申请日2016.01.19
公开(公告)日2016.05.04
IPC分类号C02F9/04
摘要
本发明涉及一种工业废水多元组合催化零价铁类芬顿处理方法及其装置，方法包括：向工业废水中投加酸和H2O2，将pH调节至4.5～6.0，进入类芬顿反应池;其中，类芬顿反应池中填装多元组合催化填料包，填料包成分由铁镍合金粒、铁铜合金粒、锰铁合金粒、沸石和赤铁矿组成;废水在类芬顿反应池反应3.0～4.0h后，投加碱至pH为7.8～8.0，投加助凝剂，进入混凝沉淀一体池，完成固液分离后，水排出，含铁污泥外排处置。本发明的方法原料易得，组装方便，成本低廉。
权利要求书
1.一种工业废水多元组合催化零价铁类芬顿处理方法，包括：
(1)向工业废水中投加酸和H2O2，将pH调节至4.5～6.0，进入类芬顿反应池;其中，类芬顿反应池中填装多元组合催化填料包，填料包成分由铁镍合金粒、铁铜合金粒、锰铁合金粒、沸石和赤铁矿组成;其中，H2O2的投加量为1.0～2.0mL/L;
(2)类芬顿反应池反应3.0～4.0h后，投加碱至pH为7.8～8.0，投加助凝剂，进入混凝沉淀一体池;
(3)在混凝沉淀一体池中完成固液分离后，水排出，含铁污泥外排处置。
2.根据权利要求1所述的一种工业废水多元组合催化零价铁类芬顿处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中工业废水为印染、化工或制药行业难降解工业废水。
3.根据权利要求1所述的一种工业废水多元组合催化零价铁类芬顿处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中酸为硫酸或废酸;H2O2质量浓度为30.0%。
4.根据权利要求1所述的一种工业废水多元组合催化零价铁类芬顿处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中类芬顿反应池底部铺设曝气管，采用曝气搅拌反应，气水比为3:1～4:1。
5.根据权利要求1所述的一种工业废水多元组合催化零价铁类芬顿处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中铁镍合金粒、铁铜合金粒、锰铁合金粒、沸石和赤铁矿的重量比为5:5:1:1:1。
6.根据权利要求1所述的一种工业废水多元组合催化零价铁类芬顿处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中填料外包装材质为尼龙网袋，网眼大小为20-60目;填料包悬吊于类芬顿反应池内。
7.根据权利要求1所述的一种工业废水多元组合催化零价铁类芬顿处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中混凝沉淀一体池中混凝池为竖井中铺设网格，沉淀为斜板沉淀。
8.根据权利要求1所述的一种工业废水多元组合催化零价铁类芬顿处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中助凝剂为PAM。
9.一种工业废水多元组合催化零价铁类芬顿处理装置，其特征在于：所述的类芬顿反应池(20)内设有类芬顿反应池多元组合催化填料包(19)，所述的类芬顿反应池(20)两侧分别设有类芬顿反应池进水管(17)和类芬顿反应池出水管(21)，所述的类芬顿反应池(20)一侧依次设有鼓风机(26)、碱投加溶药池(1)、助凝剂投加溶药池(2)、酸投加溶药池(3)和H2O2投加溶药池(4)、另一侧设有混凝沉淀一体池(23)，所述的鼓风机(26)通过空气管(31)与类芬顿反应池(20)连接，所述的碱投加溶药池(1)上端设有碱投加溶药池搅拌机(5)和碱投加计量泵(9)，所述的助凝剂投加溶药池(2)上端设有助凝剂投加溶药池搅拌机(6)和助凝剂投加计量泵(10)，所述的酸投加溶药池(3)上端设有酸投加溶药池搅拌机(7)和酸投加计量泵(11)，所述的H2O2投加溶药池(4)上端设有H2O2投加溶药池搅拌机(8)和 H2O2投加计量泵(12)，所述的碱投加溶药池(1)和助凝剂投加溶药池(2)分别通过碱投药管(13)和助凝剂投药管(14)与类芬顿反应池出水管(21)连接，所述的酸投加溶药池(3)和H2O2投加溶药池(4)分别通过酸投药管(15)和H2O2投药管(16)与类芬顿反应池进水管(17)连接、且酸投药管(15)和H2O2投药管(16)与类芬顿反应池进水管(17)连接处下端设有类芬顿反应池进水管调节阀(18)，所述的混凝沉淀一体池(23)一侧上端设有混凝沉淀出水管(24)、下端设有沉淀池排泥管(25)，所述的沉淀池排泥管(25)上设有沉淀池排泥管调节阀(32)，所述的混凝沉淀一体池(23)另一侧通过管式混合器(22)与类芬顿反应池出水管(21)连接，所述的管式混合器(22)上下两端分别设有管式混合器调节阀(29、30)。
10.根据权利要求9所述的一种工业废水多元组合催化零价铁类芬顿处理装置，其特征在于：所述的空气管(31)上设有鼓风机空气管调节阀(27)和鼓风机空气管止回阀(28)。
说明书
一种工业废水多元组合催化零价铁类芬顿处理方法及其装置
技术领域
本发明属于工业废水处理方法领域，特别涉及一种工业废水多元组合催化零价铁类芬顿处理方法及其装置。
背景技术
随着国家节能减排要求的日益提高，工业废水排放标准普遍提高。工业废水种类繁多，水质复杂，难降解物质多，应用常规物化、生物组合工艺难以达到高标准排放要求。芬顿氧化是以·OH为主的高级氧化工艺，理论上可无选择性地氧化废水中大部分有机物，因而在工业废水处理领域得到较为广泛的应用。
零价铁类芬顿工艺是芬顿氧化工艺中的一种，在酸性条件下，零价铁腐蚀产生的Fe2+与H2O2形成芬顿反应从而达到降解有机物的目的。零价铁类芬顿与传统芬顿氧化工艺相比，除在处理过程中产生的·OH具有较强氧化作用之外，零价铁在酸性条件下腐蚀产生的[H]还具有较强还原作用，是一种兼具氧化、还原两种作用的芬顿处理工艺，具有效果好、适用范围宽的优点。但是常规零价铁类芬顿存在需将进水pH调至3～4的较低水平，导致酸碱投加成本高、铁泥产生量大的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种工业废水多元组合催化零价铁类芬顿处理方法及其装置，该方法原料易得，组装方便，成本低廉。
本发明的一种工业废水多元组合催化零价铁类芬顿处理方法，包括：
(1)向工业废水中投加酸和H2O2，将pH调节至4.5～6.0，进入类芬顿反应池;其中，类芬顿反应池中填装多元组合催化填料包，填料包成分由铁镍合金粒、铁铜合金粒、锰铁合金粒、沸石和赤铁矿组成;其中，H2O2的投加量为1.0～2.0mL/L;
(2)废水在类芬顿反应池反应3.0～4.0h后，投加碱至pH为7.8～8.0，投加助凝剂，进入混凝沉淀一体池;
(3)在混凝沉淀一体池中完成固液分离后，水排出，含铁污泥外排处置。
所述步骤(1)中工业废水为印染、化工或制药行业难降解工业废水。
所述步骤(1)中酸为硫酸或废酸;H2O2的质量浓度为30.0%。
所述步骤(1)中酸和H2O2的投加量的确定：因废水中含有的碱性缓冲成分不同，因此不同废水水质酸的投量不一，但投加量需确保将pH调节至适应范围。
所述步骤(1)中类芬顿反应池底部铺设曝气管，采用曝气搅拌反应，气水比为3：1～4：1。
所述步骤(1)中铁镍合金粒、铁铜合金粒、锰铁合金粒、沸石和赤铁矿的重量比为5：5：1：1：1。
所述步骤(1)中填料外包装材质为尼龙网袋，网眼大小为20-60目;填料包悬吊于类芬顿反应池内。
所述步骤(2)中絮凝沉淀一体化装置中絮凝池中竖井中铺设网格，以增强絮凝效果，沉淀为斜板沉淀。
所述步骤(2)中助凝剂为PAM。
一种工业废水多元组合催化零价铁类芬顿处理装置，包括类芬顿反应池，其中所述的类芬顿反应池内设有类芬顿反应池多元组合催化填料包，所述的类芬顿反应池两侧分别设有类芬顿反应池进水管和类芬顿反应池出水管，所述的类芬顿反应池一侧依次设有鼓风机、碱投加溶药池、助凝剂投加溶药池、酸投加溶药池和H2O2投加溶药池、另一侧设有混凝沉淀一体池，所述的鼓风机通过空气管与类芬顿反应池连接，所述的碱投加溶药池上端设有碱投加溶药池搅拌机和碱投加计量泵，所述的助凝剂投加溶药池上端设有助凝剂投加溶药池搅拌机和助凝剂投加计量泵，所述的酸投加溶药池上端设有酸投加溶药池搅拌机和酸投加计量泵，所述的H2O2投加溶药池上端设有H2O2投加溶药池搅拌机和H2O2投加计量泵，所述的碱投加溶药池和助凝剂投加溶药池分别通过碱投药管和助凝剂投药管与类芬顿反应池出水管连接，所述的酸投加溶药池和H2O2投加溶药池分别通过酸投药管和H2O2投药管与类芬顿反应池进水管连接、且酸投药管和H2O2投药管与类芬顿反应池进水管连接处下端设有类芬顿反应池进水管调节阀，所述的混凝沉淀一体池一侧上端设有混凝沉淀出水管、下端设有沉淀池排泥管，所述的沉淀池排泥管上设有沉淀池排泥管调节阀，所述的混凝沉淀一体池另一侧通过管式混合器与类芬顿反应池出水管连接，所述的管式混合器上下两端分别设有管式混合器调节阀。
所述的空气管上设有鼓风机空气管调节阀和鼓风机空气管止回阀。
针对常规零价铁类芬顿氧化工艺的不足，本发明提出一种工业废水多元组合催化零价铁类芬顿氧化处理工艺。通过在芬顿反应池中装填由多种催化剂组成的多元组合催化填料包，使芬顿反应pH适用范围提高至4.5～6.0，能够有效减少酸碱投量及费用，降低含铁污泥产量。同时，该种多元组合催化填料原料易得、制作方便、成本低廉，且不存在催化剂难以回收利用的问题，易于在工程应用中实施。
针对传统零价铁类芬顿氧化废水处理工艺低pH要求、酸碱投加成本高、铁泥产生量大的不足，本发明公开了一种工业废水多元组合催化零价铁类芬顿处理工艺方法及设备。其原理是：以铁镍合金粒、铁铜合金粒、锰铁合金粒、沸石、赤铁矿等形成组合催化剂，在铁系、锰系、沸石及过渡金属等催化剂的多元协同催化作用下，可使类芬顿反应在pH=4.5～6.0的较 高范围发挥效能，并有效降低了酸碱投加量和后续铁泥产量;同时由于在酸性曝气条件下零价铁还原体系可以释放OH-，因而类芬顿反应完毕后pH可上升至6.5～7.0的较高范围，大幅度节省了絮凝阶段碱投加费用。
本发明以铁镍合金粒、铁铜合金粒、锰铁合金粒、沸石和赤铁矿等物质形成多元组合催化剂，由于铁系、锰系、沸石及多种过渡金属等催化剂的多元协同催化作用，可使零价铁类芬顿反应在pH=4.5～6.0的较高范围发挥效能，并有效降低了酸碱投加量和铁泥产量。多元组合催化剂均匀混合后用尼龙网袋封装形成填料包，填料包作为铁源和催化剂悬吊于芬顿反应池中即可使用。
有益效果
(1)与传统零价铁类芬顿的最适宜pH=3～4范围相比，本发明提出的多元组合催化零价铁类芬顿氧化工艺的最适宜pH范围为4.5～6.0，可使酸碱投加量及费用大幅度降低，并使铁泥产量降低;
(2)本发明提出的多元组合催化剂易于制备、材料廉价易得，原料易得，组装方便，非常适合工程化。