申请日2013.03.15
公开(公告)日2013.06.12
IPC分类号C02F9/06; C02F1/72; C02F1/461; C02F1/38; C02F1/28; C02F1/78
摘要
本发明属于工业生产废水的处理的技术领域，具体涉及一种高级氧化法处理废水的方法及装置，解决了现有方法处理工业废水存在的不足。所述方法，步骤如下：将废水进行微电解还原反应，废水在液液反应设备中与双氧水进行撞击，废水中的Fe2+与双氧水构成Fenton试剂，废水在液液反应设备中与臭氧进行接触反应。所述的装置包括撞击流-旋转填料床装置，其两个进液管的出口分别设有喷嘴，两个喷嘴同轴且出口相对设置，两各进液管分别连接双氧水储槽和微电解槽，出液口连接微电解槽;进气口连接臭氧发生器，出气口连接KI吸收液储槽。本发明的有益效果：工艺流程简单，操作方便，以废治废，最大限度的减少了处理成本。
权利要求书
1.一种高级氧化法处理废水的方法，其特征在于步骤如下：将废水在带有搅拌装置的微电解槽内充分的进行微电解还原反应，反应时间大于等于10min，还原反应后的废水在液液反应设备中与双氧水进行撞击，废水中的Fe2+与双氧水构成Fenton试剂，同时废水在液液反应设备中与来自臭氧发生器的臭氧进行接触反应，Fe2+催化臭氧产生氧化性更强的·OH，废水在三者间的协同作用下进一步氧化降解，废水在微电解槽与液液反应设备中循环处理，达到可生化性进入生化系统，所述的液液反应设备为撞击流-旋转填料床装置。
2.根据权利要求1所述的一种高级氧化法处理废水的方法，其特征在于微电解槽内的废水采用酸性化合物调节pH值为2~3。
3.根据权利要求1所述的一种高级氧化法处理废水的方法，其特征在于废水在撞击流-旋转填料床装置中的与双氧水的体积流量比为5:1~10:1，双氧水和废水两股流体进行相向撞击的撞击初速0.5-10m/s ，Fenton试剂中H2O2的浓度为0.01~0.05mol/L，撞击流-旋转填料床中废水与臭氧的液气体积比为50~400L/m3，臭氧浓度为10~50mg/L。
4.一种实现如权利要求1或2或3所述的高级氧化法处理废水的方法的装置，其特征在于包括撞击流-旋转填料床装置(8)，撞击流-旋转填料床装置(8)顶部设有两个进液管，包括进液管Ⅰ(8.7)和进液管Ⅱ(8.8)，每个进液管的出口分别设有喷嘴，两个喷嘴同轴且出口相对设置，撞击流-旋转填料床装置(8)底部设有出液口，同时设有进气口、出气口，进液管Ⅰ(8.7)和进液管Ⅱ(8.8)分别连接双氧水储槽(1)和微电解槽(12)，出液口连接微电解槽(12);进气口连接臭氧发生器(5)，出气口连接KI吸收液储槽(7)，所述的微电解槽(12)内设置原电池，以废水作为电解质溶液构成原电池反应，微电解槽(12)内设有搅拌装置，底部设置过滤装置，所述的撞击流-旋转填料床装置(8)的转速为300~3000rpm。
5.根据权利要求4所述的一种高级氧化法处理废水的装置，其特征在于两个进液管的出口间距为撞击流-旋转填料床内径的1/2-1/3。
6.根据权利要求4或5所述的一种高级氧化法处理废水的装置，其特征在于微电解槽(12)内构成原电池的电极材料为铁屑与炭屑，搅拌装置为电动搅拌器(11)。
7.根据权利要求6所述的一种高级氧化法处理废水的装置，其特征在于所用铁屑与炭屑为还原性铁粉与活性炭;质量比为0.5:1~3:1，铁粉在废水中的质量含量为10~30g/L，电动搅拌器(11)的转速为200~800rpm。
8.根据权利要求7所述的一种高级氧化法处理废水的装置，其特征在于撞击流-旋转填料床装置(8)中的填料采用不锈钢丝网填料或多孔波纹板填料。
说明书
一种高级氧化法处理废水的方法及装置
技术领域
本发明属于工业生产废水的处理的技术领域，具体涉及一种高级氧化法处理废水的方法及装置，其采用物理吸附、电化学还原技术、Fenton法氧化技术和臭氧催化氧化技术的耦合处理共同作用。
背景技术
微电解技术于20世纪70年代由前苏联科学工作者提出并用于印染废水的处理。该方法是一种利用金属腐蚀原理形成原电池来处理废水的工艺技术，又称内电解法。微电解的电极一般选用两种及以上电位相差较大的材料，在无外加电场情况下，阴、阳极之间因电位差形成为电池效应而对污染物产生物理化学作用。微电解法比电解法和化学絮凝法在废水处理方面的成本低，更具应用前景。目前，该处理技术由于工艺简单、预处理效果好、能有效地提高废水的可生化性，以开始广泛研究和应用于印染、制药、油田、垃圾渗滤液及农药等工业废水的处理。但是微电解法作为废水的预处理方法，不能将如硝基苯类化合物等难降解污染物彻底矿化为无机小分子物质，一般与生物法、臭氧法、Fenton法等其他工艺组合使用，以达到高效去除污染物的目的。
H2O2、O3均属于强氧化剂，氧化能力仅次于氟(氧化还原电位2.87V)。H2O2、O3在催化剂的催化作用下，均可产生·OH。·OH的标准氧化还原电位高达2.80V，是目前已知在水处理应用中的最强的氧化剂，而且·OH与水中绝大多数有机物的反应速率常数均在108~1010L·M-1·s-1数量级，O3/H2O2被认为是一种比较适用于大型水处理设施的高级氧化工艺。O3组合法、Fe2+-H2O2法(Fenton法)已广泛的应用于有机废水的处理过程，并取得了良好的处理效果。O3、H2O2作为强氧化剂广泛应用于废水处理中，可以很好地提高废水的脱色率、矿化率和生物降解率。
但是单独采用臭氧氧化技术处理废水处理时间长、耗电量大、成本较高，且O3有毒、水溶性差、利用率不高;单臭氧与有机物的反应选择性较强，在低剂量和短时间内臭氧不可能完全矿化污染物，会产生更难处理的中间产物，阻止臭氧的进一步氧。而Fenton法存在处理成本高，处理过程会生产大量的有毒中间产物，易造成二次污染。因此，寻求一种能够解决臭氧水溶性差，提高臭氧利用率，降低废水处理成本，缩短处理时间，同时不会带来环境污染的联合工艺技术仍是研究的重点。
发明内容
本发明为了解决现有微电解、Fenton氧化法、臭氧氧化法处理工业废水存在的不足，提供了一种超重力-物理吸附-微电解还原-Fenton试剂氧化-催化臭氧氧化处理废水的工艺方法及装置。
本发明采用如下的技术方案实现：
强化高级氧化法处理废水的方法，步骤如下：将废水在带有搅拌装置的微电解槽内充分的进行微电解还原反应，反应时间大于等于10min，还原反应后的废水在液液反应设备中与双氧水进行撞击，废水中的Fe2+与双氧水构成Fenton试剂，同时废水在液液反应设备中与来自臭氧发生器的臭氧进行接触反应，Fe2+催化臭氧产生氧化性更强的·OH，废水在三者间的协同作用下进一步氧化降解，废水在微电解槽与液液反应设备中循环处理，达到可生化性进入生化系统，所述的液液反应设备为撞击流-旋转填料床装置。
微电解槽内的废水采用酸性化合物调节pH值为2~3。废水在撞击流-旋转填料床装置中的与双氧水的体积流量比为5:1~10:1，双氧水和废水两股流体进行相向撞击的撞击初速0.5-10m/s ，Fenton试剂中H2O2的浓度为0.01~0.05mol/L，撞击流-旋转填料床中废水与臭氧的液气体积比为50~400L/m3，臭氧浓度为10~50mg/L。
如上述的高级氧化法处理废水的方法的装置，包括撞击流-旋转填料床装置，撞击流旋转填料床装置顶部设有两个进液管，包括进液管Ⅰ和进液管Ⅱ，每个进液管的出口分别设有喷嘴，两个喷嘴同轴且出口相对设置，撞击流旋转填料床装置底部设有出液口，同时设有进气口、出气口，进液管Ⅰ和进液管Ⅱ分别连接双氧水储槽和微电解槽，出液口连接微电解槽;进气口连接臭氧发生器，出气口连接KI吸收液储槽，所述的微电解槽内设置原电池，以废水作为电解质溶液构成原电池反应，微电解槽内设有搅拌装置，底部设置过滤装置，所述的撞击流旋转填料床装置的转速为300~3000rpm。两个进液管的出口间距为旋转填料床内径的1/2-1/3。两个进液管的间距与旋转填料床内径的匹配是实现高效雾化与反应的关键，自喷嘴喷出形成射流，并发生撞击，形成一垂直于射流方向的圆(扇)形薄膜(雾)面，两股流体实现一定程度的混合接触与反应，混合较弱的撞击雾面边缘进入旋转填料床的内腔，流体沿填料孔隙向外缘流动，并在此期间液体被多次切割、凝并及分散，实现双氧水与废水的良好接触与反应。
撞击流-旋转填料床装置中的填料采用不锈钢丝网填料或多孔波纹板填料。
微电解槽内构成原电池的电极材料为铁屑与炭屑，搅拌装置为电动搅拌器。所用铁屑与炭屑为还原性铁粉与活性炭;质量比为0.5:1~3:1，铁粉在废水中的质量含量为10~30g/L，电动搅拌器的转速为200~800rpm。
本发明利用物理吸附-微电解-Fenton法氧化-催化臭氧氧化四种技术的协同作用以及超重力技术的强化作用来处理工业废水，使之在较短的时间内达到可生化的目的。由于微电解所使用的电级材料可选用工业生产过程产生的铁屑及炭屑，可达到以废治废的目的，并为Fenton试剂的催化氧化、臭氧的催化氧化提供了廉价的Fe2+，降低了处理成本。与现有技术相比，本发明处理效率提高20%，反应时间缩短25%，臭氧利用率提高30%，大大的减少了处理成本。
本发明具有如下有益效果：工艺流程简单，操作方便，把四种技术耦合，最大程度的发挥各种技术的优点，达到以废治废的目的，最大限度的减少了处理成本。可应用于处理各种有机工业废水如含炸药废水、染料废水、石化废水等。