一种铁盐循环利用的芬顿污泥处理方法及装置与流程

本发明为铁盐循环利用的芬顿污泥处理方法及装置，涉及污泥处理领域，尤其涉及一种芬顿污泥的资源化、减量化处理方法及装置。

背景技术：

芬顿氧化是一种常见的污水处理方法，芬顿反应在强酸条件下进行，以亚铁离子作为催化剂，与过氧化氢反应产生具有强氧化性的羟基自由基，氧化废水中的难降解有机物，反应后用碱液将ph回调至中性，使铁离子形成的氢氧化物絮体以及被絮体吸附、包裹的有机物质从废水中分离。芬顿氧化水处理方法多用于化工废水、制药废水、印染废水、造纸废水、垃圾渗滤液等，这类废水含有大量难降解有机物、有毒有机物，cod极高，芬顿反应产生的芬顿污泥属于危险固体废弃物，处置难度大、处理成本极高。并且，芬顿反应需要投加大量亚铁离子，投加的亚铁离子被氧化成铁离子进入芬顿污泥中，不仅造成芬顿污泥处理困难，而且使得芬顿反应运行成本高，以及大量的铁资源浪费。

对芬顿污泥中的铁盐进行回收，并且还原成二价铁回用到芬顿反应中，减少芬顿污泥对环境的污染，避免铁资源的浪费，节约运行成本，是芬顿污泥最佳的资源化、无害化、减量化处置方式。由于芬顿反应后氢氧化铁絮体吸附和包裹大量有机物，不能直接靠电解的方法得到还原，因此，电还原法回收芬顿污泥中的铁离子效率低；酸溶法对污泥中的铁离子回收效率高，但是由于三价铁溶出的ph很低，在1~3之间，因此耗酸量大、操作困难，且设备一直在较低ph下运行腐蚀严重。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种铁盐循环利用的芬顿污泥处理方法及装置，为芬顿污泥的资源化提供一种亚铁离子回用效率高，减量程度大，操作简便，处理成本低，适用范围广，易于在工程中推广使用的有效处理方法。

本发明的技术方案是通过以下步骤实现的：将芬顿污泥中的三价铁盐还原成二价铁盐；将二价铁盐溶解为二价铁离子；还原后的含二价铁离子的溶液回用到芬顿反应中；对减量后的污泥进行中和、脱水处理，脱水后的泥饼外运。

为了更好的实施本发明，其将芬顿污泥中的三价铁盐还原成二价铁盐，将二价铁盐溶解为二价铁离子的过程可细化为：对芬顿污泥进行生物厌氧处理，再向经生物厌氧处理后的芬顿污泥中注入还原剂，并搅拌，将污泥中的氢氧化铁还原成硫化亚铁或氢氧化亚铁，再向其中投加酸溶液，将硫化亚铁或氢氧化亚铁溶解到溶液中，并对得到的污泥进行淘洗。

为了更好的实施本发明，其将芬顿污泥中的三价铁盐还原成二价铁盐，将二价铁盐溶解为二价铁离子的过程还可以是：对芬顿污泥进行生物厌氧处理，将污泥中的氢氧化铁还原成硫化亚铁或氢氧化亚铁，再向其中投加酸溶液，将硫化亚铁或氢氧化亚铁溶到溶液中，并对得到的污泥进行淘洗。

为了更好的实施本发明，其将芬顿污泥中的三价铁盐还原成二价铁盐，将二价铁盐溶解为二价铁离子的过程还可以是：直接向芬顿污泥中注入还原剂，将污泥中的氢氧化铁还原成硫化亚铁或氢氧化亚铁，再向其中投加酸溶液，将硫化亚铁或氢氧化亚铁溶到溶液中，并对得到的污泥进行淘洗。

进一步，所述还原剂与污泥中铁离子的摩尔比为0.5~1.5:1。

进一步，所述对芬顿污泥进行生物厌氧的时间为2天~10天。

进一步，将芬顿污泥中的三价铁盐还原成二价铁盐，将二价铁盐溶解为二价铁离子的过程还可以是：直接向芬顿污泥中注入还原剂。

本发明的一种铁盐循环利用的芬顿污泥处理装置包括：芬顿反应池（1）；沉淀池（2），与所述芬顿反应池（1）相连；厌氧还原装置（3），与所述沉淀池（2）相连；化学还原装置（4），与所述厌氧还原装置（3）相连；溶解装置（5），与所述化学还原装置（4）和所述芬顿反应池（1）相连；淘洗装置（6），与所述溶解装置（5）和所述芬顿反应池（1）相连；污泥中和装置（7），与所述淘洗装置（6）相连；脱水装置（8），与所述污泥中和装置（7）相连；还原剂储存罐（9），与所述化学还原装置（4）相连；酸溶液储存罐（10），与所述溶解装置（5）相连；碱溶液储存罐（11），与所述污泥中和装置（7）相连；除臭装置（12），与所述厌氧还原装置（3）、化学还原装置（4）、溶解装置（5）相连。

进一步，沉淀池（2）与化学还原装置（4）相连。

进一步，厌氧还原装置（3）与溶解装置（5）相连。

进一步，所述厌氧还原装置（3）、化学还原装置（4）、溶解装置（5）为密封装置。

本发明的有益效果为：

1、芬顿污泥中的铁主要以氢氧化铁沉淀形式存在，若直接加酸溶液将三价铁离子溶到溶液中，需将污泥溶液的ph调节到1~3，加酸量大，且设备腐蚀严重。本发明首先将污泥中的三价铁盐还原成二价铁盐，再加入酸溶液将污泥中的二价铁盐溶解到溶液中，污泥中的二价铁盐在ph为3~4时便可大量溶解到溶液中，大大减少了酸的用量。

2、在厌氧条件下，污泥中的三价铁可在厌氧菌作用下还原为二价铁盐，本发明通过厌氧还原大大节约了还原剂的使用量，若场地面积有限则可通过还原剂还原三价铁盐。

3、本发明对二价铁回用效率高，95%以上的二价铁回用到芬顿反应中；污泥减量程度大，芬顿污泥减量80%以上；操作简便，处理成本低，适用范围广，易于在工程中推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种铁盐循环利用的芬顿污泥处理装置示意图；

图2为本发明另一种铁盐循环利用的芬顿污泥处理装置示意图；

图3为本发明又一种铁盐循环利用的芬顿污泥处理装置示意图。

图中：

1-芬顿反应池，2-沉淀池，3-厌氧还原装置，4-化学还原装置，5-溶解装置，6-淘洗装置，7-污泥中和装置，8-脱水装置，9-还原剂储存罐，10-酸溶液储存罐，11-碱溶液储存罐，12-除臭装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的技术方案是通过以下步骤实现的：将芬顿污泥中的三价铁盐还原成二价铁盐；将二价铁盐溶解为二价铁离子；还原后的含二价铁离子的溶液回用到芬顿反应中；对减量后的污泥进行中和、脱水处理，脱水后的泥饼外运。

其工艺步骤具体如下：芬顿反应产生的污泥在沉淀池中进行沉淀，沉淀后的芬顿污泥在厌氧装置中进行生物厌氧处理，厌氧条件下，微生物利用硫酸根离子作为电子受体产生h2s，h2s对污泥中的三价铁盐进行还原，其化学反应式为：

so4^2-+2ch2o+2h⁺→h2s+2co2+2h2o；

2fe(oh)3+h2s→2fe(oh)2+s+2h2o

fe(oh)2+h2s→fes+2h2o

向厌氧不彻底的污泥溶液中注入还原性物质，进一步还原污泥中的三价铁盐；或直接向芬顿污泥中注入还原性物质，如硫化钠溶液、硫氢化钠溶液或铁粉，将污泥中的三价铁盐还原为二价铁盐，其化学反应式为：

2fe(oh)3+s^2-→2fe(oh)2+s+2oh^-

fe+2fe(oh)3→3fe(oh)2

fe(oh)2+s^2-→fes+2oh^-

向还原后的污泥溶液中投加酸溶液，将硫化亚铁或氢氧化亚铁溶液到溶液中，其化学反应式为：

2fe(oh)2+2h⁺→fe²⁺+2h2o

fes+2h⁺→fe²⁺+h2s

得到含有二价铁离子的酸性溶液回用到芬顿反应中，对处理后的污泥进行淘洗，淘洗溶液回用到芬顿反应中，淘洗后的污泥经中和、脱水后外运。

实施例1：

某洗涤剂厂生产废水，芬顿反应进水cod=41g/l，出水cod=22g/l，芬顿污泥直接投加硫氢化钠溶液，投加量为s^2-:fe³⁺=1.5:1，再投加稀硫酸溶液，调节ph=3，搅拌反应1小时，所得溶液回流到芬顿反应池中，将污泥进行淘洗，淘洗清液回流到芬顿反应池中，芬顿反应池中feso4的补充量小于首次作为芬顿催化剂的feso4的加药量的5%。

实施例2：

某制药废水，芬顿反应进水cod=7980mg/l，出水cod=4210mg/l，芬顿污泥生物厌氧10天，再投加稀硫酸溶液，调节ph=4，搅拌反应2小时，所得溶液回流到芬顿反应池中，将污泥溶液进行淘洗，淘洗清液回流到芬顿反应池中，芬顿反应池中feso4的补充量小于首次作为芬顿催化剂的feso4的加药量的10%。

实施例3：

某煤化工废水，芬顿反应进水cod=6720mg/l，出水cod=2310mg/l，芬顿污泥生物厌氧2天，再投加硫氢化钠溶液，投加量为s^2-:fe³⁺=0.5:1，再投加稀硫酸溶液，调节ph=3.2，搅拌反应1.5小时，所得溶液回流到芬顿反应池中，将污泥溶液进行淘洗，淘洗清液回流到芬顿反应池中，芬顿反应池中feso4的补充量小于首次作为芬顿催化剂的feso4的加药量的8%。