微电解协同过硫酸盐处理难降解废水的装置及处理方法与流程

本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种微电解协同过硫酸盐处理难降解废水的装置及处理方法。

背景技术：

1、近年来，随着技术水平的不断提高，工业生产快速增长，工业废水中含有大量不同类型的污染物，难降解物质包括多氯联苯及其同分异构体、多环芳烃类化合物、杂环类化合物等难降解有机物等，这些难降解有机物毒性强，可生化性极差，对难降解有机物处理一直是环保技术领域的难题之一。

2、高级氧化技术(advanced oxidation process，aop)是指氧化能力超过所有常见氧化剂或氧化电位接近或达到羟基自由基ho水平，可与有机污染物进行系列自由基链反应，从而破坏其结构，使其逐步降解为无害的低分子量的有机物，最后降解为co2、h2o和其他矿物盐的技术。高级氧化技术目前主要应用的是利用催化产生氢氧根和过硫酸根自由基。微电解技术是基于酸性溶液中电极材料(如铁和碳)之间的微观原电池的电化学反应，通过在电极材料表面形成的微小原电池反应降解污染物，这些被认为是解决难降解有机物的方法。

3、公开号为cn114291940a，专利名称为《一种高难度有机废水的处理方法》的中国发明专利申请公开了一种处理高难度有机废水、提高废水可生化性的方法，该方法利用还原性铁粉、活性炭、高岭土等物质制得铁碳填料，用酸调节废水ph为3～4后将铁碳填料放入有机废水中发生微电解反应，向废水中继续添加过硫酸盐发生高级氧化反应，最后用碱调节ph至碱性，加入助凝剂并离心获得上清液。但是该发明中需要加酸调节ph，在实际工程中操作控制难度大；而且体系中的亚铁离子主要是通过铁碳填料在酸性条件下的浸出产生，亚铁离子活化过硫酸盐，产生硫酸根自由基，由于铁碳填料产生亚铁离子的量很少，反应中硫酸根自由基的产生量小，高级氧化过程的处理效率并不高。因此，有必要提出一种微电解协同过硫酸盐处理难降解废水的装置及处理方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种微电解协同过硫酸盐处理难降解废水的装置及处理方法，不仅可以免去加硫酸等调节体系ph的麻烦,还能活化产生具有强氧化性的硫酸根自由基和过氧化氢羟基自由基，有利于提高难降解废水的处理效率，同时，利用复合调酸增铁剂lmx混凝作用，对成分复杂、毒性大的难降解废水进行处理，有利于提高废水的可生化性。

2、第一方面，本发明提供了一种微电解协同过硫酸盐处理难降解废水的装置，采用如下技术方案：

3、一种微电解协同过硫酸盐处理难降解废水的装置，包括用于处理难降解废水的反应塔，所述反应塔底部设有进水管以及曝气管，所述曝气管连通有曝气风机，所述反应塔的顶部设有出水管，所述进水管连通有过硫酸钠计量加药装置以及复合调酸增铁剂lmx计量加药装置，所述进水管中设有进水阀，所述反应塔内还设有ph计，所述反应塔内还设有铁碳填料层。

4、采用上述技术方案：打开过硫酸钠计量加药装置、复合调酸增铁剂lmx计量加药装置以及进水阀，使得硫酸钠、复合调酸增铁剂以及废水一同进去反应塔中反应，且根据ph计，调节复合调酸增铁剂进入反应塔的量，使反应塔内的液体的ph调至指定的酸性范围，接着关闭进水阀，打开曝气风机，往反应塔内通入氧气，使得废水在反应塔内反应；

5、由于铁碳填料中的铁和碳之间存在电位差，其表面和废水会形成无数个微小原电池，在酸性有氧条件下，铁在阳极失去两个电子形成fe2+，废水中的氢离子在阴极得到两个电子生成还原性[h]，可以氧化废水中的有机物；同时，铁碳微电解反应可以活化过硫酸盐，过硫酸根在阳极失去电子，与h2o反应生成强氧化性的过氧化氢自由基ho2-，而ho2-除了氧化有机物，还可与过硫酸根进一步反应生成硫酸根自由基so4-降解污染物。

6、so4-降解有机物的主要原理是发生加成、抽氢和直接电子转移。与不饱和烯烃、炔烃或含有碳碳双键的化合物发生反应时，so4-可以破坏不饱和键，有机物与硫酸盐离子发生加成反应；与醇类、醚类和有机酸发生反应时，so4-·直接剥夺有机物中羟基、醚键、羧基等官能团中的氢，最终将有机物降解为co2和h2o；与含苯环芳香族有机污染物反应时，so4-将苯环上的电子直接转移给自身，打开污染物的环结构，造成结构中的电子转移。

7、在酸性条件下，过硫酸钠在亚铁离子催化下产生硫酸根自由基；同时，在酸性有氧条件下铁碳填料表面发生反应，产生过氧化氢羟基自由基，硫酸根自由基和羟基自由基协同降解废水中的有机物；另外，利用复合调酸增铁剂lmx的混凝作用也可以进一步吸附、絮凝水中的污染物。

8、本装置创造性地将铁碳微电解反应、过硫酸盐高级氧化反应以及混凝反应三者结合来处理难降解的废水。微电解反应和高级氧化过程的耦合极大地提高了废水处理效率，体系中的反应互相促进，产生硫酸根自由基和过氧化氢自由基两种自由基氧化来降解有机物，极大地加快了反应速率，同时利用复合调酸增铁剂lmx混凝作用，能够大幅度提高难降解废水的降解效率，提高出水水质；另外，将废水、过硫酸钠以及复合调酸增铁剂lmx一同加入至反应塔内，还可以免去加硫酸等调节体系ph的麻烦。

9、优选的，所述反应塔的顶部设有回流管，所述回流管的一端与反应塔的顶部连通，所述回流管远离反应塔顶部的一端与反应塔的底部连通，所述回流管内设有循环泵。

10、采用上述技术方案：设置回流管和循环泵，将反应塔顶部的水回流至反应塔底部，回流过程可以有效搅拌废水和药剂，让废水与药剂混合均匀，使废水与药剂能充分反应；同时，该过程对反应塔底部进入的高浓度难降解废水进行稀释，避免罐内出现上下水质不均的现象，降低反应塔的处理压力。

11、优选的，所述反应塔内还设有布水管，所述布水管与进水管连通，所述布水管为分支式布水管。

12、采用上述技术方案，通过分支式布水管的设置，有利于均匀布水，使需处理废水均一稳定的进入反应塔，防止出现进水波动大从而冲击损坏反应塔的情况。

13、优选的，所述曝气管为微孔曝气管，所述曝气管的微孔内径为9～11mm。

14、采用上述技术方案，微孔曝气管的设置，能够为铁碳微电解反应提供大量的氧气，同时，微孔曝气管还具有搅拌的作用，通入废水中的氧气能搅拌废水，使得废水与过硫酸钠以及复合调酸增铁剂lmx混合得更加均匀。

15、优选的，所述铁碳填料层设有两层，所述铁碳填料层设有若干铁碳填料，所述铁碳填料含铁量为70～80％、含碳量5～15％、合金催化剂量为3～7％、孔隙率60～70％、堆积比重1.2～1.4吨/m3、直径为3～5cm、总重量为1.2～1.8吨，所述铁碳填料层的层厚约15～25cm、所述铁碳填料层的总体积占反应塔有效容积的12％～20％。

16、采用上述技术方案，通过铁碳填料的设置，使得填料层厚度适中，不易发生填料破碎和曝气不均匀的情况；同时，将铁碳填料平行堆积层状填放于铁碳填料层内，使得铁碳填料堆放稳定，易于操作。

17、第二方面，本发明提供了一种处理方法，采用如下技术方案：

18、一种处理方法，所述处理方法包括：

19、步骤一，打开过硫酸钠计量加药装置、复合调酸增铁剂lmx计量加药装置以及进水阀，往反应塔内加入一定量的废水、过硫酸钠以及复合调酸增铁剂lmx，再根据ph计调控加入反应塔中复合调酸增铁剂lmx的量，将反应塔内废水的ph值调控至酸性，待反应塔装入一定量的废水后关闭过硫酸钠计量加药装置、复合调酸增铁剂lmx计量加药装置以及进水阀；

20、步骤二，打开曝气风机，待曝气1～1.5h后，关闭曝气风机。

21、步骤三，待废水在反应器中处理6～8h后，将处理后的废水从出水管中排出。

22、采用上述技术方案，废水与复合调酸增铁剂lmx、过硫酸钠和溶液进入反应塔内，通过复合调酸增铁剂lmx的酸性作用将废水的ph值控制为酸性，在酸性条件下，过硫酸钠在亚铁离子催化下产生硫酸根自由基，同时在通氧的条件下，酸性有氧条件下在铁碳填料表面发生反应，产生过氧化氢羟基自由基，硫酸根自由基和羟基自由基协同降解废水中的有机物，同时利用复合调酸增铁剂lmx的混凝作用，进一步提高废水的cod去除率。

23、优选的，所述步骤一中复合调酸增铁剂lmx由硫酸亚铁和聚合硫酸铁和聚合硅酸铝铁组成。

24、优选的，所述硫酸亚铁、聚合硫酸铁以及聚合硅酸铝铁的质量比为(6.5～7.5)：(1.5～2.5)：(0.5～1.5)。

25、采用上述技术方案：通过一定比例的硫酸亚铁、聚合硫酸铁以及聚合硅酸铝铁制作复合调酸增铁剂lmx，不仅可以增大体系中fe2+的浓度，同时利用利用复合调酸增铁剂lmx的混凝作用，提升反应效率；另外，有利于将废水的ph调节至酸性，减少调酸的步骤。

26、优选的，所述步骤一中通入反应塔内的过流酸钠与处理前废水cod的质量比值为0.1～3、复合调酸增铁剂lmx与过硫酸钠的质量比值为0.5～1.5。

27、通过加入一定比例的废水、过硫酸钠以及复合调酸增铁剂lmx，有利于更准确地调节通入反应塔内废水的ph值，同时，能更好地促进反应塔内铁碳微电解反应、过硫酸盐高级氧化反应以及混凝反应。

28、综上所述，本发明具有以下有益效果：

29、1.通过将铁碳微电解反应、过硫酸盐高级氧化反应以及混凝反应三者结合来处理难降解的废水，使得体系中产生硫酸根自由基和过氧化氢自由基两种自由基氧化来降解有机物，极大地加快了反应速率。

30、2.利用复合调酸增铁剂lmx混凝作用，能够大幅度提高难降解废水的降解效率，提高出水水质。另外，将废水、过硫酸钠以及复合调酸增铁剂lmx一同加入至反应塔内，有利于免去加硫酸等调节体系ph的麻烦。