一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺的制作方法

专利名称：：一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种废水处理工艺，具体说是一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺。
背景技术：
：1894年，法国科学家Fenton发现，在酸性条件下，Fe^/H202可以有效氧化酒石酸，后人为了纪念这一发现，将F/H202命名为Fenton试剂(中文译为芬顿试剂)，Fenton试剂介导的反应称为Fenton反应(芬顿反应)。1964年，加拿大学者Eisenhaner首次将Fenton试剂应用到水处理中。他用Fenton试剂处理ABS废水，ABS的去除率高达99%。Fenton氧化技术具有高效、廉价、选择性小等特点，Fenton氧化法作为一种高级氧化技术(AdvancedOxidationProcess,AOP)应用于环境污染物处理领域，引起了国内外科学家的极大关注，它能适应各种废水的处理，特别是对有毒有机污染物废水的处理有较好的降解效率，应用范围较大。Fenton反应作为一种非常有效的废水处理手段，既可以在废水处理的中段提高废水的可生化性，又可以在处理的末段进行深度处理，再配合其他处理技术以达到中水回用，实现循环利用的目标。Fenton反应中，过氧化氢具有非常强的氧化能力，对于许多种类的有机物都是一种有效的氧化剂，此法特别适用于难降解生物的有机废水。Fenton法在处理难降解有机废水时，具有一般化学氧化法无法比拟的优点,但是目前使用的Fenton反应处理废水的工艺中，Fenton试剂用量大，&02的使用效率不高，废水处理过程中产生的污泥量大，且处理后的废水中残留较多的H202，须用大量的中和剂除去，从而造成反应时间长，过氧化氢利用率低，从而造成废水处理费用高，产泥量大等缺点。因此，开发出试剂用量少，使用效率高，产生污泥量少，11202残留量少，应用范围更广的Fenton反应处理废水工艺具有非常重要的意义。
发明内容发明目的本发明的目的是提供一种试剂用量少，氧化能力强，使用效率高，适用范围广，废水处理效果好、成本低的一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺。技术方案为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺，它包括下列步骤(1)将待处理废水的pH值调节到35;(2)在废水中加入H202，混合搅拌；(3)分批次加入FeS04'7H20,每次投加FeS047H20之前均需将待处理水的pH值调节到3~5，每次添加完FeS047H20后搅拌310分钟；(4)将步骤(3)处理后的废水的pH值调节到7.58;(5)再加入絮凝剂，经絮凝、沉淀、固液分离除去凝集沉淀物；其中，H202的投加量为废水中CODo重量的0.51.0倍，硫酸亚铁的投加总量满足F^+与&02的摩尔比为0.4-0.6，絮凝剂的投加量为待处理废水总体积的0.05%0。对于CODcr高于2000mg/L的废水，可以在步骤(4)之前重复步骤(1)(3)的操作25次，使H202和FeS(V7H20均分批次加入，其中11202的投加总量为废水中CODa重量的0.51.0倍，硫酸亚铁的投加总量满足Fe"与H202的摩尔比为0.40.6;&02分次投加时，保证每次的投加量相同时，水处理效果最佳。其中，步骤(3)中的FeS04'7H20的投加次数为37次，最佳投加量是5次；且FeSCV7H20每次的投加量相同。本发明中，用酸性溶液或碱性溶液来调节废水的PH值，其中所述的酸性溶液为硫酸或盐酸；所述碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾或石灰。本发明是基于芬顿反应的一种改进，芬顿反应是利用过氧化氢的强氧化作用，H202在催化剂硫酸亚铁的催化作用下分解生成氢氧自由基(OH)，该自由基有很强的反应活性，可以氧化分解大多数有机物，因此应用在废水处理领域可以降低色度、COD和提高B/C值等，有利于后期生化处理，适用于处理印染、制药行业、畜牧业、半导体制造等工业废水及生活废水等有机性废水。有益效果(1)本发明中的芬顿试剂的用量可以根据待处理废水的CODa情况实现定量投加，解决药剂不足或过量时影响处理效果的问题，大大减少了试剂的总用量和产生的污泥量，H202无残留。(2)在每次加入亚铁盐之前都要调节pH为35，因为亚铁催化H202的反应最佳pH值条件是2.7左右，但是亚铁的加入会降低pH，实验发现当pH调节到35，最佳是3.54.5时，加入亚铁盐后可以使pH降到2.7左右，利于催化反应的进行。(3)在11202和亚铁盐投加完毕后生成的三价铁离子，通过将待处理水中的pH值调节至7.58，加入絮凝剂形成絮凝体，既可以去除铁，同时又利用其絮凝效果，减少凝集剂的用量。(4)本发明对于COD&值大于2000mg/L的废水，通过分批循环加入H202，提高了处理高CODcr废水的效率。因为使用的11202的量较大，一次加入则会瞬间产生大量的，OH，不能及时有效的氧化分解有机物，而跟其他还原性物质反应，降低废水处理的效率、增加&02的用量。本发明采用分批加入11202控制体系瞬间产生羟基自由基量，可以有效处理高COD、难降解有机废水，从而大大减少了H202的使用量，降低了费用。(5)本发明将亚铁盐分批加入，从而大大增强Fenton反应催化分解有机物的能力，提高了废水处理的效率，降低了药剂的用量和产生的污泥量。因为当待处理水中产生的'OH太多，没有及时与有机物反应，而体系中又有大量的铁盐存在时，OH就会与铁盐反应而失去反应活性，分批次加入亚铁盐可以有效防止OH与铁盐反应。(6)本发明的工艺降解能力强，应用范围广，可用于各种难处理的有机性废水，大大降低废水的色度、COD、浊度，并提高B/C值，可以处理污染、印制等行业废水，有利于后期生化处理，使之达到国家废水排放标准。(7)本发明的工艺简单，降解效率高，成本低，有广阔的市场前景。具体实施例方式根据下述实施例，可以更好的理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。其中本发明实施例所用的CWR-MO絮凝剂由江苏艾特克实业有限公司生产。实施例l:常温下，取CODa为380mg/L，pH值为6，浊度为97NTU的染料废水500mL在氧化槽中；(1)首先，用硫酸将染料废水的pH值调节到3.6，然后加入30%的H202(比重约为1.11)0.47mL，即H202的加入量为156mg，搅拌均匀；边搅拌边加入125mg的FeS04'7H20，搅拌8分钟；(2)用NaOH溶液将废水的pH调节至3.6，再加入125mg的FeS04'7H20，搅拌8分钟；(3)再重复步骤(2)三次，总共加入的FeS047H20为625mg。经测定，上述处理过的废水中残留的H202很少。(4)用NaOH溶液调节pH至7.58，出现三价铁的絮凝体；然后将处理水引入沉淀槽中，加入CWR-MO絮凝剂0.025mL，再在凝集沉淀槽中经絮凝、沉淀、固液分离除去凝集沉淀物。测试处理过水的CODcpBOD、吸光度等，数据结果见表l。比较例1取实施例1中的印染废水500mL，用硫酸调节pH至3.6,加入30%的H2020.47mL，即H202的加入量为156mg，搅拌均匀；然后边搅拌边加入625mg的FeS(V7H20，搅拌约8分钟。经测定，处理过的废水中有残留的仏02，过氧酸离子的浓度约为90mg/L。然后再加入180mg的FeS04'7H20以除去残留的H202;再加入Na0H溶液调节pH至7.58，出现铁的絮凝体，加入CWR-MO絮凝剂0.025mL，经絮凝、/沉淀、固液分离除去凝集沉淀物，最后测试处理过水的C0D&、B0D、吸光度等，数据结果见表l。在实施例1和比较例1中均采用中华人民共和国环境保护行业标准方法准确测定CODa、BOD、吸光度、浊度。测定残留的11202采用市场上销售的过氧化物离子试纸。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例2常温下，取C0D&为852mg/L，pH为6，浊度为98NTU的印染废500mL在氧化槽中，(1)首先用硫酸将染料废水的pH值调节到4.O，然后加入30%的H2020.90mL，即H20的加入量为300mg，搅拌均匀;边搅拌边加入200mg的FeS04'7H20，搅拌约5分钟；(2)用NaOH溶液将废水的pH值调节至4.0，然后加入200mg的FeS04'7H20，搅拌5分钟；(3)再重复步骤(2)四次，总共加入1200mg的FeS04'7H20。经测定，上述处理过的废水经测定&02残留量很少；(4)用NaOH溶液调节pH至7.58.0，出现三价铁的絮凝体；处理水进入沉淀槽，加入CWR-MO絮凝剂0.025mL;再在凝集沉淀槽中经絮凝、沉淀、固液分离除去凝集沉淀物。经测试，处理过水的COD^、B0D、吸光度等，数据结果见表2。比较例2取实施例2中的印染废水500mL，用硫酸调节pH至4.0左右，加入30%MH2020.90mL，即&02的加入量为300mg，搅拌均匀；然后边搅拌边加入1200mg的FeS04'7H20，搅拌约5分钟。经测定，上述处理过的废水的过氧化物离子的浓度约为120mg/L。然后再加入240mg的FeS04'7H20以除去残留的H202;再加入NaOH溶液调节pH至7.58，出现铁的絮凝体，加入CWR-MO絮凝剂0.025mL，经絮凝、沉淀、固液分离除去凝集沉淀物。测试处理过水的CODcr、BOD、吸光度等，数据结果见表2表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>实施例3:常温下，取C0Dcr为353mg/L、pH为7、浊度约为54NTU的制药废水500mL在氧化槽中，(1)用硫酸将制药废水的pH值调节至4.5，然后加入0.47mL的30%的H202，即HA的加入量为156mg,搅拌均匀，边搅拌边加入125mg的FeS(V7H20，搅拌6分钟；(2)用NaOH溶液将废水的pH值调节至4.0左右，再加入FeS04'7H20125mg，搅拌6分钟；(3)再重复步骤(2)三次，总共加入FeS04'7H20625mg。经测定，上述处理过的废水经测定&02残留量很少。(4)用NaOH溶液调节pH至7.58.0，出现三价铁的絮凝体；在沉淀槽中然后加入CWR-MO絮凝剂0.025mL;然后在凝集沉淀槽中经絮凝、沉淀、固液分离除去凝集沉淀物。测试处理过水的CODwBOD、吸光度等，数据结果见表3。比较例3取实施例3中的制药废水500mL，用硫酸调节pH至4.5左右，加入30%的H2020.47mL，即&02的加入量为156mg，搅拌均匀；然后边搅拌边加入FeS04'7H20625mg，搅拌约6分钟。经测定，上述处理过的废水中，过氧化物离子的浓度约为60mg/L。然后再加入120mg的FeS04'7H20以除去残留的H202;再加入NaOH溶液调节pH至7.58，出现铁的絮凝体，加入CWR-MO絮凝剂0.025mL，经絮凝、沉淀、固液分离除去凝集沉淀物。测试处理过水的C0D^、BOD、吸光度等，数据结果见表3。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由此可见，实施例1、2和3对于CODcr低于2000mg/L废水，采用FeS04'7H20分批加入的方法处理，色度、COD值等大大降低，B/C值也可以提高到0.4以上，易于后期生化处理。且本发明处理过的废水中，过氧化物离子的浓度较低，无需另外添加药剂进行处理，降低了水处理的费用。实施例4常温下，取C0D^为6620mg/L、pH为5、浊度为70NTU的染料废水500ml在氧化槽中；(1)首先用硫酸将染料废水的pH值调节到4.0，然后加入1.6mL的30%的HA，即H202的加入量为533mg，搅拌均匀；边搅拌边加入426mg的FeS(V7H20，搅拌约5分钟；(2)用Na0H溶液调节pH值到4.0，再加入426mg的FeS04'7H20，搅拌5分钟；(3)再重复步骤(2)的操作三次。(4)再重复步骤(1)(3)的操作三次，即^02总加入量为2132mg，FeS04'7H20的总加入量为8520mg。经测定，上述处理过的废水经测定^02残留量很少。(5)用NaOH溶液调节pH至7.58，出现铁的絮凝体；在沉淀槽中加入CWR-M0絮凝剂0.025rnL;在凝集沉淀槽中经絮凝、沉淀、固液分离除去凝集沉淀物。测试处理过水的CODer、B0D、吸光度等，数据结果见表4。比较例4(1)取实施例4中的印染废水500mL，用硫酸调节pH至4.0左右，加入30%的&026.4mL，即H202的加入量为2132mg，搅拌均匀；(2)边搅拌边加入1704mg的FeS(V7H20，搅拌约5分钟；(3)用NaOH溶液调节pH至4.0左右，再加入1704mg的FeSO/7H20，搅拌5分钟；(4)再重复步骤(3)的操作三次。上述处理过的水经测定，过氧化物离子的浓度约为150mg/L;(5)再加入300mg的FeS04'7H20以除去残留的H202，然后用NaOH溶液调节pH值到7.58，出现铁的絮凝体；在沉淀槽中，再加入CWR-MO絮凝剂0.25mL;在凝集沉淀槽中经絮凝、沉淀、固液分离除去凝集沉淀物。测试处理过水的COD^、B0D、吸光度等，数据结果见表4比较例5:(1)取实施例4中的印染废水500mL，用硫酸调节pH至4.0左右，加入30%的&026.4mL，即^02的加入量约为2132mg，搅拌均匀；然后边搅拌边加入8520mg的FeS04.7H20，搅拌约5分钟。经测定，上述处理过的废水过氧化物离子的浓度约为240mg/L。(2)再加入480mg的FeS04'7H20以除去残留的H202;然后用NaOH溶液调节pH至7.58，出现铁的絮凝体，再加入CWR-MO絮凝剂O.025mL，经凝集、沉淀、固液分离除去凝集沉淀物。测试处理过水的CODa、B0D、吸光度等，数据结果见表4。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>由此可见，实施例4对于CODCr高于2000mg/L废水，采用HA和FeS04'7H20分批加入的方法处理，色度、COD值等大大降低，B/C值也可以提高到0.4以上，易于后期生化处理。且本发明处理过的废水中，过氧化物离子的浓度较低，无需另外添加药剂进行处理，从而降低了水处理的费用。权利要求1、一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺，其特征在于它包括下列步骤(1)将待处理废水的pH值调节到3～5；(2)在废水中加入H2O2，混合搅拌；(3)分批次加入FeSO4·7H2O，每次投加FeSO4·7H2O之前均需将待处理水的pH值调节到3～5，每次添加完FeSO4·7H2O后搅拌3～10分钟；(4)将步骤(3)处理后的废水的pH值调节到7.5～8；(5)加入絮凝剂，经絮凝、沉淀、固液分离除去凝集沉淀物；其中，H2O2的投加量为废水中CODCr重量的0.5～1.0倍，硫酸亚铁的投加总量满足Fe2+与H2O2的摩尔比为0.4～0.6，絮凝剂的投加量为待处理废水总体积的0.05‰。2、根据权利要求1所述的一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺，其特征在于在步骤(4)之前重复步骤(1)(3)的操作25次，其中11202的投加总量为废水中CODo重量的0.51.0倍，硫酸亚铁的投加总量满足Fe"与H202的摩尔比为0.40.6。3、根据权利要求2所述的一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺，其特征在于11202每次的投加量相同。4、根据权利要求1或2所述的一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺，其特征在于步骤(3)中的FeS04'7H20的投加次数为37次。5、根据权利要求4所述的一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺，其特征在于所述的FeS04'7H20每次的投加量相同。6、根据权利要求1或2所述的一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺，其特征在于用酸性溶液或碱性溶液来调节废水的PH值。7、根据权利要求6所述的一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺，其特征在于所述的酸性溶液为硫酸或盐酸。8、根据权利要求6所述的一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺，其特征在于所述碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾或石灰。全文摘要本发明公开了一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺，包括下列步骤将待处理废水的pH值调节到3～5；加入H₂O₂，混合搅拌；分批次加入FeSO₄·7H₂O，且每次投加FeSO₄·7H₂O之前均将待处理水pH调节到3～5，每次添加完FeSO₄·7H₂O后搅拌3～10分钟；将处理后的废水的pH调节到7.5～8；加入絮凝剂，除去凝集沉淀物。根据废水情况，本发明实行定量化加药量，解决药剂不足或过量影响处理效果的问题；亚铁盐分批投加，提高其使用效率，降低药剂的用量和污泥量；无H₂O₂的残留，减少处理残留H₂O₂的工艺步骤；分批加入H₂O₂以控制体系瞬间产生的羟基自由基量，有效处理高COD、难降解有机废水。文档编号C02F9/00GK101525190SQ20091002481公开日2009年9月9日申请日期2009年2月26日优先权日2009年2月26日发明者吴智仁,岗徐,畅徐,杨才千,稻垣广人,杰舒,高卫民申请人:江苏艾特克环境工程设计研究院有限公司;Jck株式会社