CN207451707U

CN207451707U - 一种氧化时间以秒计的印染废水深度处理一体化装置

Info

Publication number: CN207451707U
Application number: CN201721230272.6U
Authority: CN
Inventors: 刘燕; 陈云路; 成韵沁; 聂建欣; 卢俊成
Original assignee: Fudan University
Current assignee: Fudan University
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2018-06-05
Anticipated expiration: 2027-09-25

Abstract

本实用新型属于污水处理技术领域，具体为一种氧化时间以秒计的印染废水深度处理一体化装置。本实用新型装置由酸化的亚铁溶液储存池、双氧水储存池、碱液储存池、PAM储存池、亚铁溶液加药器、双氧水加药器、碱液加药器、PAM加药器、进水泵、出水泵、沉淀池，以及输水管道组成；该装置通过管道混合器，在印染废水今年经过二级处理工艺二沉池出水管道中投加入芬顿试剂，利用管道混合器的强混合效果增强传质效果，在管道中便实现芬顿药剂的充分混合和反应完全。并在管道末端加入碱液，调节PH，并加入PAM，进行混凝沉淀，再进行排放。本实用新型装置可大大缩短传统芬顿深度处理废水工艺所需的时间，并且省去了繁琐的投加池体，节约了建造成本和运营成本。

Description

一种氧化时间以秒计的印染废水深度处理一体化装置

技术领域

本实用新型属于污水处理技术领域，具体涉及一种氧化时间以秒计的印染废水深度处理一体化装置。

背景技术

芬顿反应是一种广为人知的高级氧化反应，在含有机废水的处理上也已经有了诸多应用。芬顿反应主要利用了Fe²⁺离子在酸性条件下与H₂O₂溶液接触，能够反应产生大量的活性羟基自由基HO·，进而氧化分解有机物质。羟基自由基具有很高的氧化还原电位（2.80eV），因此对于水体中一些难降解的有机物也能有很好的去除效果。芬顿反应的原理如下反应方程式所示：

并且Fe³⁺离子还能通过进一步反应重新生成亚铁离子：

通过实验研究发现，芬顿反应在充分混合的情况下，能在很短的时间内完成反应。在以亚甲基蓝为反应底物的快速芬顿反应实验结果表明，在30s左右芬顿反应对亚甲基蓝的去除效果已经基本完成。该实验结果对本发明提出的氧化时间以秒计的芬顿深度处理方法提供了理论依据。

芬顿试剂中铁离子（III）在碱性条件下本身具有混凝沉淀作用，配合PAM等絮凝剂能起到很好的混凝沉淀效果，可以有效的降低水中的SS和COD，提高出水质。

在目前印染行业排水标准不断提高的现状下，许多污水处理厂的排水已无法满足新的标准。在最近颁布的印染废水排放标准中COD的排放限值为80mg/L，因此提标改造显得尤为紧迫。芬顿法作为高级氧化法，对有机物的处理效果好，成本便宜，且在使用过程中试剂不具有毒性，且生成产物也不具有明显毒性，因此在对废水的深度处理的工艺中很受欢迎。然而传统的芬顿工艺仍需要建设池体进行多步骤的加药和去除污泥，需要新的空间和建设周期。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种传质效率高，反应速度快且处理效果好的氧化时间以秒计的印染废水深度处理一体化装置。

本实用新型以快速芬顿反应实验为基础，分析研究了传质对反应效果的影响，采用水射器作为加药方式，快速混合反应药剂与处理水体，在出水口调节pH终止反应，中和出水，并投加絮凝剂进行混凝沉淀处理，从而提高出水水质。

本实用新型设计的氧化时间以秒计的印染废水深度处理一体化装置，由酸化的亚铁溶液储存池，双氧水储存池，碱液储存池，PAM储存池，亚铁溶液加药器，双氧水加药器，碱液加药器，PAM加药器，进水泵，出水泵，沉淀池，以及输水管道组成，沉淀池还设有排泥泵；其中，进水泵设置于输水管道前端，用于向输水管道泵入待处理废水；亚铁溶液加药器、双氧水加药器、碱液加药器、PAM加药器，依次设置在输水管道上；亚铁溶液加药器与亚铁溶液储存池连通，用于向管道中的废水投加亚铁溶液；双氧水加药器与双氧水储存池连通，用于向管道中的废水投加双氧水；碱液加药器与碱液储存池连通，用于向管道中的废水投加碱液；PAM加药器与PAM储存池连通，用于向管道中的废水投加PAM；出水泵设置于PAM加药器之后，用于将经过处理的水泵入沉淀池；排泥泵用于将沉淀池中污泥排出沉淀池。

本实用新型中，双氧水加药器与碱液加药器之间的管道为芬顿反应区，管道长度为50~100m，确保芬顿反应充分。

本实用新型中，所述管道的管径宜为1000-2000mm。

本实用新型的印染废水深度处理一体化装置的处理流程如下：

（1）首先，用进水泵将待处理废水抽入输水管道中，控制管道待处理废水流量为1000-3000m³/h，以满足每日至少20000吨的污水处理量。

（2）通过亚铁溶液加药器向管道中投加预先配好的酸化的Fe₂SO₄溶液，控制Fe₂SO₄溶液pH值为0.5~1；充分混合后，控制废水中的pH值小于4，优选控制废水中的pH值为2.5~3.5；控制亚铁溶液加药器投加酸化的Fe₂SO₄溶液速度为1~5m³/h，投药后废水中硫酸亚铁浓度为400-800mg/L；

（3）通过双氧水加药器向管道中投加双氧水溶液，控制双氧水浓度为25%~50%，双氧水加药器投加双氧水速度为1~5m³/h，确保双氧水投加量为100~250mg/L，投加当量为COD的100%~200%，以确保出水水质达标；硫酸亚铁与双氧水的质量投加比为4：1~8：1；

（4）在芬顿反应区，水体在管道内流动30~60s，确保芬顿反应充分；

（5）通过碱液加药器向管道中投加氢氧化钠溶液，以终止反应，并促进铁离子起到混凝沉淀作用；控制氢氧化钠溶液浓度为20%~40%，碱液加药器7投加氢氧化钠溶液速度为1~5m³/h，加氢氧化钠溶液后水体pH值为7~9。

（6）PAM加药器向管道中投加PAM溶液，PAM溶液浓度为8%~10%，PAM加药器8投加PAM溶液的速度为1~5m³/h；控制PAM投加后浓度为3~7ppm。

（7）最后，通过出水泵将处理过的废水泵入沉淀池；沉淀池采用溢流出水，排泥泵将泥斗中的污泥排出，溢流上清液为反应器出水。

本实用新型具有以下的突出特点和有益效果：

（1）该新型芬顿反应器大大缩短了芬顿反应处理印染废水的时间，改变了传统对与芬顿反应的应用方式。根据实验结果，在管道混合充分的情况下，芬顿反应可在30s内完成。在芬顿药剂与印染废水的充分混合的条件下，在一分钟内就可以基本完成反应。不需要再像传统工艺中采用二十到四十分钟的反应时间，大大缩短了水力停留时间

（2）该新型芬顿反应器大大减少了传统芬顿反应器在实际应用过程中的占地面积。在传统的芬顿反应器中，往往需要多个调节池和加药池；在本反应器中，通过管道加药器，省去了酸化池，加药池，只需在出水后布置一个混凝沉淀池即可完成处理，同时有利于对于已建成废水处理厂的提标改造。

附图说明

图1为本实用新型装置结构图示。

图2为双氧水与亚铁投加比对亚甲基蓝的去除率的关系图。其中，A=2:1；B=1:1；C=1:2；D=1:4。

图3为在相同亚铁投加量下，双氧水投加量与亚甲基蓝的去除率的关系图。其中，M=36 mg/L；A=72 mg/L；B=144 mg/L。

图4为保持投加比不变，双氧水的投加量与亚甲基蓝的去除率的关系图。其中，M=36 mg/L；A=72 mg/L；B=144 mg/L。

图中标号，1为亚铁溶液储存池，2为双氧水储存池，3为碱液储存池，4为PAM储存池，5为亚铁溶液加药器，6为双氧水加药器，7为碱液加药器，8为PAM加药器，9为进水泵，10为出水泵，11为沉淀池中排泥泵11。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本实用新型。

如图1所示反应时间以秒计的印染废水深度处理一体化装置，由酸化的亚铁溶液储存池1，双氧水储存池2，碱液储存池3，PAM储存池4，亚铁溶液加药器5，双氧水加药器6，碱液加药器7，PAM加药器8，进水泵9，出水泵10和沉淀池组成，其中沉淀池还有排泥泵11。待处理水体由进水泵9抽入深度处理装置，进水管径为1000mm。然后经过亚铁溶液加药器5投加酸化的亚铁溶液，充分混合后，再通过双氧水加药器6投加氧化剂，开始反应。管道长度为100m，在接近出水泵10处，先通过碱液加药器7投加碱液进行中和，并终止反应。然后再通过PAM加药器8，投加PAM混凝剂。出水泵10将加完药的废水泵入混凝沉淀池中，沉淀2h，通过上清液溢流的方式出水。

实施例1，浙江某印染废水处理厂采用了：初沉池+生化+二沉池+末端芬顿（催化氧化）/混凝沉淀工艺，末端处理采用了管道加药器，管道流量为200m³/h；在管道口首先加入了酸化的硫酸亚铁溶液，pH为1，浓度为30%，投药速度为5m³/h，然后投加双氧水，浓度为30%，投药速度为3m³/h，反应区长度约为50m，反应时间约为30s。反应区结束后投加浓度为30%的氢氧化钠溶液，投加速度为3m³/h。在出口处投加浓度为8%的PAM，进行混凝沉淀处理。该厂二沉池出水COD为156±3mg/L，经过本发明工艺末端处理后出水COD可达到68±3mg/L，满足GB 4287-2012的排放标准。

实施例2，所用设备结构同实施例1。

安徽太湖沿岸某印染废水处理厂采用了：初沉池+氧化沟+二沉池+末端芬顿（催化氧化）/混凝沉淀工艺，末端处理采用了管道加药器，管道流量达到300m³/h，在管道口首先加入了酸化的硫酸亚铁溶液，pH为1.5，浓度为30%，投药速度为5m³/h，然后投加双氧水，浓度为30%，投加浓度为150mg/L，反应区长度约为100m，反应时间约为50s。反应区结束后投加浓度为30%的氢氧化钠溶液，投加速度为3m³/h。在出口处投加浓度为8%的PAM，进行混凝沉淀处理。该厂二沉池出水COD为182±3mg/L，经过本发明工艺末端处理后出水COD可达到75±3mg/L，满足GB 4287-2012的排放标准。

实施例3，所用设备结构同实施例1。

广东某印染废水处理厂采用了：初沉池+活性污泥法+二沉池+末端芬顿（催化氧化）/混凝沉淀工艺，末端处理采用了管道加药器，管道流量达到250m³/h，在管道口首先加入了酸化的硫酸亚铁溶液，pH为1，浓度为投药速度为3m³/h，然后投加双氧水，浓度为50%，投加浓度为150mg/L，反应区长度约为80m，反应时间约为50s。反应区结束后投加浓度为40%的氢氧化钠溶液，投加速度为2.5m³/h。在出口处投加浓度为8%的PAM，进行混凝沉淀处理。该厂二沉池出水COD为167±3mg/L，经过本发明工艺末端处理后出水COD可达到72±3mg/L，满足GB 4287-2012的排放标准。

图2、图3和图4为关于快速芬顿反应的实验结果图，以亚甲基蓝为目标物，进行的芬顿实验，实验条件如下：

使用紫外检测器分别在664 nm处测定亚甲基蓝的吸光度。对于该染料的芬顿氧化实验，初始pH均为2.0，初始污染物浓度均为10 mg/L，反应温度20℃。实验中改变1）氧化剂H2O2的投加量；2）氧化剂H2O2与催化剂FeSO4·7H2O的投加比，对亚甲基蓝进行了8组实验，如下表所示：

表1染料的快速Fenton氧化实验反应条件

根据第1，2，3，4组实验结果，可得结论（1）：可以明显看到，随着双氧水与亚铁投加比的增加，亚甲基蓝的反应速率均逐步增快，并能更快的到达反应终点。当投加比为2：1（A）时，反应大约在20s左右完成，当投加比达到1：1以上（B、C、D）时，反应大约在10s左右完成。

根据第2，5，6组实验结果可得结论（2）：当保持亚铁投加量不变时，随着双氧水投加量的增加，反应速率也随之增快。

根据第2，7，8组实验结果，可得结论（3）：当保持投加比不变时，随着双氧水的投加量的增加，反应速率也随之增快，并能提高反应终点时亚甲基蓝的去除率。

Claims

1.一种氧化时间以秒计的印染废水深度处理一体化装置，其特征在于，由酸化的亚铁溶液储存池，双氧水储存池，碱液储存池，PAM储存池，亚铁溶液加药器，双氧水加药器，碱液加药器，PAM加药器，进水泵，出水泵，沉淀池，以及输水管道组成，沉淀池还设有排泥泵；其中，进水泵设置于输水管道前端，用于向输水管道泵入待处理废水；亚铁溶液加药器、双氧水加药器、碱液加药器、PAM加药器，依次设置在输水管道上；亚铁溶液加药器与亚铁溶液储存池连通，用于向管道中的废水投加亚铁溶液；双氧水加药器与双氧水储存池连通，用于向管道中的废水投加双氧水；碱液加药器与碱液储存池连通，用于向管道中的废水投加碱液；PAM加药器与PAM储存池连通，用于向管道中的废水投加PAM；出水泵设置于PAM加药器之后，用于将经过处理的水泵入沉淀池；排泥泵用于将沉淀池中污泥排出沉淀池。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，双氧水加药器与碱液加药器之间的管道为芬顿反应区，管道长度为50~100m。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述管道的管径为1000-2000mm。