申请日2015.12.30
公开(公告)日2016.05.25
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种处理硝基苯类废水的方法，其特征在于，步骤为：将COD含量为5000-30000mg/L废水加入无机酸进行酸析;酸析后的废水上清液加入电解质进入电催化高级氧化槽电解;继续进入电Fenton槽内电解产生Fe2+，再进入Fenton氧化槽内加入双氧水发生芬顿反应;加入絮凝剂沉降，上清液进入生化系统处理。本发明采用电催化高级氧化技术、电Fenton氧化法进行联合，电催化氧化法将废水处理改性，之后再电Fenton氧化法可将溶铁量大大减少，H2O2的加入量也会减少，节约了能耗与成本，绿色经济。
摘要附图
权利要求书
1.一种处理硝基苯类废水的方法，其特征在于，步骤为：
将COD含量为5000-30000mg/L废水加入无机酸进行酸析;酸析后的废水上清液加入电解质进入电催化高级氧化槽电解;继续进入电Fenton槽内电解产生Fe2+，再进入Fenton氧化槽内加入双氧水发生芬顿反应;加入絮凝剂沉降，上清液进入生化系统处理。
2.如权利要求1所述的处理硝基苯类废水的方法，其特征在于，步骤为：
a.酸析
加入无机酸调节废水pH值至1.5-2.5，静置取废水上清液为处理液;
b.电催化高级氧化
处理液加入电解质，再进入阳极为钛基二氧化铅电极、阴极为铜、铁或不锈钢电极的电催化高级氧化槽内电解0.5-3h;
c.电Fenton电解
加入无机酸调节电催化高级氧化槽的出水pH值至2-3，在阳极和阴极均为铁电极的电Fenton槽内电解0.5-3h产生Fe2+;
d.Fenton氧化
电Fenton槽的出水进入Fenton氧化槽，加入双氧水后空气曝气30-90min发生芬顿反应;
e.絮凝沉降
使用CaO调节曝气后的出水pH值至6-9，加入絮凝剂，混合均匀后静沉，下层污泥进入污泥处理系统处理，上清液进入生化系统处理。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤a和步骤c中无机酸为硫酸、硝酸、盐酸中的一种或几种组合。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤b中电解质为NaCl固体或NaCl水溶液，加入电解质中含有NaCl质量为处理液质量的0.5-10‰。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤b中电催化高级氧化槽和步骤c中电Fenton槽均采用脉冲电源。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤d中双氧水加入质量为处理液质量的1-10‰。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤e中絮凝剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，聚合氯化铝加入质量为处理液质量的0.1-1‰，聚丙烯酰胺加入质量为处理液质量的0.01-0.1‰。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电催化高级氧化槽内电极间距为2-3.5cm，所述电Fenton槽内电极间距为2-3.5cm。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电催化高级氧化槽内单位体积处理液投加的电量为3000-12000Ah/m3。
10.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电Fenton槽内单位体积处理液投加的电量为1000-3000Ah/m3。
说明书
一种处理硝基苯类废水的方法
技术领域
本发明涉及工业废水处理领域，具体地指一种处理硝基苯类废水的方法。
背景技术
硝基苯类化合物是有机化学工业的重要原料之一。这类化合物广泛存在于石油化工、肥皂、香料、染料、炸药、制药等化学产业工业的废水之中，这类化合物对人具有较大的毒性。目前使用生物技术处理工业废水的成本较低，微生物又具有较强的适应性和可变异性，不会造成二次污染。因此使用生物处理法已成为目前处理有机污染物的较理想方法，但是硝基苯类化合物具有较强的毒性，进水对微生物的负担很大，直接生物降解处理较困难。电催化氧化法和电Fenton(电芬顿)氧化法是近年来应用得较多的处理方法，但是各自仍存在一些缺陷。
电催化氧化法能耗高：现有技术中，电流效率最佳状态约为40%，一般都在20%左右，1000Ah/m3的电量理论上在电流效率100%的情况下，只能去除298mg/L的COD(1Ah=3600C，MO2=32g/mol1mol电子转移时所需电量为96500C，因此每立方米废水可处理COD：1000*3600C/(96500C/mol*4)*32g/mol=298g)，去除10000mg/L的COD，按20%的电流效率，需要167785Ah/m3的电量，即使槽压只有3V，需要503度电，导致能源费用较高。
电芬顿氧化法溶铁量大：1000Ah/m3的电量理论上可以产生1.04‰的Fe2+，后续芬顿反应后可产生约2%含水率为90%的泥渣，如果供给3000Ah/m3的电量，则可产生约6%含水率为90%的泥渣，这大幅提高了固废产量，导致处理成本暴涨。
申请号为201010181115.7的中国专利公开了一种多相电催化氧化-Fenton耦合法降解硝基苯类废水的方法及其反应器，具有电极间距大(4-8cm)，槽压高(20-40V)的缺点，而且粒子电极和固体催化剂在曝气时会不断碰撞摩擦，碎屑随废水流失，因此电解槽中需要不断添加新的粒子电极和固体催化剂，增加实际运行的操作难度和运行费用。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种能耗低、降解效率高、溶铁量少的处理硝基苯类废水的方法。
本发明的技术方案为：一种处理硝基苯类废水的方法，其特征在于，步骤为：
将COD含量为5000-30000mg/L废水加入无机酸进行酸析;酸析后的废水上清液加入电解质进入电催化高级氧化槽电解;继续进入电Fenton槽内电解产生Fe2+，再进入Fenton氧化槽内加入双氧水发生芬顿反应;加入絮凝剂沉降，上清液进入生化系统处理。
优选的，步骤为：
a.酸析
加入无机酸调节废水pH值至1.5-2.5，静置取废水上清液为处理液;
b.电催化高级氧化
处理液中加入电解质，再进入阳极为钛基二氧化铅、阴极为铜、铁或不锈钢电极的电催化高级氧化槽内电解0.5-3h;
c.电Fenton电解
加入无机酸调节电催化高级氧化槽的出水pH值至2-3，在阳极和阴极均为铁电极的电Fenton槽内电解0.5-3h产生Fe2+;
d.Fenton氧化
电Fenton槽的出水进入Fenton氧化槽，加入双氧水后空气曝气30-90min发生芬顿反应;
e.絮凝沉降
使用CaO调节曝气后的出水pH值至6-9，加入絮凝剂，混合均匀后静沉，下层污泥进入污泥处理系统处理，上清液进入生化系统处理。
进一步的，步骤a和步骤c中无机酸为硫酸、硝酸、盐酸中的一种或几种组合。步骤a和步骤c中使用的无机酸可相同或不同。
进一步的，步骤b中电解质为NaCl固体或水溶液，加入电解质中含有NaCl质量为处理液质量的0.5-10‰。
进一步的，步骤b中电催化高级氧化槽和步骤c中电Fenton槽均采用脉冲电源。
进一步的，步骤d中双氧水加入质量为处理液质量的1-10‰。
进一步的，步骤e中絮凝剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，聚合氯化铝加入质量为处理液质量的为0.1-1‰，聚丙烯酰胺加入质量为处理液质量的0.01-0.1‰。
进一步的，所述电催化高级氧化槽内电极间距为2-3.5cm，所述电Fenton槽内电极间距为2-3.5cm。
进一步的，所述电催化高级氧化槽内单位体积处理液投加的电量为3000-12000Ah/m3。
进一步的，所述电Fenton槽内单位体积处理液投加的电量为1000-3000Ah/m3。
本发明中，废水经过酸析(酸析即为在酸性条件下，废水中有些物质由溶解态或胶体态转化为悬浮态，再利用沉淀将其从溶液中分离出来)，可以初步去除部分COD。电催化高级氧化槽中，钛基二氧化铅阳极由于高析氧位产生活性的·OH(羟基自由基)，将部分硝基苯进行降解，最终矿化为CO2和H2O。电Fenton槽内，阴阳两级均为Fe，阳极被氧化生成Fe2+，阴极上将-NO2还原成-NH2。Fenton氧化槽中，由于处理液内含在电Fenton槽产生的Fe2+，与加入的双氧水发生芬顿反应，产生具有强氧化性的·OH，将硝基苯或中间产物苯胺还原降解。
电极间距为2-3.5cm，电极间距对能耗影响较大，电极间距越窄，阴阳两极板间电阻越小，耗电量越小;但间距小至一定值时会使阴阳两级反应产物扩散，影响后续电解。
脉冲电源能周期性输出短时间的直流电，当电流关断时，极区附近离子又恢复到初始浓度，浓差极化消除，有利于下一个脉冲周期继续电解，也能防止电极的钝化。
本发明的有益效果为：
1.采用电催化高级氧化技术、电Fenton氧化法进行联合，电催化氧化法将废水处理改性，之后再电Fenton氧化法可将溶铁量大大减少，H2O2的加入量也会减少，节约了能耗与成本，绿色经济。
2.电Fenton槽内电解对后续Fenton氧化槽内芬顿反应至关重要，不仅提供了芬顿试剂Fe2+，还将硝基苯的-NO2还原成-NH2，·OH将中间产物苯胺进行降解比直接还原硝基苯容易得多，大大提高了有机物的降解速率。
3.各阶段工艺分工明确，电化学处理设备易于实现自动化，对硝基苯类等有毒有害物质去除效果显著。本发明不仅适用于硝基苯类废水处理，还可应用于含硝基甲苯、苯胺等污染物废水的处理。