申请日2014.12.15
公开(公告)日2015.05.06
IPC分类号C02F101/38; C02F9/04
摘要
本发明公开了一种零价铁还原-芬顿氧化一体化反应装置。该反应装置包括呈中空筒状结构的反应器本体，反应器本体内部自下而上分为铁泥收集区、零价铁还原区、零价铁芬顿氧化区和沉淀区四个反应，所述四个反应区彼此相连通，且零价铁还原区和零价铁芬顿氧化区内满布有铁刨花。本发明将零价铁还原技术及零价铁芬顿氧化技术联用，最大限度地利用反应器的有效空间，简化了废水处理工艺流程，降低了运行成本;本发明将零价铁还原技术和芬顿氧化技术相耦合，芬顿氧化工段可充分利用零价铁还原工段所产生的铁离子作为催化剂，提高芬顿氧化工段的处理效率。
摘要附图
权利要求书
1.一种零价铁还原-芬顿氧化一体化反应装置，其特征在于，所述反应装置包括呈中 空筒状结构的反应器本体，反应器本体内部自下而上分为铁泥收集区(1)、零价铁还原 区(5)、零价铁芬顿氧化区(9)和沉淀区(10)四个反应，所述四个反应区彼此相连 通，且零价铁还原区(5)和零价铁芬顿氧化区(9)内满布有铁刨花。
2.如权利要求1所述的零价铁还原-芬顿氧化一体化反应装置，其特征在于，所述 的反应器本体的材质采用有机玻璃。
3.如权利要求1所述的零价铁还原-芬顿氧化一体化反应装置，其特征在于，所述的 铁泥收集区(1)内设置了曝气装置(2)和排泥阀门(12)，所述排泥阀门(12)位于 铁泥收集区(1)的底部。
4.如权利要求1所述的零价铁还原-芬顿氧化一体化反应装置，其特征在于，所述的 零价铁还原区(5)内设置了布水器(3)和第一隔板(4)，第一隔板(4)位于布水器 (3)的下部。
5.如权利要求1所述的零价铁还原-芬顿氧化一体化反应装置，其特征在于，所述的 零价铁芬顿氧化区(9)内设置了第二隔板(8)和加药器(7)，第二隔板(8)位于加 药器(7)的上部。
6.如权利要求1所述的零价铁还原-芬顿氧化一体化反应装置，其特征在于，所述的 沉淀区(10)内设有溢流堰(11)。
7.如权利要求1-6任一所述的零价铁还原-芬顿氧化一体化反应装置，其特征在于， 所述的反应装置还设置了连接件(6)，用于连接零价铁还原区(5)和零价铁芬顿氧化 区(9)。
8.如权利要求1-6任一所述的零价铁还原-芬顿氧化一体化反应装置预处理硝基芳 香族化合物废水的方法，其特征在于，向反应器零价铁还原区(5)和零价铁芬顿氧化 区(9)分别填满铁刨花;硝基芳香族化合物废水经布水器(3)均匀进入反应器本体， 在反应器本体的零价铁还原反应区(5)内流动，并沿反应器本体的轴线方向上移，硝 基芳香族化合物废水在零价铁还原反应区(5)内的水利停留时间为6-10h，在此过程中， 废水中的硝基芳香族化合物与零价铁发生反应，生成易于被氧化降解和聚合的氨基芳香 族化合物;当氨基芳香族化合物废水调节pH值至2.5-3.5后沿反应器本体的轴线方向继 续上升进入零价铁芬顿氧化区(9)，在零价铁芬顿氧化区(9)内的水利停留时间为8-12h， 小部分未被还原的目标污染物可继续被彻底还原，双氧水经加药器(7)进入零价铁芬 顿氧化区(9)，双氧水与零价铁芬顿氧化区(9)内设置的铁刨花反应生成羟基自由基， 然后还原产物在羟基自由基的作用下得到氧化去除，零价铁芬顿处理后的废水沿反应器 本体的轴线方向继续上升，经溢流堰(11)溢出，进入沉淀区(10)，停留4-8h后排出 反应器本体。
说明书
零价铁还原-芬顿氧化一体化反应装置及利用其处理硝基芳香族化合物废水的方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及零价铁还原-芬顿氧化一体化装置及利用其 处理硝基芳香族化合物废水的方法。
背景技术
零价铁还原技术和芬顿氧化技术是两种典型的化工废水预处理技术，在废水处理工 艺设计中经常分别或同时采用，可较好的处理效果。同时采用零价铁还原技术和芬顿氧 化技术时通常把零价铁还原反应装置和芬顿氧化反应装置先后串联，达到降低废水生物 毒性并改善废水可生化性的目的，从而为后续生化工艺创造良好的条件。但这种串联使 用的设计方式需要按照设定的流程把各自独立的零价铁还原反应器和芬顿氧化反应装 置连接起来，并配置一系列辅助管道和设施，这种简单叠加的连接方式不仅运行成本高， 处理工艺流程冗长繁杂，对控制要求高，难以使零价铁还原反应器和芬顿氧化反应装置 同时处于最佳运行工况。此外，传统芬顿法本身存在一些缺陷，比如铁泥产生量大，铁 离子流失严重，铁离子利用效率低下;芬顿工艺所产生的芬顿铁泥属于危险固废，后续 处理成本高，企业难以承受。
硝基芳香族化合物是重要的化工品，广泛应用于火炸药、农药、杀虫剂、除草剂、 染料、医药等产品的生产。该类废水的特点是盐份高、毒性大、成分复杂、可生化性差， 具有很大的处理难度，常规的生物处理无法单独起作用，存在效率低下、稳定性差等缺 点。因此需要开发一种新型经济高效的预处理工艺，降低此类废水的毒性并提高可生化 性，为后续的生化工艺创造良好的处理条件。近年来的研究已表明零价铁-芬顿耦合技 术是实现硝基芳香族化合物污染废水高效治理的一个可行途径。然而，芬顿工段处理成 本高、二次污染大等缺点严重限制了零价铁-芬顿耦合技术的实际工程应用。如何降低 外加双氧水和催化剂(如二价铁)的用量，减少铁泥产生，是零价铁-芬顿耦合技术必 须要克服的技术难题。
发明内容
本发明提供了一种零价铁还原-芬顿氧化一体化装置，在同一个反应器内实现硝基 芳香族化合物的还原-氧化预处理过程，并利用二价铁的原位产生作用提高铁的利用效 率，从而降低铁泥生成量。
实现本发明目的技术解决方案是：
本发明的零价铁还原-芬顿氧化一体化反应装置，所述反应装置包括呈中空筒状结 构的反应器本体，反应器本体内部自下而上分为铁泥收集区、零价铁还原区、零价铁芬 顿氧化区和沉淀区四个反应，所述四个反应区彼此相连通，且零价铁还原区和零价铁芬 顿氧化区内满布有铁刨花。
所述的反应器本体材质采用有机玻璃。
所述的铁泥收集区内设置了曝气装置和排泥阀门，所述排泥阀门位于铁泥收集区的 底部。
所述的零价铁还原区内设置了布水器和第一隔板，第一隔板位于布水器的下部。
所述的零价铁芬顿氧化区内设置了第二隔板和加药器，第二隔板位于加药器的上 部。
所述的沉淀区设有溢流堰。
所述的反应装置还设置了连接件，用于连接零价铁还原区和零价铁芬顿氧化区。
利用上述零价铁还原-芬顿氧化一体化反应装置预处理硝基芳香族化合物废水的方 法为：向反应器零价铁还原区和零价铁芬顿氧化区分别填满铁刨花;硝基芳香族化合物 废水经布水器均匀进入反应器本体，在反应器本体的零价铁还原反应区内流动，并沿反 应器本体的轴线方向上移，废水在该区的水利停留时间为6-10h，在此过程中，废水中 的硝基芳香族化合物与零价铁发生反应，可实现高效率的还原转化，生成易于被氧化降 解和聚合的氨基芳香族化合物;当氨基芳香族化合物废水调节pH值至2.5-3.5后沿反应 器本体的轴线方向继续上升进入零价铁芬顿氧化区，在该区的水利停留时间为8-12h， 小部分未被还原的目标污染物可继续被彻底还原，双氧水经加药器进入零价铁芬顿氧化 区，双氧水与零价铁芬顿氧化区内设置的铁刨花反应生成羟基自由基，然后还原产物在 羟基自由基的作用下得到氧化去除，零价铁芬顿处理后的废水沿反应器本体的轴线方向 继续上升，经溢流堰溢出，进入沉淀区，停留4-8h后排出反应器。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明将零价铁还原技术及零价铁芬顿氧化技术联用，最大限度地利用反应 器的有效空间，简化了废水处理工艺流程，降低了运行成本。
(2)本发明设计的零价铁还原-芬顿氧化一体化装置，将零价铁还原技术和芬顿氧 化技术相耦合，芬顿氧化工段可充分利用零价铁还原工段所产生的铁离子作为催化剂， 提高芬顿氧化工段的处理效率。
(3)本反应装置芬顿工段铁刨花填充材料的使用，可原位产生二价铁，促进三价 铁向二价铁的原位转化，可提高二价铁的利用效率，减少芬顿反应过程中铁泥产生，从 而降低后续的芬顿铁泥处理成本。