
混凝剂加药装置4，用于pH调节池出水中混凝剂的添加；
沉降池5，用于系统处理后出水的沉降分离；
所述氧化剂加药装置1位于紫外光催化-Fenton耦合反应装置2入口，并与紫外光催化-Fenton耦合反应装置2连接，所述紫外光催化-Fenton耦合反应装置2出口连接pH调节池3，所述pH调节池3出口与沉降池5入口连接，所述混凝剂加药装置4位于pH调节池3与沉降池5连接的管道上。
所述电站锅炉复合有机酸清洗废水成分包括甲酸、乙酸、羟基乙酸、铁和缓蚀剂；化学需氧量为2000～5000mg/L，pH值2.0～5.5，总铁含量为500～2500mg/L。
所述紫外光催化-Fenton耦合反应装置2包括不锈钢材质水箱6，不锈钢材质水箱6内采用透明玻璃作为玻璃隔板7形成U型流道；流道中间均匀布置紫外灯管8，紫外灯管间距10～30cm。所述玻璃隔板7表面涂覆紫外光催化剂，所述紫外光催化剂包括二氧化钛、氧化锌、二氧化锆、氧化钨、二氧化硅中的一种或多种。
所述紫外灯管8发出的紫外光促进Fe3+和铁络合物还原生成具有活性的Fe2+，同时紫外光作用促进所述玻璃隔板7表面的催化剂生成羟基自由基，为Fenton反应提供足够的催化剂和氧化剂，提高Fenton反应效率。
所述混凝剂加药装置4中的混凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺、海藻酸钠中的一种或多种。所述混凝剂加入比例为原水流量的0.01～0.1％。
所述的电站锅炉复合有机酸清洗废水处理方法，首先，向紫外光催化-Fenton耦合反应装置2的玻璃隔板7上均匀涂覆紫外光催化剂；然后，向紫外光催化-Fenton耦合反应装置2通入原水，采用氧化剂加药装置1向原水中加入氧化剂；在不锈钢材质水箱6内，废水中的甲酸、乙酸、羟基乙酸和缓蚀剂在Fe2+催化作用下与氧化剂发生Fenton反应，降解为小分子有机物、二氧化碳和水，Fe2+转化为Fe3+和铁络合物，紫外灯管8发出的紫外光促进Fe3+和铁络合物还原生成具有活性的Fe2+，其次紫外光促进所述玻璃隔板7表面的催化剂生成羟基自由基，为Fenton反应提供足够的氧化剂；经紫外光催化-Fenton耦合反应装置2后的出水，进入pH调节池3调节pH值；pH调节池3出水经混凝剂加药装置4按比例加入混凝剂后进入沉降池5，沉降池5顶部出水达标排放或回收利用。
本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
本发明提供了一种用于电站锅炉复合有机酸清洗废水处理系统及方法，该处理系统有紫外光催化-Fenton耦合反应装置，应用紫外光催化和Fenton反应的协同作用实现有机物的快速降解，通过pH调节池、混凝剂加药装置和沉降池实现不溶物的沉降分离，由此可以分离获得固体废弃物和洁净水，通过本发明提供的上述技术方案，能够高效处理电站锅炉复合有机酸清洗废水，处理后出水可直接排放或回用。
附图说明
图1是本发明实施例提供的用于电站锅炉复合有机酸清洗废水处理系统的示意图。
图2为紫外光催化-Fenton耦合反应装置示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所指的上、下、左、右。
电站锅炉复合有机酸清洗废水处理主要包括有机物的紫外光催化-Fenton耦合反应降解和金属离子沉降分离。本实施例提供一种用于电站锅炉复合有机酸清洗废水处理系统及方法，参阅图1，处理系统包括：氧化剂加药装置1，用于向原水中加入Fenton反应氧化剂H2O2；紫外光催化-Fenton耦合反应装置2，用于电站锅炉复合有机酸清洗废水降解反应；pH调节池3，用于反应出水pH值的调节；混凝剂加药装置4，用于pH调节池出水中混凝剂的添加；沉降池5，用于系统处理后出水的沉降分离。所述氧化剂加药装置1位于紫外光催化-Fenton耦合反应装置2入口，并与紫外光催化-Fenton耦合反应装置2采用不锈钢管道连接，所述紫外光催化-Fenton耦合反应装置2出口连接pH调节池3，所述pH调节池3出口与沉降池5入口连接，所述混凝剂加药装置4位于pH调节池3与沉降池5连接的管道上。
所述的电站锅炉复合有机酸清洗废水处理方法，首先，向紫外光催化-Fenton耦合反应装置2的玻璃隔板7上均匀涂覆紫外光催化剂；然后，向紫外光催化-Fenton耦合反应装置2通入原水，采用氧化剂加药装置1向原水中加入氧化剂；在不锈钢材质水箱6内，废水中的甲酸、乙酸、羟基乙酸和缓蚀剂在Fe2+催化作用下与氧化剂发生Fenton反应，降解为小分子有机物、二氧化碳和水，Fe2+转化为Fe3+和铁络合物，紫外灯管8发出的紫外光促进Fe3+和铁络合物还原生成具有活性的Fe2+，其次紫外光促进所述玻璃隔板7表面的催化剂生成羟基自由基，为Fenton反应提供足够的氧化剂；经紫外光催化-Fenton耦合反应装置2后的出水，进入pH调节池3调节pH值；pH调节池3出水经混凝剂加药装置4按比例加入混凝剂后进入沉降池5，沉降池5顶部出水达标排放或回收利用。
作为本发明的优选实施方式，所述电站锅炉复合有机酸清洗废水主要成分包括甲酸、乙酸、羟基乙酸、铁和缓蚀剂；化学需氧量为2000～5000mg/L，pH值2.0～5.5，总铁含量为500～2500mg/L。
如图2所示，作为本发明的优选实施方式，所述紫外光催化-Fenton耦合反应装置2包括不锈钢材质水箱6，不锈钢材质水箱6内采用透明玻璃作为玻璃隔板7形成U型流道；流道中间均匀布置紫外灯管8，紫外灯管间距10～30cm。所述玻璃隔板表面涂覆紫外光催化剂，所述紫外光催化剂包括二氧化钛、氧化锌、二氧化锆、氧化钨、二氧化硅中的一种或多种。
作为本发明的优选实施方式，所述紫外灯管8发出的紫外光促进Fe3+和铁络合物还原生成具有活性的Fe2+，同时紫外光作用促进所述玻璃隔板7表面的催化剂生成羟基自由基，为Fenton反应提供足够的催化剂和氧化剂，提高Fenton反应效率。
作为本发明的优选实施方式，所述混凝剂加药装置4中的混凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺、海藻酸钠中的一种或多种。所述混凝剂加入比例为原水流量的0.01～0.1％。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种用于电站锅炉复合有机酸清洗废水处理系统，其特征在于，所述电站锅炉复合有机酸清洗废水处理系统包括：
氧化剂加药装置(1)，用于向原水中加入Fenton反应氧化剂H2O2；
紫外光催化-Fenton耦合反应装置(2)，用于电站锅炉复合有机酸清洗废水降解反应；
pH调节池(3)，用于反应出水pH值的调节；
混凝剂加药装置(4)，用于pH调节池出水中混凝剂的添加；
沉降池(5)，用于系统处理后出水的沉降分离；
所述氧化剂加药装置(1)位于紫外光催化-Fenton耦合反应装置(2)入口，并与紫外光催化-Fenton耦合反应装置(2)连接，所述紫外光催化-Fenton耦合反应装置(2)出口连接pH调节池(3)，所述pH调节池(3)出口与沉降池(5)入口连接，所述混凝剂加药装置(4)位于pH调节池(3)与沉降池(5)连接的管道上。
2.根据权利要求1所述的一种用于电站锅炉复合有机酸清洗废水处理系统，其特征在于：所述电站锅炉复合有机酸清洗废水成分包括甲酸、乙酸、羟基乙酸、铁和缓蚀剂；化学需氧量为2000～5000mg/L，pH值2.0～5.5，总铁含量为500～2500mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种用于电站锅炉复合有机酸清洗废水处理系统，其特征在于：所述紫外光催化-Fenton耦合反应装置(2)包括不锈钢材质水箱(6)，不锈钢材质水箱(6)内采用透明玻璃作为玻璃隔板(7)形成U型流道；流道中间均匀布置紫外灯管(8)，紫外灯管间距10～30cm；所述玻璃隔板(7)表面涂覆紫外光催化剂，所述紫外光催化剂包括二氧化钛、氧化锌、二氧化锆、氧化钨、二氧化硅中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的一种用于电站锅炉复合有机酸清洗废水处理系统，其特征在于：所述紫外灯管(8)发出的紫外光促进Fe3+和铁络合物还原生成具有活性的Fe2+，同时紫外光作用促进所述玻璃隔板(7)表面的催化剂生成羟基自由基，为Fenton反应提供足够的催化剂和氧化剂，提高Fenton反应效率。
5.根据权利要求1所述的一种用于电站锅炉复合有机酸清洗废水处理系统，其特征在于：所述混凝剂加药装置(4)中的混凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺、海藻酸钠中的一种或多种；所述混凝剂加入比例为原水流量的0.01～0.1％。
6.权利要求1至5任一项所述的电站锅炉复合有机酸清洗废水处理方法，其特征在于：首先，向紫外光催化-Fenton耦合反应装置(2)的玻璃隔板(7)上均匀涂覆紫外光催化剂；然后，向紫外光催化-Fenton耦合反应装置(2)通入原水，采用氧化剂加药装置(1)向原水中加入氧化剂；在不锈钢材质水箱(6)内，废水中的甲酸、乙酸、羟基乙酸和缓蚀剂在Fe2+催化作用下与氧化剂发生Fenton反应，降解为小分子有机物、二氧化碳和水，Fe2+转化为Fe3+和铁络合物，紫外灯管(8)发出的紫外光促进Fe3+和铁络合物还原生成具有活性的Fe2+，其次紫外光促进所述玻璃隔板(7)表面的催化剂生成羟基自由基，为Fenton反应提供足够的氧化剂；经紫外光催化-Fenton耦合反应装置(2)后的出水，进入pH调节池(3)调节pH值；pH调节池(3)出水经混凝剂加药装置(4)按比例加入混凝剂后进入沉降池(5)，沉降池(5)顶部出水达标排放或回收利用。
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