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预处理有机工业废水的方法

发布时间:2018-4-16 17:53:21  中国污水处理工程网

  申请日2015.05.11

  公开(公告)日2015.09.09

  IPC分类号C02F9/06

  摘要

  本发明涉及一种基于铁碳微电解活化过硫酸盐的预处理有机工业废水的方法,包括:将铁Fe与碳C加入到装有待处理废水的反应器中,调节废水的pH值为3.0-6.0,进行曝气;向反应器中加入过硫酸盐,启动反应,0.5~3h后结束反应;将反应结束后的混合液进行混凝沉淀,即将混合液调至碱性,再加入助凝剂,搅拌,静沉,上清液即为污染物被处理后的出水。本发明解决常规Fe2+活化过硫酸盐反应速率过快,反应容易停止的问题。本发明用于各种高浓度难降解有机工业废水预处理,效率高、操作方便、环境友好,为处理难降解工业废水提供了广阔的前景。

  权利要求书

  1.一种基于铁碳微电解活化过硫酸盐的预处理有机工业废水的方法,包括:

  (1)将铁Fe与碳C按质量比0.2~3:1加入到装有待处理废水的反应器中,调节废水 的pH值为3.0-6.0,进行曝气,曝气量为2-6mg/L;

  (2)向反应器中加入过硫酸盐,启动反应,0.5~3h后结束反应;其中,过硫酸盐的 投加量为1~10mM;

  (3)将反应结束后的混合液进行混凝沉淀,将混合液的pH调至8~10,再加入助凝 剂,搅拌,静沉,上清液即为污染物被处理后的出水。

  2.根据权利要求1所述的一种基于铁碳微电解活化过硫酸盐的预处理有机工业废水的方 法,其特征在于,所述步骤(1)中铁的来源为废弃铁刨花,碳的来源为颗粒活性炭。

  3.根据权利要求1所述的一种基于铁碳微电解活化过硫酸盐的预处理有机工业废水的方 法,其特征在于,所述步骤(1)中铁的用量为40-120g/L。

  4.根据权利要求1所述的一种基于铁碳微电解活化过硫酸盐的预处理有机工业废水的方 法,其特征在于,所述步骤(1)中待处理废水为含有难降解有机污染物的工业废水;其 中,难降解有机污染物为苯、硝基苯、己内酰胺、壬基酚聚氧乙烯醚NP10、三氯甲烷、 环己酮等中的至少一种。

  5.根据权利要求1所述的一种基于铁碳微电解活化过硫酸盐的预处理有机工业废水的方 法,其特征在于,所述步骤(1)中待处理水的COD为2000~8000mg/L。

  6.根据权利要求1所述的一种基于铁碳微电解活化过硫酸盐的预处理有机工业废水的方 法,其特征在于,所述步骤(1)中用HCl调节废水的pH值。

  7.根据权利要求1所述的一种基于铁碳微电解活化过硫酸盐的预处理有机工业废水的方 法,其特征在于,所述步骤(2)中过硫酸盐为过硫酸钠Na2S2O8或者过硫酸钾K2S2O8。

  8.根据权利要求1所述的一种基于铁碳微电解活化过硫酸盐的预处理有机工业废水的方 法,其特征在于,所述步骤(3)中用Ca(OH)2调节混合液的pH。

  9.根据权利要求1所述的一种基于铁碳微电解活化过硫酸盐的预处理有机工业废水的方 法,其特征在于,所述步骤(3)中助凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺PAM,投加量为1-2mg/L。

  10.根据权利要求1所述的一种基于铁碳微电解活化过硫酸盐的预处理有机工业废水的方 法,其特征在于,所述步骤(3)中的静沉时间为0.5-2h。

  说明书

  一种基于铁碳微电解活化过硫酸盐的预处理有机工业废水的方法

  技术领域

  本发明属于工业废水的预处理领域,特别涉及一种基于铁碳微电解活化过硫酸盐的预 处理有机工业废水的方法。

  背景技术

  随着国家节能减排步伐的加快,以及对环境污染治理的决心,污水处理标准日益提高。 工业废水不仅排放量大、浓度高,且种类繁多、降解难度大、毒性强、可生化性差。传统 的生物处理不能满足处理要求,目前常在生化处理前进行预处理,以期降低生化处理负荷, 同时提高废水的可生化性,因此高效的预处理技术亟待需求。

  高级氧化技术(Advanced oxidation processes,AOPs)以产生具有强氧化能力的自由基 为特点,可使大分子难降解有机物氧化成低毒或者无毒的小分子物质、提高污染物的可生 化性,或者将污染物直接进行矿化;另外,AOPs适用范围广、对有机污染物的降解无选 择性、反应速度快,因此具有很好的应用前景,被广泛用于各种难降解有机废水的处理。

  传统的AOPs是以羟基自由基(HO·)为主要的活性物质降解污染物质,芬顿反应 (Fenton)是最常见的一种产生HO·的方式,然而反应过程需要在酸性条件下进行、产生 的HO·易发生淬灭、泥量大、处理成本高。近年来,基于硫酸根自由基(SO4ˉ·)的高级氧 化技术去除难降解有机污染物的方法逐渐受到青睐,该方法主要通过过硫酸盐在一定的活 化条件下产生SO4ˉ·,SO4ˉ·的标准氧化还原电位E0=+2.5~3.1V,接近甚至超过 HO·(E0=+1.8~2.7V)。活化过硫酸盐的方法包括加热活化、过渡金属离子活化、UV活化、 Fe0活化以及活性炭活化等。由于采用过渡金属离子或者Fe0活化SO4ˉ·的方法相对简单, 无需外加热源或者光源,其中Fe2+价廉且环境友好,因而受到广泛关注。

  然而在实际应用中,Fe2+使用量的控制成为影响SO4ˉ·氧化效能的重要因素,过量的Fe2+会消耗产生的SO4ˉ·;另外,过硫酸盐和Fe2+反应速率极快,反应很快停止。因此,准确控 制Fe2+与过硫酸盐反应的量,以及适当延长SO4ˉ·与有机污染物的反应时间,可以充分发挥 SO4ˉ·的氧化效能,提高处理能力。因此,如何简单有效的控制Fe2+与过硫酸盐反应的量, 减少活化剂的用量,适当延长SO4ˉ·与有机污染物的接触时间,成为亟待解决的问题。

  发明内容

  本发明所要解决的技术问题是提供一种基于铁碳微电解活化过硫酸盐的预处理有机 工业废水的方法,该方法可解决常规Fe2+活化过硫酸盐反应速率过快,反应容易停止的问 题。

  本发明的一种基于铁碳微电解活化过硫酸盐的预处理有机工业废水的方法,包括:

  (1)将铁Fe与碳C按质量比0.2~3:1加入到装有待处理废水的反应器中,调节废水 的pH值为3.0-6.0,进行曝气,曝气量为2-6mg/L;

  (2)向反应器中加入过硫酸盐,启动反应,0.5~3h后结束反应;其中,过硫酸盐的 投加量为1~10mM;

  (3)将反应结束后的混合液进行混凝沉淀,即将混合液的pH调至8~10,再加入助 凝剂,搅拌,静沉,上清液即为污染物被处理后的出水。

  所述步骤(1)中铁的来源为废弃铁刨花,碳的来源为颗粒活性炭。

  所述步骤(1)中铁的用量为40-120g/L。

  所述步骤(1)中待处理废水为工业废水,含有苯、硝基苯、己内酰胺、壬基酚聚氧 乙烯醚(NP10)、三氯甲烷、环己酮等中的至少一种难降解有机污染物。

  所述步骤(1)中待处理水的COD为2000~8000mg/L。

  所述步骤(1)中用HCl调节废水的pH值。

  所述步骤(2)中过硫酸盐为过硫酸钠Na2S2O8或者过硫酸钾K2S2O8。

  所述步骤(3)中用Ca(OH)2调节混合液的pH。

  所述步骤(3)中助凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺PAM,加入量为1-2mg/L。

  所述步骤(3)中的搅拌时间为20-60s。

  所述步骤(3)中的静沉时间为0.5-2h。

  本发明利用铁与碳构成微电解反应,反应过程阳极发生Fe2+的释放,且Fe2+为活性较 高的新生态,可加强过硫酸盐的活化,加速硫酸根自由基的生成,提高污染物的去除效能; 另外,铁碳微电解Fe2+的释放是一个持续过程,可延长Fe2+与过硫酸盐的作用时间,从而 起到强化处理效能的作用;再则,铁碳微电解中的碳也可以作为过硫酸盐的活化剂。因此, 基于微电解活化的过硫酸盐可有效去除工业废水中的难降解有机物。本发明可以作为高浓 度工业废水的预处理,也可以作为工业废水经常规工艺处理后的深度处理。

  本发明利用铁碳微电解过程在阳极持续释放的Fe2+,活化过硫酸盐持续不断产生具有 强氧化性能的硫酸根自由基,从而延长硫酸根自由基与有机污染物的反应时间,提高反应 效能;同时碳也具有活化过硫酸盐的作用,且铁碳微电解本身具有降解有机污染物的能力, 因而可协同提高难降解污染物的降解效能。再者,高级氧化过程Fe2+转化为Fe3+,可作为 混凝剂,在混凝过程使小分子有机物得到进一步去除,污染物的去除效率进一步提高。本 方法适用于各种高浓度难降解有机工业废水预处理,效率高、操作方便、环境友好,为处 理难降解工业废水提供了广阔的前景。

  有益效果

  (1)本发明活化过硫酸盐所采用的Fe2+,来自铁碳微电解过程持续释放的Fe2+,可持续不 断的生成SO4ˉ·,延长了SO4ˉ·与污染物的作用时间,从而提高污染物的降解效能,同时C 也可作为活化过硫酸盐生成SO4ˉ·的活化剂;

  (2)铁碳微电解本身具有降解污染物的特点,因此可耦合SO4ˉ·的氧化作用同步提高难降 解污染物的降解效能;

  (3)SO4ˉ·氧化污染物的过程可使大分子有机物断链生成小分子有机物,且Fe2+被氧化为 Fe3+;对反应结束后的混合液进行混凝,Fe3+本身可作为混凝剂,且混凝过程可使小分子有 机物得到进一步去除,污染物的去除效率进一步提高;

  (4)本发明反应过程易控制,无需额外的反应设备,无需外加药剂,不会造成二次污染。

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