申请日2010.02.09
公开(公告)日2010.07.28
IPC分类号C02F9/12; C02F1/36; C02F101/30; C02F1/72; C02F1/32; C02F1/46
摘要
本发明涉及一种处理生化难降解有机废水的工艺方法，该方法主要是利用紫外光、电化学、超声波及氧化还原化学反应相结合进行处理生化难降解废水，将废水经过超声空化区、电化学反应区及紫外光催化反应区的3个反应单元进行处理，能实现超声处理废水方法、紫外光协同Fenton试剂氧化处理废水以及电化学及其协同Fenton试剂氧化处理废水方法相结的高效多级深度废水氧化反应，能有效处理多种生化难降解的有机废水，处理后的废水COD去除率达90%以上。
权利要求书
1.一种处理生化难降解有机废水的工艺方法，其特征在于，它是利用紫外光、电化学、超声波及氧化还原化学反应相结合进行处理生化难降解废水，将废水经过超声空化区、电化学反应区及紫外光催化反应区进行处理，每个处理区的具体工艺条件如下：
1)超声空化区：该区安装有超声波发生器，超声波发生器的功率与反应器的容积成正比，每1立方米的反应器容积，需要匹配一个1千瓦的超声波发生器，其工作频率：20～110KHz;通过超声波发生器的作用，使有机大分子化合物分解为小分子;
2)电化学反应区：该区包括有阴极和阳极，阴板由不锈钢板围成多个电解室，每个电解室的周长与高度的比值为1～2∶10;阳极为柱状纯铁棒，阴极与阳极的工作面积比值为8∶2～3;在该反应区通过电极电流的能量使电极区内Fe3+离子和Fe2++离子发生转换，并通过电化学方法使溶解氧转换为氧化剂H2O2构成芬顿试剂组分，并通过外加的Fe3+/Fe2+及H2O2组成芬顿体系，促使Fe3+/Fe2+的循环及H2O2转化为羟基自由基而提高芬顿氧化反应;
3)紫外光催化反应区：在该反应区内，纵向并排安装多个内有紫外灯的光源发生器，该区通过紫外辐射及加入的固体纳米二氧化钛催化剂和芬顿试剂氧化剂的共同作用，产生羟基自由基，进一步将废水中难降解的有机物分解和矿化;其中紫外线的剂量为1000mJ/cm2以上，固体纳米二氧化钛催化剂的用量为0.05～0.2g/m3，芬顿试剂组分H2O2与Fe3+/Fe2+的质量配比为2～3∶1，芬顿试剂的用量为1～40mL/m3水样。
2.根据权利要求1所述处理生化难降解有机废水的工艺方法，其特征在于，包括以下六种不同组合方式的废水处理方法：
①先将废水经过超声空化区进行超声处理，然后经过紫外光催化反应区进行紫外光协同芬顿试剂氧化处理废水，最后再经过电化学反应区进行电化学及其协同芬顿试剂氧化处理废水;
②先将废水经过超声空化区进行超声处理，然后经过电化学反应区进行电化学及其协同芬顿试剂氧化处理废水，最后经过紫外光催化反应区进行紫外光协同芬顿试剂氧化处理废水;
③先将废水经过紫外光催化反应区进行紫外光协同芬顿试剂氧化处理废水，然后经过超声空化区进行超声处理废水，最后经过电化学反应区再进行电化学及其协同芬顿试剂氧化处理废水;
④先将废水经过紫外光催化反应区进行紫外光协同芬顿试剂氧化处理废水，然后经过电化学反应区进行电化学及其协同芬顿试剂氧化处理废水，最后再经过超声空化区进行超声处理废水;
⑤先将废水经过电化学反应区进行电化学及其协同芬顿试剂氧化处理废水，然后经过紫外光催化反应区进行紫外光协同芬顿试剂氧化处理废水，最后再经过超声空化区进行超声处理废水;
⑥先将废水经过电化学反应区进行电化学及其协同芬顿试剂氧化处理废水，然后经过超声空化区进行超声处理废水，最后再经过紫外光催化反应区进行紫外光协同芬顿试剂氧化处理废水。
说明书
一种处理生化难降解有机废水的工艺方法
技术领域
本发明涉及处理有机废水的方法，特别是一种处理生化难降解有机废水的工艺方法
背景技术
随着工业经济的迅速发展，工业废水的排放量增加越来越快。工业废水是当代环境工作亟待解决的重大难题之一。随着人们环保意识的不断提高，人们对工业废水的排放要求越来越高，而传统的废水处理方法已难以满足这一要求，经传统方法处理的外排废水难以达到相关新标准的排放要求及“减排”的要求。一些工业废水(如天然有机化工过程废水、制浆造纸工业废水)经物化、生化处理后，水中仍残留部分难生物降解有机物(如含苯化合物、硝基酚等)，且无法经气浮或混凝等物化方法有效去除。
目前对于生化难降解废水的处理技术包括臭氧氧化法、活性碳吸附法、薄膜分离法、湿式氧化法及Fenton(芬顿)氧化法等，其中以Fenton氧化法(H2O2/Fe2+)被认为是一种最有效、简单且经济的方法。1894年，法国人HJH Fenton发现采用Fe2+/H2O2体系能氧化多种有机物。亚铁盐和过氧化氢的组合称为Fenton试剂，它能有效氧化去除传统废水处理技术无法去除的难降解有机物，其实质是H2O2在Fe2+的催化作用下生成具有高反应活性的羟基自由基(·OH)，·OH可与大多数有机物作用使其降解。随着研究的深入，又把紫外光(UV)、草酸盐(C2O4)等引入Fenton试剂中，使其氧化能力大大增强。从广义上说，Fenton法是利用催化剂，或光辐射，或电化学作用，通过H2O2产生羟基自由基(·OH)处理有机物的技术。然而单一的Fenton氧化法过程中需要大量的的Fe2+投加量以维持足够的·OH自由基产生，这会在处理过程中产生大量的含铁污泥，需要额外的分离与处置。此外依然有部分难降解化合物处理不完全，不能完全达标排放。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用紫外线、电化学方法、超声方法与Fenton氧化法相结合的废水处理方法，能有效处理多种高浓有机废水，使处理后的废水COD去除率高。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：本发明处理生化难降解有机废水的工艺方法，是利用紫外光、电化学、超声波及氧化还原化学反应相结合进行处理生化难降解废水，将废水经过超声空化区、电化学反应区及紫外光催化反应区进行处理，每个处理区的具体工艺条件如下：
1)超声空化区：该区安装有超声波发生器，超声波发生器的功率与反应器的容积成正比，每1立方米的反应器容积，需要匹配一个1千瓦的超声波发生器，其工作频率：20～110KHz;通过超声波发生器的作用，使有机大分子化合物分解为小分子;
2)电化学反应区：该区包括有阴极和阳极，阴板由不锈钢板围成多个电解室，每个电解室的周长与高度的比值为1～2∶10;阳极为柱状纯铁棒，阴极与阳极的工作面积比值为8∶2～3;在该反应区通过电极电流的能量使电极区内Fe3+离子和Fe2++离子发生转换，并通过电化学方法使溶解氧转换为氧化剂H2O2构成芬顿试剂组分，并通过外加的Fe3+/Fe2+及H2O2组成芬顿体系，促使Fe3+/Fe2+的循环及H2O2转化为羟基自由基而提高芬顿氧化反应;
3)紫外光催化反应区：在该反应区内，纵向并排安装多个内有紫外灯的光源发生器，该区通过紫外辐射及加入的固体纳米二氧化钛催化剂和芬顿试剂氧化剂的共同作用，产生羟基自由基，进一步将废水中难降解的有机物分解和矿化;其中紫外线的剂量为1000mJ/cm2以上，固体纳米二氧化钛催化剂的用量为0.05～0.2g/m3，芬顿试剂组分H2O2与Fe3+/Fe2+的质量配比为2～3∶1，芬顿试剂的用量为1～40mL/m3水样。
本发明处理生化难降解有机废水的工艺方法，包括以下六种不同组合方式的废水处理方法：
①先将废水经过超声空化区进行超声处理，然后经过紫外光催化反应区进行紫外光协同芬顿试剂氧化处理废水，最后再经过电化学反应区进行电化学及其协同芬顿试剂氧化处理废水;
②先将废水经过超声空化区进行超声处理，然后经过电化学反应区进行电化学及其协同芬顿试剂氧化处理废水，最后经过紫外光催化反应区进行紫外光协同芬顿试剂氧化处理废水;
③先将废水经过紫外光催化反应区进行紫外光协同芬顿试剂氧化处理废水，然后经过超声空化区进行超声处理废水，最后经过电化学反应区再进行电化学及其协同芬顿试剂氧化处理废水;
④先将废水经过紫外光催化反应区进行紫外光协同芬顿试剂氧化处理废水，然后经过电化学反应区进行电化学及其协同芬顿试剂氧化处理废水，最后再经过超声空化区进行超声处理废水;
⑤先将废水经过电化学反应区进行电化学及其协同芬顿试剂氧化处理废水，然后经过紫外光催化反应区进行紫外光协同芬顿试剂氧化处理废水，最后再经过超声空化区进行超声处理废水;
⑥先将废水经过电化学反应区进行电化学及其协同芬顿试剂氧化处理废水，然后经过超声空化区进行超声处理废水，最后再经过紫外光催化反应区进行紫外光协同芬顿试剂氧化处理废水。
本发明方法与现有技术比较具有以下优点：
本发明方法结合了超声波声化处理、光化学协同氧化还原反应反应、电化学协同氧化还原反应的技术，将传统的利用芬顿试剂处理废水的技术做了大幅度改良，有效降低了芬顿试剂的用量，同时利用电化学的氧化还原反应，再生亚铁离子，产生活化自由基，极大减少了化学污泥的产生，能高效处理生化手段等难处理的高浓度有机废水，处理后的废水COD去除率达90%以上。