TW524779B - Process for chemically oxidizing wastewater with reduced sludge production - Google Patents

Description

524779 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Μ 五、發明説明（j ) 本發明疋有關於一種化學氧化廢水處理方法，特別 是有關於一種利用流體化床方式，減少污泥產量及提昇 COD去除率之化學氧化廢水處理法。 隨著環保法規的要求曰趨嚴格，許多的工業廢水必 須利用高級處理程序處理，方可達到放流水標準；其中 利用添加過氧化氫（Hydrogen Peroxide)及亞鐵離子（二價 鐵；Ferrous i〇n)反應所產生的氫氧自由基（〇h ·)，具 有尚氧化能力，可氧化廢水中的有機物（即一般通稱的 Fenton法），以降低c〇d，是目前較可行的方法之一， 但其缺點在於會產生大量的化學污泥，這些污泥雖然可 用混凝沈澱或浮除的方法加以分離，但會造成處理設備 上的負擔及所產生污泥處置上的困擾。 綜合以上所述，此一方法在實際應用上仍有以下的 缺點： 1·污泥產量高：由於在反應的過程中必須添加亞鐵 離子，而在反應的終了則會產生氫氧化鐵（Fe(OH)3)污 泥，除了必須對這些污泥進一步處理、處置外，並會造 成—次污染。 2·操作成本高：於廢水中添加過氡化氫、亞鐵離子、 酸及驗等化學葯品，使得操作成本高，而其中亞鐵離子 的添加及後續污泥的處理費用約佔1/4〜1/2。 基於以上兩點，上述的Fenton方法若要普遍應用必 需降低操作成本及污泥產量。因而本發明之目的乃是要 提供-種化學氧化廢水處理方法，以改善Fenton方 ^ Φ-丨 (_請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 3 524779 A7 B7 五、發明説明（2 ) 缺點’大幅降低操作成本及污泥產量。 本發明之方法乃是利用流體化床結晶方法，來降低 出流水的污泥含量。在習知技術中已有利用流體化床的 方式來去除廢水中的重金屬，例如在美國專利us 4764284中，利用鹼、碳酸根或碳酸氫根與重金屬反應， 以流體化床方式獲得碳酸鹽結晶，在美國專利us 4861493中’則是利用鹼金屬硫化物與重金屬反應，以 流體化床方式獲得硫化物結晶。而本發明之特點則是在 於利用流體化床方式將Fenton法所產生大部份三價鐵 /亏泥在反應槽中殘留，以達到降低出流水污泥濃度的目 的，並利用流體化床充分混合的優點，來促進化學氧化 反應’ 昇C 0 D去除率。 根褲上述目的，本發明所提供之廢水處理方法包括 下列步驟：在一流體化床反應槽中，將欲處理之廢水與 Fenton試劑，包括過氧化氫及亞鐵離子，充分混合反應； 其中上述之流體化床反應槽中具有適當之顆粒擔體，使 反應生成之三價鐵大部份得以結晶或沈澱‘覆在擔體 表面上；之後，將處理過之廢水移出此反應槽。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 {請先閱讀背面乏注意事項再填寫本頁) 以下將配合第1圖，就本發明之化學氧化廢水處理 法，作一詳細說明。 圖式之簡單說明： 第1圖為說明本發明之化學氧化廢水處理方法之裝 置示思圖，其中1 〇為流體化床反應槽，丨丨為顆粒擔體， 2為過氧化氫貯槽，4為亞鐵貯槽，6為廢水貯槽， 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格（210x197公f ) W4779 A7 B7 五 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 發明説明（3) ~^ 21、23、25 為管路，12、14、16、18、2〇 為泵浦。 本發明之方法是在一流體化床反應槽1〇中進行，而 此反應槽外接有迴流水迴路21、23，可使反應槽中的 (請先閱讀背面之注意事項¾¾寫本頁) 部份廢水迴流，而使擔體流體化。首先，將適當的顆粒 擔體11置入反應槽中，適當的顆粒擔體將可使反應後所 生成的二價鐵化合物結晶或沈澱在其上。將廢水貯槽6 中的廢水經由管路25注入反應槽1 〇中，並啟動迴流泵 U、20，控制通當的上流速度在丨…丨⑼㈤加之間，使 擔體11流體化。適當的顆粒擔體包括磚粉、活性碳、砂 、矽藻土、玻璃、合成樹脂、輕浮石（pumic)、及人造顆 粒等’以磚粉擔體為例，適當的上流速度約在30-60 m/hr 之間。 接著，將財槽2、4的過氧化氫與亞鐵溶液（ρenton 試劑），依適當比例由反應槽1〇的底部注入，以進行化 學氧化反應。例如可分別經由兩條不同的迴流管2 1 、 23中’由槽體底端進料，以充分混合過氧化氫與亞鐵離 子，如此可避免局部濃度過高而影響沈殿之彼覆或結晶 之形成及造成化學氧化反應不完全。其中亞鐵離子的加 入濃度約為25-500 mg/每升廢水，且過氧化氫與亞鐵離 子的重量比在0.2-5之間較佳。 之後，在反應槽10中控制適當的pH值、水力停留 時間和面積負荷，使反應後產生的三價鐵多數於擔體n 的表面進行沈澱披覆或結晶於擔體上，以降低出流水的 污泥產量’而處理後之廢水可由反應槽的頂部流出。依 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（21〇><297公楚 524779 Λ7 B7 五、發明説明（4) 照本發明，pH值的範圍以2-5之間較佳，適當的水力停 留時間為10-600分鐘，而適當面積負荷範圍約在0.02-5 kg Fe/m2hr之間。此外，將三價鐵結晶物從擔體上分離 後，擔體可以回收再使用。 依據本發明之廢水處理法的應用領域相當廣泛，包 括：（1)染整業、人造纖維、紡織業廢水；（2)石化、化工 業廢水；以及（3)造紙業廢水等。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更 明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，作詳細說明如下。 實施例1 在本實施例中，是以磚粉作為流體化床的擔體，依 上述方法對不含有機物之入流水（總有機碳TOC=0 mgA〇 進行處理，其詳細之操作條件與處理結果如表1所示： 表1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 操作條件（TOC=OmgA〇 出流水水質 鐵污泥 [H2〇2]/[Fe+2] [Fe+2] HRT* 面積負荷 pH [Fe] 減少量 (mg/" mg/彳） (mgA〇 (min) (kg Fe/m2hr) 值 (mg/^) (%) 0.323 318 100.0 0.27 3.39 79 - 75 0.323 318 100.0 0.27 3.46 50 84 0.333 315 50.0 0.53 3.88 80 75 0.355 310 100.0 0.26 3.86 58 81 0.355 310 50.0 0.53 3.92 80 74 0.355 310 25.0 1.05 3.90 73 76 0.355 310 100.0 0.26 4.12 97 69 0.314 323 50.0 0.55 3.52 69 79 0.314 323 25.0 1.10 3.34 89 72 0.433 132 41.7 0.25 3.17 47 64 0.304 132 41.7 0.25 4.10 31 77 *HRT :水力停留時間（Hydraulic Retention Time) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X 297公釐） ，779 ，779 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ΑΊ ____^ 五、發明説明（5 ) '~~-— 由上表可知，利用流體化床的方式’並控制適當的 ΡΗ值、水力停留時間及面積負荷可使Fent〇n法所產生 之鐵污泥產量減少8〇〇/0以上。 _實施例2 在本實施例中，是以磚粉為擔體，依上述流體化床 的方式，對含有苯甲酸之入流水（總有機碳3 mg/彳)進行彳匕學氧化廢水處理，並在沒有擔體的存在下， 以相同的條件進行對照實驗以作一比較，其詳細之操作 條件與處理結果如表2所示： 表2 操作條件( TOC-95.3r ng/L5 [H202]=200mg/^) 出流水水質 鐵污泥 擔體1 [Fe+2] HRT 面積負荷 pH [Fe] TOC 減少1 —_ (mg/乃 (min) (kg Fe/m2hr) 俏 (mgA〇 (mg/£) (%) 133 41.0 52.1 0,04 3.74 6.3 58 83.1 0 41.0 52.1 0.04 4.10 37.2 55 〇 133 41.0 20.8 0.09 3.44 13.9 52 65.3 0 41.0 20.8 0.09 3.51 40.1 51 〇 133 27.6 52.1 0.03 3.53 8.3 57 63.4 0 27.6 52.1 0.03 3.80 22.7 7h2 0 电上表可知，本發明之方法確實可大量減少鐵污泥 的產量，而且在TOC的去除上也不會比傳統的Fenton 法差’因此非常適合應用在有機廢水的處理上。 實施例3 在本實施例中，是以磚粉為擔體，依上述流體化床 的方式，對染整業實廠放流水（總有機碳TOC=39.7 mgA〇 進行化學軋化廢水處理，並在沒有擔體的存在下，以相 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（21〇><297公釐）

(請先閱讀背面之注意事項再填寫本百C 524779 A7 B7 五、發明説明（6) 同的條件進行對照實驗以作一比較，其詳細之操作條件 與處理結果如表3所示： 表3 操作條件(TOC=39.7mg/€，[H2O2]=50mg^) 出流水水質 鐵污泥 擔體量 m [Fe^] (mg/,) HRT (min) 面積負# (kg Fe/m2hr) pH 值 [Fe] (mgA〇 TOC (mg/^) 滅少量 (%) 133 49.8 18.4 0.373 3.3 20.3 19.9 57.5 0 49.8 18.4 0.373 3.4 49.6 23.2 0 由上表可知，本發明之方法確實可大量減少鐵污泥 的產量，而且在TOC的去除上也優於傳統Fenton法， 因此非常適合應用在有機廢水的處理上。 由以上可知，本發明之方法具有以下優點： (1) 使用流體化床方式，可避免傳統Fenton法加藥不 均所造成的藥品浪費。 (2) 由於Fenton法反應所產生的大部份三價鐵污泥 在反應槽中截流，使出流水污泥濃度降低，減少出流水 污泥一半以上。 (3) 出流水污泥濃度降低，可使後續混凝沈澱或浮除 單元的負荷降低，利於達到放流水標準。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ιέ然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之 精神和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明 之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ29?公釐）

Claims (1)

1. 524779 Μ - 87106787號專利申請案申請專利範圍條正 (修正曰_ :

   申請專利範圍 i修正 ΓΤΓιδ~~ 1·一種低污泥產量之化學氧化廢水處理法，包括： 在一流體化床反應槽中，將欲處理之廢水與Fent〇n試 劑，包括過氧化氫及亞鐵離子，充分混合反應；其中該 流體化床反應槽中具有適當之顆粒擔體，使反應生成之 二價鐵大部份得以結晶或沈澱彼覆在該擔體表面上；以 及 將處理過之廢水移出該反應槽。 2·如申請專利範圍第丨項所述之廢水處理法，其巾 戎顆粒擔體係擇自下列所組成之族群：磚粉、活性碳、 砂、合成樹脂、及人造顆粒。 3. 如申請專利範圍第1項所述之廢水處理法，其中 該流體化床反應槽通有流速1〇」2〇m/hr的水流，使I述 顆粒擔體流體化。 ” 4. 如申請專利範圍第3項所述之廢水處理法，其中 ㈣粒擔體為碑粉’且上述水流的流速為3()”⑼。 &如申請專利範圍第丨項所述之廢水處理法，其中 上述Fenton試劑係由該反應槽之底部注入。 經濟郎中央梯準扃员工消費合作社印策 6·如中請專利範圍第5項所述之廢水處理法，其中 上述之過氣化氫與亞鐵離子係分別由兩條不同的迴流 管注入該反應槽之底部。 1 7·如申請專利範圍第丨項所述之廢水處理法，其中 上述之過氧化氫與亞鐵離子的重量比在〇25之間。 8·如申請專利範圍第丨項所述之廢水處理法，其中 9 (修正頁） 木紙张尺度逍用中同國家樣率（（，Ns ) ( 210X 297^# ) 524779 Λ8 B8 C8 -- -~~--_ m六、申請專利範圓 一 ^-- 上述亞鐵離子的加入量為25-500 mg/每升廢水。 9.如申請專利範圍第1項所述之廢水處理法，其中 泫流體化床反應槽之pH值範圍為2-5。 丨0·如申請專利範圍第1項所述之廢水處理法，其中 上述廢水在該流體化床反應槽的水力停留時間為1 〇_6〇〇分鐘。 1 1 ·如申請專利範圍第！項所述之廢水處理法，其中 該流體化床反應櫓之面積負荷範圍為〇·〇2〜5 kg Fe/m2lu. (請lK!讀背而之注f項再填荇本頁) .L9. * mV —1« m ϋ» · 經濟部中央標準扃貝工消費合作社印褽 10 (修正頁) 本紙悵尺度適州巾罔同家榡，M CNS ) A4Ai格（2丨0X 297公釐）