公布日：2023.05.09
申請日：2023.04.10
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/78(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/56(2023.01)N;C02F101/14(2006.01)N;
C02F1/48(2023.01)N
摘要
本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Fenton深度處理廢水的方法，通過磁化條件下臭氧預(yù)氧化，隨后亞鐵催化過氧化氫二次氧化，結(jié)合碳酸鹽預(yù)調(diào)節(jié)pH后絡(luò)合除氟的Fenton工藝，對生化處理出水進(jìn)行綜合性深度處理，具有藥劑消耗少，脫色效果好，一次性去除多種污染物，無需設(shè)置多級深度處理裝置，降低廢水深度處理建設(shè)費用等優(yōu)點，同時產(chǎn)泥量低，減輕廢水化學(xué)污泥處理處置負(fù)擔(dān)。
權(quán)利要求書
1.一種Fenton深度處理廢水的方法，其特征在于，包括如下步驟：1）將廢水調(diào)節(jié)pH至酸性，制得酸化廢水；2）向步驟1）制得的酸化廢水在外加磁場條件下通入臭氧，攪拌混合，持續(xù)反應(yīng)15~30min后，制得一次氧化廢水；3）將步驟2）制得的一次氧化廢水中加入亞鐵鹽，攪拌混合，制得預(yù)混廢水；4）向步驟3）制得的預(yù)混廢水中加入過氧化氫，攪拌混合，繼續(xù)在外加磁場條件下持續(xù)反應(yīng)30~45min，制得二次氧化廢水；5）向步驟4）制得的二次氧化廢水中曝氣，并加入碳酸鹽調(diào)節(jié)廢水pH至5~6，制得預(yù)中和廢水；6）向步驟5）制得的預(yù)中和廢水中加入絡(luò)合除氟劑，并投入磁粉，攪拌混合，持續(xù)反應(yīng)10~20min，制得絡(luò)合反應(yīng)廢水；7）向步驟6）制得的絡(luò)合反應(yīng)廢水中加入堿液，攪拌混合，調(diào)節(jié)絡(luò)合反應(yīng)廢水pH至6~7，并在攪拌條件下持續(xù)反應(yīng)10~15min，制得二次中和廢水；8）向步驟7）制得的二次中和廢水中加入助凝劑，攪拌混合后沉淀分離，上清液即為凈化后廢水；9）步驟8）中沉淀分離出的含鐵污泥，分離回收磁粉后，剩余污泥經(jīng)壓濾外排處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Fenton深度處理廢水的方法，其特征在于，所述步驟1）中pH調(diào)節(jié)所用酸為硫酸和/或鹽酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Fenton深度處理廢水的方法，其特征在于，所述步驟1）中酸化廢水的pH為3~6。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Fenton深度處理廢水的方法，其特征在于，所述步驟2）中通入臭氧流量為10~100mL/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Fenton深度處理廢水的方法，其特征在于，所述步驟3）中亞鐵鹽包括硫酸亞鐵、氯化亞鐵；所述步驟3）中投加亞鐵鹽后預(yù)混廢水中Fe2+濃度為0.7~3.6mmol/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Fenton深度處理廢水的方法，其特征在于，所述步驟2）、步驟4）中外加磁場為電磁場或永磁體磁場；所述外加磁場的磁場強(qiáng)度不低于3000Gs。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Fenton深度處理廢水的方法，其特征在于，所述步驟4）中過氧化氫溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20~30%，投加過氧化氫后Fe2+與H2O2的摩爾比為1:（1.1~1.5）。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Fenton深度處理廢水的方法，其特征在于，所述步驟5）碳酸鹽為碳酸鈉和/或碳酸氫鈉水溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Fenton深度處理廢水的方法，其特征在于，所述步驟6）中絡(luò)合除氟劑為含Al3+絮凝劑；所述步驟6）中絡(luò)合除氟劑投加量為0.05~0.50g/L。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Fenton深度處理廢水的方法，其特征在于，所述步驟7）中，所述堿液包括氫氧化鈉、氫氧化鈣；所述步驟8）中助凝劑為PAM。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種Fenton深度處理廢水的方法。
本發(fā)明解決的技術(shù)問題之一是提高廢水色度及難降解有機(jī)物的去除率，降低產(chǎn)泥量。本發(fā)明解決的技術(shù)問題之二是提高廢水總磷、懸浮物及氟化物去除率，提高絮凝沉淀效率，增強(qiáng)絮體沉淀性能。
本發(fā)明提供的Fenton深度處理廢水的方法，包括如下步驟：
1）將廢水調(diào)節(jié)pH至酸性，制得酸化廢水；
2）向步驟1）制得的酸化廢水在外加磁場條件下通入臭氧，攪拌混合，持續(xù)反應(yīng)15~30min后，制得一次氧化廢水；
3）將步驟2）制得的一次氧化廢水中加入亞鐵鹽，攪拌混合，制得預(yù)混廢水；
4）向步驟3）制得的預(yù)混廢水中加入過氧化氫，攪拌混合，繼續(xù)在外加磁場條件下持續(xù)反應(yīng)30~45min，制得二次氧化廢水；
5）向步驟4）制得的二次氧化廢水中曝氣，并加入碳酸鹽調(diào)節(jié)廢水pH至5~6，制得預(yù)中和廢水；
6）向步驟5）制得的預(yù)中和廢水中加入絡(luò)合除氟劑，并投入磁粉，攪拌混合，持續(xù)反應(yīng)10~20min，制得絡(luò)合反應(yīng)廢水；
7）向步驟6）制得的絡(luò)合反應(yīng)廢水中加入堿液，攪拌混合，調(diào)節(jié)絡(luò)合反應(yīng)廢水pH至6~7，并在攪拌條件下持續(xù)反應(yīng)10~15min，制得二次中和廢水；
8）向步驟7）制得的二次中和廢水中加入助凝劑，攪拌混合后沉淀分離，上清液即為凈化后廢水；
9）步驟8）中沉淀分離出的含鐵污泥，經(jīng)高剪機(jī)及磁分離器分離回收磁粉后，剩余污泥經(jīng)壓濾外排處理。
所述廢水為常規(guī)生化處理后的出水。
所述廢水的指標(biāo)為：CODCr含量為60~800mg/L，色度為20~400倍，氟化物含量為2~20mg/L。
優(yōu)選的，所述廢水中總磷含量為0.5~50mg/L。
所述步驟1）中pH調(diào)節(jié)所用酸為硫酸和/或鹽酸，優(yōu)選的，所用酸為硫酸。
所述步驟1）中廢水pH調(diào)節(jié)至3~6，優(yōu)選的，調(diào)節(jié)pH至4.5~5.2。
所述步驟2）中通入臭氧流量為10~100mL/min，優(yōu)選的，所述步驟3）中臭氧流量為20mL/min。
所述步驟3）中亞鐵鹽包括硫酸亞鐵、氯化亞鐵，優(yōu)選的，所述亞鐵鹽為硫酸亞鐵。
所述步驟3）中亞鐵鹽溶液濃度為0.4~0.8mol/L，投加后預(yù)混廢水中Fe2+濃度為0.7~3.6mmol/L，優(yōu)選的，所述Fe2+濃度為1.4~2.5mmol/L。
所述步驟2）、步驟4）中外加磁場為電磁場或永磁體磁場，優(yōu)選的，所述磁場為永磁體產(chǎn)生的磁場，且磁場強(qiáng)度不低于3000Gs。
所述步驟4）中過氧化氫溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20~30%，投加過氧化氫后Fe2+與H2O2的摩爾比為1:（1.1~1.5），優(yōu)選的，所述步驟4）中Fe2+與H2O2的摩爾比為1:（1.2~1.41）。
所述步驟5）碳酸鹽為碳酸鈉和/或碳酸氫鈉水溶液，采用碳酸鹽調(diào)節(jié)pH不僅可以通過自身的堿性調(diào)節(jié)廢水的pH，同時還能產(chǎn)生二氧化碳，通過微曝氣加速H2O2的去除。
優(yōu)選的，所述步驟5）中碳酸鹽為碳酸鈉水溶液，且pH調(diào)節(jié)至5~5.5。當(dāng)pH過高時，碳酸鹽投加量較大，成本較高；但pH過低時，無法達(dá)到除氟劑的投加條件。
所述步驟6）中絡(luò)合除氟劑為含Al3+絮凝劑，優(yōu)選的，所述絡(luò)合除氟劑為硫酸鋁。
所述步驟6）中絡(luò)合除氟劑投加量為0.05~0.50g/L，優(yōu)選的，所述絡(luò)合除氟劑投加量為0.15~0.30g/L。
步驟7）中，所述堿液包括氫氧化鈉、氫氧化鈣。
優(yōu)選的，所述步驟7）中調(diào)節(jié)絡(luò)合反應(yīng)廢水pH至6.2~6.8。本發(fā)明通過步驟5）及步驟7）二次調(diào)堿過程調(diào)節(jié)pH，既不會影響除氟劑的作用效果，又減少了堿液用量，從而減少產(chǎn)泥量。
所述步驟8）中助凝劑為PAM，優(yōu)選的，所述助凝劑投加量為1~2g/m3。
本發(fā)明的作用原理如下：1、臭氧與Fenton反應(yīng)聯(lián)合作用：在pH較低的條件下，臭氧的直接氧化對疏水性組分的去除作用較為顯著，而后續(xù)H2O2產(chǎn)生羥基自由基氧化對親水性組分氧化效果較為顯著，因此采用兩種氧化方式協(xié)同作用，能夠更為全面的氧化難降解溶解性有機(jī)物。2、磁場與氧化反應(yīng)協(xié)同作用：外加磁場能夠促進(jìn)羥基自由基的產(chǎn)生，同時提高分子碰撞速率，提高臭氧直接氧化與Fenton氧化的效率，達(dá)到降低藥劑消耗、減少污泥產(chǎn)生的效果。3、采用二次調(diào)堿，耦合除氟劑的絡(luò)合除氟作用，避免了多系統(tǒng)串聯(lián)，簡化工藝步驟，同時達(dá)到去除廢水中色度、有機(jī)物、總磷、氟化物等多種污染物的作用。4、采用磁絮凝能夠強(qiáng)化沉淀性能，提高廢水懸浮物的去除效率，同時進(jìn)一步壓縮絮體，降低含水率，減少產(chǎn)泥量。
相較于現(xiàn)有處理技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點：
1.本發(fā)明提供的Fenton深度處理廢水的方法，針對廢水經(jīng)常規(guī)生化處理后，仍含有的難降解有機(jī)物、總磷、色度及氟化物的問題，利用Fenton深度處理廢水的方法一次性去除多種污染物，無需設(shè)置多級深度處理裝置，降低廢水深度處理建設(shè)費用。
2.本發(fā)明采用的Fenton深度處理技術(shù)，包括外加磁場條件下臭氧預(yù)氧化，有效降低了廢水中的難降解有機(jī)物含量，同時脫色效果明顯，并且能夠顯著降低后續(xù)氧化劑過氧化氫的投加量，降低產(chǎn)泥量，減輕廢水化學(xué)污泥處理處置負(fù)擔(dān)。
3.本發(fā)明采用的曝氣條件下碳酸鹽預(yù)中和步驟，通過優(yōu)化反應(yīng)條件達(dá)到總磷、氟化物的強(qiáng)化絮凝去除條件，改進(jìn)了Fenton氧化法無法去除氟化物的缺點；同時，采用曝氣條件下投加碳酸鹽形式預(yù)調(diào)節(jié)pH，減少殘留H2O2對出水COD的影響，同時與常規(guī)堿液調(diào)節(jié)pH相比產(chǎn)泥量大幅度縮減。
4.本發(fā)明采用的磁絮凝裝置輔助沉淀，為強(qiáng)化絮凝進(jìn)一步壓縮產(chǎn)泥含水率，減少產(chǎn)泥體積，后續(xù)磁粉回收后進(jìn)一步降低干泥產(chǎn)量，減輕水廠后續(xù)污泥處理處置負(fù)擔(dān)。
（發(fā)明人：洪衛(wèi);譚心;張增國;梁世華;莊會棟;潘興朋;王紅燕;洪光波;李華;于長偉;孫龍;焦富瑞;張旺;王彬;王志慧）
