采用电子束辐照耦合Fenton技术预处理或深度处理工业废水的方法

采用电子束辐照耦合fenton技术预处理或深度处理工业废水的方法
技术领域
1.本发明涉及工业废水处理技术领域，具体涉及一种电子束辐照耦合fenton技术处理难降解工业废水的方法。


背景技术：

2.随着工业的快速发展，工业废水的种类和数量不断增加。工业废水直接排放会对生态环境和人类健康造成严重而危害。由于工业废水中有机污染物浓度高、毒性强，导致常规的水处理工艺不能有效处理印染废水。需要在前端增加预处理工艺或者在后端增加深度处理工艺。预处理工艺通常用来改善废水的可生化性。而深度处理工艺用来强化去除效果。常用作预处理或深度处理的工艺具有一定的局限性，限制了其推广应用。例如常用的处理工业废水的fenton工艺需要调整ph为酸性，fenton氧化是在酸性条件下，利用fe
2+
催化分解h2o2生成的羟基自由基氧化污染物，处理效果好，但反应过程会产生大量的铁泥。而导致该问题的本质原因是fe
2+
催化分解h2o2后产生的fe
3+
很难再次转化为fe
2+
(转化速率～10
‑7l mol
‑1s
‑1)，最终形成fe(oh)3沉淀。且处理工程中会产生大量的铁泥。而采用臭氧工艺处理工业废水，设备和运行成本较高。采用电催化工艺则耗能和成本较高。随着我国和地方对印染废水的排放标准越发严格，迫切需要开发能经济有效处理工业废水的工艺。
3.电子束辐照是一种新型的水处理技术，被国际原子能机构(iaea)列为21世纪原子能和平利用的主要研究方向之一。其主要原理为水分子在接受辐照的瞬间产生羟基自由基和水合电子等活性粒子，这些活性粒子与水中的污染物作用，达到最终去除污染物的目的。电子束辐照已经被用于实际印染废水的处理。在实际运用中，我们发现工业废水的水质和水量随生产品种及市场需求的变化波动较大，对电子束辐照的处理效果造成了冲击。提高辐照剂量能提高电子束辐照的氧化能力，但同时会显著增加运行成本。如何经济有效提高电子束辐照的氧化能力，对于处理水质和水量变化大的工业废水，具有重要的理论和现实意义。


技术实现要素：

4.本发明克服现有fenton工艺处理工业废水会产生大量铁泥，ph适用范围窄，电子束辐照对于处理水质和水量变化大的工业废水所需辐照剂量高，运营成本高的缺陷，提供一种电子束耦合fenton技术处理难降解工业废水的方法，利用电子束辐照和fenton工艺的协同作用，降低铁泥的产生量，提高ph适用范围，降低辐照剂量的同时，提高对废水的氧化能力。
5.本发明提供一种采用电子束辐照耦合fenton技术预处理或深度处理工业废水的方法，包括：
6.第一步，调整工业废水的ph值；
7.第二步，向工业废水中加入定量的二价铁和双氧水；
8.第三步，进行电子束辐照；
9.第四步，加入絮凝剂沉淀出水。
10.其中，所述第一步中，ph调整的范围为3～11。
11.其中，所述第二步中，双氧水的添加量与工业废水cod的比值为1:200～2:1。
12.其中，所述第二步中，二价铁投加量与双氧水投加量的摩尔比为1:60～1:2。
13.其中，所述第三步中，辐照剂量为1～5kgy。
14.其中，所述第四步中，絮凝剂优选为聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合氯化铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铝铁，絮凝剂的投加量为50～300mg/l。
15.本发明的有益效果
16.本发明方法中，采用电子束和fenton耦合工艺，利用电子束辐照分解水产生的水合电子，促进fe
3+
向fe
2+
的转化，可以显著降低双氧水和二价铁的投加量及铁泥产量的同时，增强电子束辐照的氧化能力。
17.电子束
‑
fenton耦合工艺，与现有的fenton、臭氧和电催化工艺比较，具有广泛的ph适用范围，运行费用低、处理效果好。而且电子束
‑
fenton耦合工艺可以通过控制ph、辐照剂量及双氧水投加量，调控该组合工艺的氧化能力，在处理工业废水方面具有广泛的应用前景。
附图说明
18.图1不同处理条件下废水的出水的bod5/cod比值和cod值比较。
具体实施方式
19.采用电子束辐照耦合fenton工艺，能促进fe
3+
向fe
2+
的转化，可以降低fe
2+
的投加量，进而降低铁泥的产量。电子束辐照过程中会产生高还原活性的水合电子。水合电子能将fe
3+
还原为fe
2+
，促进fe
3+
向fe
2+
的转化，降低fe
2+
投加量的同时，提高电子束辐照的氧化能力。与先前添加无机和有机物质促进fe
3+
向fe
2+
的转化比较，采用电子束辐照无需添加外源物质，不会产生二次污染。
20.基于上述原理，本发明提供一种采用电子束辐照耦合fenton技术预处理或深度处理工业废水的方法包括：
21.第一步，调整工业废水的ph值；
22.第二步，向工业废水中加入定量的二价铁和双氧水；
23.第三步，进行电子束辐照；
24.第四步，加入絮凝剂沉淀出水。
25.所述第一步中，ph调整的范围为3～11。
26.所述第二步中，双氧水的添加量与工业废水cod的比值为1:200～2:1。
27.所述第二步中，二价铁投加量与双氧水投加量的摩尔比为1:60～1:2。
28.所述第三步中，辐照剂量为1～5kgy。
29.所述第四步中，絮凝剂优选为聚合硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合氯化铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铝铁，絮凝剂的投加量为50～300mg/l。
30.以下采用实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段
来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
31.实施例1
32.待处理的化工废水的cod为20000mg/l，初始ph为9.0，向该化工废水中加入双氧水，使其浓度为1000mg/l；加入二价铁，使其浓度164.8mg/l，迅速进行电子束辐照，辐照剂量2kgy。辐照后出水加入100mg/l聚合硫酸铁进行絮凝沉淀。
33.比较例1
34.待处理的化工废水的cod为20000mg/l，初始ph为9.0，将该化工废水直接进行电子束辐照，辐照剂量为2kgy，辐照后出水加入100mg/l聚合硫酸铁进行絮凝沉淀。
35.比较例2
36.待处理的化工废水的cod为20000mg/l，初始ph为9.0，向该废水中加入双氧水1000mg/l，加入二价铁164.8mg/l，反应30min，辐照后出水加入100mg/l聚合硫酸铁进行絮凝沉淀。
37.上述反应结束后，测试废水的出水的bod5/cod比值，结果如附图1所示。实施例1的电子束
‑
fenton耦合工艺处理后废水的可生化性显著提高(bod5/cod比值由0.08增加至0.21)，cod降低到17200mg/l。作为对比，采用单独电子束辐照预处理化工废水的比较例1和fenton工艺处理的比较例2，cod降低幅度及废水可生化性bod5/cod比值的变化不明显。证明了电子束
‑
fenton耦合工艺处理效果要优于单独电子束辐照和fenton工艺。
38.实施例2
39.取经前端工艺处理后的印染废水，出水cod为525mg/l，ph 8.2，向该印染废水中加入双氧水，使其浓度为100mg/l；加入二价铁，使其浓度16.5mg/l，迅速进行电子束辐照，辐照剂量1kgy。辐照后出水加入100mg/l聚合氯化铝铁进行絮凝沉淀。经过处理后，出水色度降低90％，cod小于50mg/l。
40.比较例3
41.取经前端工艺处理后的印染废水，出水cod为525mg/l，ph 8.2，向该印染废水中直接进行电子束辐照，辐照剂量为1kgy，辐照后出水加入100mg/l聚合氯化铝进行絮凝沉淀。经过处理，出水色度降低30％，出水cod介于300
‑
410mg/l。
42.比较例4
43.取经前端工艺处理后的印染废水，出水cod为525mg/l，ph 8.2，向该印染废水中加入双氧水100mg/l，加入二价铁16.5mg/l，反应30min，辐照后出水加入100mg/l聚合硫酸铁进行絮凝沉淀。经过处理，出水色度降低50％，cod介于250
‑
350mg/l。
44.通过对比可以看出，电子束
‑
fenton耦合工艺的处理效果远优于单独电子束辐照和单独fenton工艺。
45.实施例3
46.取经生化处理后的焦化废水，cod为380mg/l,ph 7.8，向焦化废水中加入定量的双氧水，使其初始浓度为100mg/l；加入定量的二价铁，使其浓度为16.5mg/l。迅速采用电子束辐照，辐照剂量2kgy。辐照后出水加入100mg/l聚合硫酸铁絮凝后，出水色度降低90％，cod小于90mg/l。
47.比较例5
48.取经生化处理后的焦化废水，cod为380mg/l,ph 7.8，将该焦化废水直接进行电子
束辐照，辐照剂量为1kgy，辐照后出水加入100mg/l聚合氯化铝进行絮凝沉淀。经处理，出水色度降低40％，出水cod介于160
‑
220mg/l。
49.比较例6
50.取经生化处理后的焦化废水，cod为380mg/l,ph 7.8，向焦化废水中加入双氧水100mg/l，加入二价铁16.5mg/l，反应60min，辐照后出水加入100mg/l聚合硫酸铁进行絮凝沉淀。经处理，出水色度降低40％，cod介于150
‑
220mg/l。
51.通过对比可以看出，电子束
‑
fenton耦合工艺的处理效果远优于单独电子束辐照和单独fenton工艺。对于单独fenton工艺，要使cod降到90mg/l以下，需要双氧水浓度达到400mg/l,铁离子浓度大于200mg/l。由此可得，与单独fenton工艺比较，电子束
‑
fenton耦合工艺可以显著降低双氧水和铁离子投加量，减少铁泥的产生量。
52.实施例4
53.取经生化处理后的制药废水，初始cod为484mg/l,ph 8.3，向制药废水中加入定量的双氧水，使其初始浓度为150mg/l；加入定量的二价铁，使其浓度为24.8mg/l。迅速采用电子束辐照，辐照剂量3kgy。辐照后出水加入100mg/l的聚合硫酸铝铁絮凝后，出水cod小于90mg/l。
54.比较例7
55.取经生化处理后的制药废水，初始cod为484mg/l,ph 8.3，将该制药废水直接进行电子束辐照，辐照剂量为3kgy，辐照后出水加入100mg/l聚合氯化铝进行絮凝沉淀。经单独辐照处理后，出水cod介于300
‑
380mg/l。
56.比较例8
57.取经生化处理后的制药废水，初始cod为484mg/l,ph 8.3，向焦化废水中加入双氧水150mg/l，加入二价铁24.8mg/l，反应60min，辐照后出水加入100mg/l聚合硫酸铁进行絮凝沉淀。经单独fenton工艺处理后，cod介于300
‑
400mg/l。
58.通过对比可以看出，电子束
‑
fenton耦合工艺的处理效果远优于单独的电子束辐照和单独的fenton工艺。
59.所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。
60.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。