申请日2013.03.15
公开(公告)日2013.06.12
IPC分类号C02F9/06
摘要
本发明属于工业生产废水的处理的技术领域，具体涉及一种强化微电解-Fenton氧化法处理废水的方法与装置，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，然后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，废水中的有机污染物在微电解-Fenton试剂的协同作用下得到降解。所述装置包括撞击流-旋转填料床装置，撞击流-旋转填料床装置的进液管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。本发明的有益效果：工艺流程简单，操作方便，把三种技术耦合，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。
权利要求书
1.一种强化微电解-Fenton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，废水中的有机污染物在微电解-Fenton试剂的协同作用下得到降解，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所述的一种强化微电解-Fenton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所述的一种强化微电解-Fenton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。
4.一种实现如权利要求1或2或3所述的一种强化微电解-Fenton氧化法处理废水的方法的装置，其特征在于其包括撞击流-旋转填料床装置(4)，撞击流旋转填料床装置(4)顶部设有两个进液管，包括进液管Ⅰ(4.7)和进液管Ⅱ(4.8)，每个进液管的液体出口分别设有喷嘴，两个喷嘴同轴且液体出口相对设置，撞击流-旋转填料床装置(4)底部设有出液口，进液管Ⅰ(4.7)和进液管Ⅱ(4.8)分别连接双氧水储槽(1)和微电解槽(6)，出液口连接微电解槽(6);所述的微电解槽(6)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(6)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(4)的转速为300~3000rpm。
5.根据权利要求4所述的一种强化微电解-Fenton氧化法处理废水的装置，其特征在于两个进液管的间距为撞击流-旋转填料床内径的1/2-1/3。
6.根据权利要求4或5所述的一种强化微电解-Fenton氧化法处理废水的装置，其特征在于微电解槽(6)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(5)。
7.根据权利要求6所述的一种强化微电解-Fenton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为10~30g/L，电动搅拌器(5)的转速为200~800rpm。
8.根据权利要求7所述的一种强化微电解-Fenton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(4)中的填料采用不锈钢丝网填料或多孔波纹板填料。
说明书
一种强化微电解-Fenton氧化法处理废水的方法与装置
技术领域
本发明属于工业生产废水的处理的技术领域，具体涉及一种强化微电解-Fenton氧化法处理废水的方法与装置，其采用物理吸附、电化学还原技术和Fenton法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。
Fenton于1894年发现当H2O2与Fe2+共存时，其分解能力会高于两者单独存在时的分解能力。之后一些学者相继发现，Fe2+与H2O2在酸性条件下(pH=2~3)会发生反应，生成具有非选择性强氧化能力的羟基自由基·OH，并放出大量热。Fenton试剂法是一种高级氧化技术，具有操作简便、反应快速等特点，主要用于处理废水中残存的难降解有机物。Fenton试剂产生自由基氧化机理如下：
Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH- + ·OH
Fe3+ + H2O2 → Fe2+ + HO2· + H+
·OH + H2O2 → HO2·+H2O
Fe3+ + HO2· →Fe2++O2+ H+
RH + ·OH → Qs
上述反应中Fe2+起催化作用，Fe2+与H2O2反应生成·OH游离基的速度很快，而·OH游离基可破坏染料分子的发色基团，降低废水的色度、COD，能将废水中的有机物分子氧化降解。
但是单独Fenton法存在处理成本高，易生成有毒的中间产物，造成二次污染等问题，因此将Fenton法与其他工艺法联合处理废水以提高废水的降解效率、降低处理成本仍是研究的重点。
发明内容
本发明为了解决现有微电解、Fenton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：
强化微电解-Fenton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，废水中的有机污染物在微电解-Fenton试剂的协同作用下得到降解，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。
实现上述的一种强化微电解-Fenton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，每个进液管的液体出口分别设有喷嘴，两个喷嘴同轴且液体出口相对设置，撞击流-旋转填料床装置底部设有出液口，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;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。两个进液管的间距为撞击流-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法氧化三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15%，反应时间缩短20%，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，把三种技术耦合，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。