申请日2009.02.26
公开(公告)日2009.09.09
IPC分类号C02F9/04; C02F1/72; C02F1/66; C02F1/52
摘要
本发明公开了一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺，包括下列步骤：将待处理废水的pH值调节到3～5;加入H2O2，混合搅拌;分批次加入FeSO4·7H2O，且每次投加FeSO4·7H2O之前均将待处理水pH调节到3～5，每次添加完FeSO4·7H2O后搅拌3～10分钟;将处理后的废水的pH调节到7.5～8;加入絮凝剂，除去凝集沉淀物。根据废水情况，本发明实行定量化加药量，解决药剂不足或过量影响处理效果的问题;亚铁盐分批投加，提高其使用效率，降低药剂的用量和污泥量;无H2O2的残留，减少处理残留H2O2的工艺步骤;分批加入H2O2以控制体系瞬间产生的羟基自由基量，有效处理高COD、难降解有机废水。
权利要求书
1、一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺，其特征在于它包括下列步骤：
(1)将待处理废水的pH值调节到3～5;
(2)在废水中加入H2O2，混合搅拌;
(3)分批次加入FeSO4·7H2O，每次投加FeSO4·7H2O之前均需将待处理水 的pH值调节到3～5，每次添加完FeSO4·7H2O后搅拌3～10分钟;
(4)将步骤(3)处理后的废水的pH值调节到7.5～8;
(5)加入絮凝剂，经絮凝、沉淀、固液分离除去凝集沉淀物;
其中，H2O2的投加量为废水中CODCr重量的0.5～1.0倍，硫酸亚铁的投加 总量满足Fe2+与H2O2的摩尔比为0.4～0.6，絮凝剂的投加量为待处理废水总体 积的0.05‰。
2、根据权利要求1所述的一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺，其特征 在于：在步骤(4)之前重复步骤(1)～(3)的操作2～5次，其中H2O2的投 加总量为废水中CODCr重量的0.5～1.0倍，硫酸亚铁的投加总量满足Fe2+与H2O2 的摩尔比为0.4～0.6。
3、根据权利要求2所述的一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺，其特征 在于：H2O2每次的投加量相同。
4、根据权利要求1或2所述的一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺，其 特征在于：步骤(3)中的FeSO4·7H2O的投加次数为3～7次。
5、根据权利要求4所述的一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺，其特征 在于：所述的FeSO4·7H2O每次的投加量相同。
6、根据权利要求1或2所述的一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺，其 特征在于：用酸性溶液或碱性溶液来调节废水的PH值。
7、根据权利要求6所述的一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺，其特征 在于：所述的酸性溶液为硫酸或盐酸。
8、根据权利要求6所述的一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺，其特征 在于：所述碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾或石灰。
说明书
一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺
技术领域
本发明涉及一种废水处理工艺，具体说是一种基于芬顿反应的高效废水处 理工艺。
背景技术
1894年，法国科学家Fenton发现，在酸性条件下，Fe2+/H2O2可以有效氧化 酒石酸，后人为了纪念这一发现，将Fe2+/H2O2命名为Fenton试剂(中文译为芬 顿试剂)，Fenton试剂介导的反应称为Fenton反应(芬顿反应)。1964年，加拿大 学者Eisenhaner首次将Fenton试剂应用到水处理中。他用Fenton试剂处理ABS 废水，ABS的去除率高达99%。Fenton氧化技术具有高效、廉价、选择性小等 特点，Fenton氧化法作为一种高级氧化技术(Advanced Oxidation Process，AOP) 应用于环境污染物处理领域，引起了国内外科学家的极大关注，它能适应各种 废水的处理，特别是对有毒有机污染物废水的处理有较好的降解效率，应用范 围较大。Fenton反应作为一种非常有效的废水处理手段，既可以在废水处理的 中段提高废水的可生化性，又可以在处理的末段进行深度处理，再配合其他处 理技术以达到中水回用，实现循环利用的目标。
Fenton反应中，过氧化氢具有非常强的氧化能力，对于许多种类的有机物 都是一种有效的氧化剂，此法特别适用于难降解生物的有机废水。Fenton法在 处理难降解有机废水时，具有一般化学氧化法无法比拟的优点，但是目前使用的 Fenton反应处理废水的工艺中，Fenton试剂用量大，H2O2的使用效率不高，废 水处理过程中产生的污泥量大，且处理后的废水中残留较多的H2O2，须用大量 的中和剂除去，从而造成反应时间长，过氧化氢利用率低，从而造成废水处理 费用高，产泥量大等缺点。因此，开发出试剂用量少，使用效率高，产生污泥 量少，H2O2残留量少，应用范围更广的Fenton反应处理废水工艺具有非常重要 的意义。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种试剂用量少，氧化能力强，使用效率高， 适用范围广，废水处理效果好、成本低的一种基于芬顿反应的高效废水处理工艺。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于芬 顿反应的高效废水处理工艺，它包括下列步骤：
(1)将待处理废水的pH值调节到3～5;
(2)在废水中加入H2O2，混合搅拌;
(3)分批次加入FeSO4·7H2O，每次投加FeSO4·7H2O之前均需将待处理水 的pH值调节到3～5，每次添加完FeSO4·7H2O后搅拌3～10分钟;
(4)将步骤(3)处理后的废水的pH值调节到7.5～8;
(5)再加入絮凝剂，经絮凝、沉淀、固液分离除去凝集沉淀物;
其中，H2O2的投加量为废水中CODCr重量的0.5～1.0倍，硫酸亚铁的投加 总量满足Fe2+与H2O2的摩尔比为0.4～0.6，絮凝剂的投加量为待处理废水总体 积的0.05‰。
对于CODCr高于2000mg/L的废水，可以在步骤(4)之前重复步骤(1)～ (3)的操作2～5次，使H2O2和FeSO4·7H2O均分批次加入，其中H2O2的投加 总量为废水中CODCr重量的0.5～1.0倍，硫酸亚铁的投加总量满足Fe2+与H2O2 的摩尔比为0.4～0.6;H2O2分次投加时，保证每次的投加量相同时，水处理效果 最佳。
其中，步骤(3)中的FeSO4·7H2O的投加次数为3～7次，最佳投加量是5 次;且FeSO4·7H2O每次的投加量相同。
本发明中，用酸性溶液或碱性溶液来调节废水的PH值，其中所述的酸性溶 液为硫酸或盐酸;所述碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾或石灰。
本发明是基于芬顿反应的一种改进，芬顿反应是利用过氧化氢的强氧化作 用，H2O2在催化剂硫酸亚铁的催化作用下分解生成氢氧自由基(·OH)，该自由 基有很强的反应活性，可以氧化分解大多数有机物，因此应用在废水处理领域 可以降低色度、COD和提高B/C值等，有利于后期生化处理，适用于处理印染、 制药行业、畜牧业、半导体制造等工业废水及生活废水等有机性废水。
有益效果：(1)本发明中的芬顿试剂的用量可以根据待处理废水的CODCr 情况实现定量投加，解决药剂不足或过量时影响处理效果的问题，大大减少了试 剂的总用量和产生的污泥量，H2O2无残留。(2)在每次加入亚铁盐之前都要调 节pH为3～5，因为亚铁催化H2O2的反应最佳pH值条件是2.7左右，但是亚铁 的加入会降低pH，实验发现当pH调节到3～5，最佳是3.5～4.5时，加入亚铁 盐后可以使pH降到2.7左右，利于催化反应的进行。(3)在H2O2和亚铁盐投加 完毕后生成的三价铁离子，通过将待处理水中的pH值调节至7.5～8，加入絮凝 剂形成絮凝体，既可以去除铁，同时又利用其絮凝效果，减少凝集剂的用量。(4) 本发明对于CODCr值大于2000mg/L的废水，通过分批循环加入H2O2，提高了 处理高CODCr废水的效率。因为使用的H2O2的量较大，一次加入则会瞬间产生 大量的·OH，不能及时有效的氧化分解有机物，而跟其他还原性物质反应，降低 废水处理的效率、增加H2O2的用量。本发明采用分批加入H2O2控制体系瞬间产 生羟基自由基量，可以有效处理高COD、难降解有机废水，从而大大减少了H2O2 的使用量，降低了费用。(5)本发明将亚铁盐分批加入，从而大大增强Fenton 反应催化分解有机物的能力，提高了废水处理的效率，降低了药剂的用量和产生 的污泥量。因为当待处理水中产生的·OH太多，没有及时与有机物反应，而体系 中又有大量的铁盐存在时，·OH就会与铁盐反应而失去反应活性，分批次加入亚 铁盐可以有效防止·OH与铁盐反应。(6)本发明的工艺降解能力强，应用范围广， 可用于各种难处理的有机性废水，大大降低废水的色度、COD、浊度，并提高 B/C值，可以处理污染、印制等行业废水，有利于后期生化处理，使之达到国家 废水排放标准。(7)本发明的工艺简单，降解效率高，成本低，有广阔的市场前 景。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好的理解本发明。然而，本领域的技术人员容易 理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明， 而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
其中本发明实施例所用的CWR-MO絮凝剂由江苏艾特克实业有限公司生 产。
实施例1：
常温下，取CODCr为380mg/L，pH值为6，浊度为97NTU的染料废水500mL 在氧化槽中;
(1)首先，用硫酸将染料废水的pH值调节到3.6，然后加入30%的H2O2 (比重约为1.11)0.47mL，即H2O2的加入量为156mg，搅拌均匀;边搅拌边 加入125mg的FeSO4·7H2O，搅拌8分钟;
(2)用NaOH溶液将废水的pH调节至3.6，再加入125mg的FeSO4·7H2O， 搅拌8分钟;
(3)再重复步骤(2)三次，总共加入的FeSO4·7H2O为625mg。经测定， 上述处理过的废水中残留的H2O2很少。
(4)用NaOH溶液调节pH至7.5～8，出现三价铁的絮凝体;然后将处理水 引入沉淀槽中，加入CWR-MO絮凝剂0.025mL，再在凝集沉淀槽中经絮凝、沉 淀、固液分离除去凝集沉淀物。
测试处理过水的CODCr、BOD、吸光度等，数据结果见表1。
比较例1
取实施例1中的印染废水500mL，用硫酸调节pH至3.6，加入30%的H2O20.47 mL，即H2O2的加入量为156mg，搅拌均匀;然后边搅拌边加入625mg的FeSO4·7H2O， 搅拌约8分钟。经测定，处理过的废水中有残留的H2O2，过氧酸离子的浓度约为 90mg/L。
然后再加入180mg的FeSO4·7H2O以除去残留的H2O2;再加入NaOH溶液调节 pH至7.5～8，出现铁的絮凝体，加入CWR-MO絮凝剂0.025mL，经絮凝、沉 淀、固液分离除去凝集沉淀物，最后测试处理过水的CODCr、BOD、吸光度等，数 据结果见表1。
在实施例1和比较例1中均采用中华人民共和国环境保护行业标准方法准 确测定CODCr、BOD、吸光度、浊度。测定残留的H2O2采用市场上销售的过氧 化物离子试纸。