专利名称：一种芬顿氧化预处理碱性废水的方法
技术领域：
本发明涉及一种废水处理方法，具体涉及一种利用芬顿(Fenton)试剂氧化预处理碱性废水的方法。
背景技术：
芬顿(Fenton)试剂为常用的催化氧化试剂，它是由亚铁盐和双氧水组成，当PH 值足够低时，在亚铁离子的催化作用下，过氧化氢会分解产生(OH)，从而引发一系列的链反应。！^nton试剂产生自由基氧化机理如下Fe2++H202 — Fe3++(OH)+OH-(1)Fe2++ (OH) — Fe3++0F(2)Fe3++H202 — Fe2++ (HO2) +H+(3)(HO2) +H2O2 — 02+H20+ (OH)(4)RH+ (OH) — (R) +H2O(5)(R) +Fe3+ — R++Fe2+(6)R++02 — ROO+ — · · . — C02+H20(7)上述反应中1 2+起着催化剂的作用，它与H2O2之间的反应很快，生成氧化能力很强的(OH)自由基。有三价铁共存时，由于狗3+与H2A缓慢地生成狗2+，接着狗2+再与H2A迅速反应，生成(OH)，(OH)与有机物RH反应生成有机自由基(R)，(R)进一步氧化最终使有机物结构发生碳链断裂，氧化为二氧化碳和水，从而降解污染物。芬顿氧化技术具有操作简单，反应快速等特点，因而得到了广泛的研究。但是传统的芬顿氧化需要在酸性条件下进行，对于碱性废水，则先通过加酸调节废水的PH至酸性， 再进行氧化反应，而反应完毕后的废水PH较低，无论是要直接排放或是进一步生物处理都需要在中性条件下，因此则必须加碱将废水调至中性。因而传统的芬顿氧化处理方法在处理碱性废水时需要耗费大量的酸和碱，致使其工业化的应用受到了较大的限制，因而有必要对芬顿氧化处理方法进行改进，不消耗酸和碱，从而降低芬顿氧化的处理成本，减化了操作过程，使芬顿氧化技术在工业上得到更广泛的应用。目前，国内外的文献对于芬顿氧化处理方法的报道主要集中在芬顿氧化技术的催化技术的改进提高以及芬顿氧化与其他处理技术联用来处理废水方面，例如中国发明专利CN17M420A提出一种化学氧化-曝气生物滤池联合水处理的方法，该方法采用芬顿试剂-曝气生物滤池工艺处理化工厂二级生化处理废水出水的COD可降至30mg/L。中国发明专利CN1899986公开的高压空化射流结合芬顿试剂处理印染废水，包括用酸调节pH为 2.0 3.5 ；加入浓度分别为0. 009 0. 015mol/L硫酸亚铁，及0. 1 0. 15mol/L过氧化氢； 再用氢氧化钠调节氧化处理后废水pH为8. 0 10. 0，加入过氧化氢，使过氧化氢浓度为 0. 01 0. 05mol/L，用泵送入压力为0. 4 0. 6Mpa空化器内；使印染废水从芬顿试剂氧化池到空化器，再从空化器回流到芬顿试剂氧化池，循环空化8 14次；将经高压空化射流循环处理后的废水排入混凝沉淀池絮凝分离，用粉煤灰对絮凝沉淀后清液进行吸附处理。此处理过程过于复杂，需用大量酸和碱反复调节PH，药剂用量大，缺乏实际应用价值。又如中国发明专利CN1012M987公开的小水量难降解废水深度净化回用处理方法，加酸调整废水 PH到3 5，进入喷动硫化床反应塔，先用微电解法处理该废水，再用光助芬顿催化氧化法处理，加碱调整废水PH到6. 8 7. 8，然后用强化絮凝法处理；再用微波催化氧化法处理； 用UV光催化处理；澄清过滤器达到回用水质要求。同样处理过程相对复杂，酸和碱投加量大，运行成本高。
发明内容
本发明的目的是针对传统芬顿氧化处理方法，提出一种新的碱性废水的!^enton 预处理方法，实现在芬顿氧化处理过程中不消耗酸和碱，从而降低对碱性废水的处理成本， 使芬顿氧化反应更易于进行。本发明目的通过如下技术方案实现一种芬顿氧化预处理碱性废水的方法，包括如下步骤和工艺条件(1)取部分碱性废水，投加亚铁盐和H2O2，进入氧化池中进行芬顿氧化反应，以在碱性废水中的浓度计，控制H2O2与碱性废水中的COD的浓度之比为1 1 1 10，浓度单位为mg/L;H202/Fe2+摩尔比为5 1 1 1 ；芬顿氧化反应时间为10 120分钟，使得废水的PH值降至3 4之间；所述碱性废水的pH为9-13，COD含量为1000_1500mg/L ；(2)经步骤(1)处理的氧化反应后的废水与未处理的碱性废水在初沉池按体积比为1 1 1 5混合，使混合后废水的PH为7-8。为进一步实现本发明目的，所述步骤(1)以在碱性废水中的浓度计，控制H2O2与碱性废水中的COD的浓度之比优选为1 1 1 2.5。所述H202/Fe2+摩尔比优选为3 1 2 1。所述氧化反应时间优选为15 60分钟。
所述碱性废水优选为印染废水。所述经步骤(1)处理的氧化反应后的废水与未处理的碱性废水在初沉池按体积比优选为1 2 1 3。浓度单位为mg/L，以在碱性废水中的浓度计，控制H2A与碱性废水中的COD的浓度之比是指H2A与碱性废水中的COD在碱性废水中的浓度来计算。以H2A与废水中的有机物(COD)的质量浓度之比为1 1说明，即进水COD为1000mg/L的碱性废水，加入H2O2后， H2O2质量浓度为1000mg/L。相对于现有技术，本发明具有如下优点针对常规芬顿氧化处理碱性废水(pH为9-13)，需要投加大量的硫酸调节pH至酸性，再进行芬顿氧化反应，反应后又需要投加大量碱性物质，浪费了大量的酸碱药剂，操作也比较麻烦。本发明采用部分废水进行加亚铁酸化和芬顿氧化反应，芬顿氧化反应这PH值降低后的废水和部分原废水进行混合，通过芬顿氧化反应废水和未进行芬顿氧化反应的废水的比例调节，可以在不投加硫酸和碱调节PH的情况下实现芬顿氧化反应，在相同处理效果情况下(双氧水和亚铁投加量和传统的比接近)，节省酸碱药剂费用，降低操作强度和加药种类。另外，本发明尤其适合在印染废水的预处理中应用，可以降低进水的COD负荷，同时，也减少了中和碱性印染废水硫酸的用量。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。实施例1处理某纺织厂碱性外排废水，污水性质C0D为1139mg/L，pH为9. 23。将该纺织厂碱性外排废水分成两部分，一部分进行芬顿氧化处理，另一部分不作处理，为碱性外排废水，其中芬顿氧化处理废水与碱性外排废水的体积比为1 2。芬顿氧化处理的碱性外排废水加入到氧化池，并加入H2A和F%S04，H2O2为氧化剂，Fe2SO4为催化剂，其中，H2O2和Fe2+的摩尔比为3 1 ；以质量浓度计(浓度单位为mg/ L)，每份碱性废水中，H2O2的加入量为控制H2O2与废水中的有机物(COD)的质量浓度之比为 1:1(例如进水COD为1000mg/L的碱性废水，加入H2A后，H2A质量浓度为1000mg/L)， 氧化池中废水的PH为3. 23，在氧化池停留时间30分钟，Fenton反应后的废水进入初沉池， 在初沉池与另一部分不作处理的碱性外排废水混合，Fenton反应后的废水与未处理的碱性外排废水按体积比1 2混合，经检测，出水的pH为7. 42，初沉池停留时间为1小时。本实施例芬顿氧化处理方法处理废水的处理效果见表1。表1本发明用于纺织厂碱性废水的处理效果
权利要求
1.一种芬顿氧化预处理碱性废水的方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件(1)取部分碱性废水，投加亚铁盐和H2O2，进入氧化池中进行芬顿氧化反应，以在碱性废水中的浓度计，控制H2A与碱性废水中的COD的浓度之比为1 1 1 10，浓度单位为mg/L ； H202/Fe2+摩尔比为5:1 1:1 ；芬顿氧化反应时间为10 120分钟，使得废水的pH值降至 3 4之间；所述碱性废水的pH为9-13，COD含量为1000_1500mg/L ；(2)经步骤(1)处理的氧化反应后的废水与未处理的碱性废水在初沉池按体积比为 1 1 1 5混合，使混合后废水的pH为7-8。
2.根据权利要求1所述芬顿氧化预处理碱性废水的方法，其特征在于，所述步骤(1)以在碱性废水中的浓度计，控制H2A与碱性废水中的COD的浓度之比为1:1 1:2. 5。
3.根据权利要求1所述芬顿氧化预处理碱性废水的方法，其特征在于，所述H2O2Z^e2+ 摩尔比为3:1 2:1。
4.根据权利要求1所述芬顿氧化预处理碱性废水的方法，其特征在于，所述氧化反应时间为15 60分钟。
5.根据权利要求1所述芬顿氧化预处理碱性废水的方法，其特征在于，所述碱性废水为印染废水。
6.根据权利要求1所述芬顿氧化预处理碱性废水的方法，其特征在于，所述经步骤(1) 处理的氧化反应后的废水与未处理的碱性废水在初沉池按体积比为1:2 1:3。
全文摘要
本发明公开了一种芬顿氧化预处理碱性废水的方法，该方法先取部分碱性废水，投加亚铁盐和H2O2，进入氧化池中进行芬顿氧化反应，以在碱性废水中的浓度计，控制H2O2与碱性废水中的COD的浓度之比为1:1～1:10，浓度单位为mg/L；芬顿氧化反应时间为10～120分钟，使得废水的pH值降至3～4之间；所述碱性废水的pH为9-13，COD含量为1000-1500mg/L；经氧化反应后的废水与未处理的碱性废水在初沉池按体积比为1:1～1:5混合，使混合后废水的pH为7-8。本发明在不投加硫酸和碱调节pH的情况下实现芬顿氧化反应，在相同处理效果情况下，节省酸碱药剂费用，降低操作强度。
文档编号C02F9/04GK102531234SQ20111045972
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者崔家琪, 林旭龙, 汪晓军, 顾晓扬 申请人:华南理工大学