申请日2018.04.02
公开(公告)日2018.07.27
IPC分类号C02F1/72; C02F1/30; B01J23/745; B01J35/00; B01J37/00; C02F101/22
摘要
本发明公开了一种露天湿地中光催化法去除高盐废水中重金属铬技术与应用，包括如下步骤：(1)建造深度为0.5‑1m，长：宽=2：1的处理池，坡度为0%～1%，在处理池末端底部设置出水孔;(2)在处理池高出0.3‑0.5m处设置进水管，出水区末端底部设置出水管与出水孔相连通;(3)处理池基质由两层组成，底层填充建筑碎石，上层为填充碳酸盐石子;(4)用研磨机研磨铁矿渣为粉末状均匀的撒入处理池基质层上方，按进水水质中Cr(VI)：铁矿渣的重量比=1：1‑2投加铁矿渣;(5)按照铁矿渣：过氧化氢的重量比=1：1.5‑3投加过氧化氢;(6)完成以上步骤后，将盐度为2‑5mg/l的含铬污水从进水管注入，根据Q=F/K得入水流速，根据Q=Fqt/0.0365，HRT=V/Q(h)得水力停留时间，污水从出水孔流出后Cr(VI)即可得到净化。
权利要求书
1.一种露天湿地中光催化法去除高盐废水中重金属铬技术与应用，其特征在于，包括如下步骤：
(1)处理池的建造：在靠近污染水源的位置挖掘处理池一个，深度为0.5-1m，长：宽=2：1，所述处理池的坡度为0%～1%，在处理池末端底部设置孔径30-80cm的出水孔;
(2)进出水系统的布置：在处理池高出0.3-0.5m处设置进水管，出水区的末端底部设置出水管与出水孔相连通;
(3)基质填充：处理池基质由两层组成，底层填充粒径1.0-3.5cm的建筑碎石，上层为填充粒径2.0-5.0cm的碳酸盐石子，填充高度为60-200cm;
(4)催化剂的制备：含铁量为60-90%的铁矿渣，用研磨机研磨为粉末状均匀的撒入处理池基质层上方，按进水水质中Cr(VI)：铁矿渣的重量比=1：1-2投加铁矿渣;
(5)过氧化氢的投加：根据步骤(4)铁矿渣的重量，按照铁矿渣：过氧化氢的重量比=1：1.5-3投加过氧化氢;
(6)处理池运行：在以上步骤完成后，将盐度为2-5mg/l的高盐含铬污水从进水管注入，根据Q=F/K得出入水流速，式中:Q为设计废水流量m3/d，F为人工湿地占用的土地面积hm2，K为系数，6.57×10-3，水力停留时间根据Q=Fqt/0.0365，HRT=V/Q(h)得出，式中：Q，F同前，q为水力负荷m/w，t为运行时间(全年运行周数)，0.03565为换算系数，污水从出水孔池流出后Cr(VI)即可得到净化。
2.根据权利要求1所述的一种露天湿地中光催化法去除高盐废水中重金属铬技术与应用，其特征在于，所述处理池表面积的预计计算公式：As=(Q×(lnCo-lnCe))/(Kt×d×n)，其中As为湿地面积(m2)，Q为流量(m3/d)，Co为进水BOD(mg/l)，Ce为出水BOD(mg/l)，Kt为与温度相关的速率常数，Kt=1.014×(1.06)(T-20)，d为基质床的深度，n为基质的孔隙度。
3.根据权利要求2所述的一种露天湿地中光催化法去除高盐废水中重金属铬技术与应用，其特征在于，所述基质床的深度为60-200cm。
4.根据权利要求3所述的一种露天湿地中光催化法去除高盐废水中重金属铬技术与应用，其特征在于，所述基质的孔隙度为10-40%。
5.根据权利要求1所述的一种露天湿地中光催化法去除高盐废水中重金属铬技术与应用，其特征在于，所述进水废水的PH为2-5。
6.根据权利要求1所述的一种露天湿地中光催化法去除高盐废水中重金属铬技术与应用，其特征在于，所述进水管为多孔进水管。
7.根据权利要求1所述的一种露天湿地中光催化法去除高盐废水中重金属铬技术与应用，其特征在于，所述出水管为穿孔集水管。
8.根据权利要求1所述的一种露天湿地中光催化法去除高盐废水中重金属铬技术与应用，其特征在于，所述出水管还设置有旋转弯头和控制阀门，用于调节床内的水位。
说明书
露天湿地中光催化法去除高盐废水中重金属铬技术与应用
技术领域
本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种露天湿地中光催化法去除高盐废水中重金属铬技术与应用。
背景技术
高盐含铬废水主要来自于工业废水，如印染废水、电镀废水、钢铁冶金废水、制革废水以及化工生产中生成的大量废水等。这类废水具有水量大、水质水量波动大、污染负荷高、碱度大、色度高、悬浮物含量高、可生化性较好等特点。且污水中六价铬具有高毒性、高致癌性，并且在环境中易于迁移，将六价铬还原为低毒的三价铬是重金属铬污染治理的关键步骤。污水处理厂可以将污水中的盐和重金属去除，达到排放标准，但是这种处理方式运行费用和造价较高并且容易造成再生废水的二次污染，不符合现代社会生态理念的要求;若在人工湿地进行处理，去除的重金属离子的量有限，重金属离子去除率不高，而且去除时间长，一般需要一个季度或更长时间，整体效率较低。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种露天湿地中光催化法去除高盐废水中重金属铬技术与应用，投资少、效果好，节能、生态环保。
为了实现上述目的，本发明提供的一种露天湿地中光催化法去除高盐废水中重金属铬技术与应用，包括如下步骤：
(1)处理池的建造：在靠近污染水源的位置挖掘处理池一个，深度为0.5-1m，长：宽=2：1，所述处理池的坡度为0%～1%，在处理池末端底部设置孔径30-80cm 的出水孔;
(2)进出水系统的布置：在处理池高出0.3-0.5m处设置进水管，出水区的末端底部设置出水管与出水孔相连通;
(3)基质填充：处理池基质由两层组成，底层填充粒径1.0-3.5cm的建筑碎石，上层为填充粒径2.0-5.0cm的碳酸盐石子，填充高度为60-200cm;
(4)催化剂的制备：含铁量为60-90%的铁矿渣，用研磨机研磨为粉末状均匀的撒入处理池基质层上方，按进水水质中Cr(VI)：铁矿渣的重量比=1：1-2 投加铁矿渣;
(5)过氧化氢的投加：根据步骤(4)铁矿渣的重量，按照铁矿渣：过氧化氢的重量比=1：1.5-3投加过氧化氢;
(6)处理池运行：在以上步骤完成后，将盐度为2-5mg/l的高盐含铬污水从进水管注入，根据Q=F/K得出入水流速，式中:Q为设计废水流量m3/d，F为人工湿地占用的土地面积hm2，K为系数，6.57×10-3，水力停留时间根据 Q=Fqt/0.0365，HRT=V/Q(h)得出，式中：Q，F同前，q为水力负荷m/w，t为运行时间(全年运行周数)，0.03565为换算系数，污水从出水孔池流出后Cr(VI)即可得到净化;
优选地，所述处理池表面积的预计计算公式：As=(Q×(lnCo-lnCe))/(Kt ×d×n)，其中As为湿地面积(m2)，Q为流量(m3/d)，Co为进水BOD(mg/l)， Ce为出水BOD(mg/l)，Kt为与温度相关的速率常数，Kt=1.014×(1.06)(T-20)， d为基质床的深度，n为基质的孔隙度;
优选地，所述基质床的深度为60-200cm;
优选地，所述基质的孔隙度为10-40%;
优选地，所述进水废水的PH为2-5;
优选地，所述进水管为多孔进水管;
优选地，所述出水管为穿孔集水管;
优选地，所述出水管还设置有旋转弯头和控制阀门，用于调节床内的水位。
本发明提供的，具有如下有益效果：
1.把人工湿地和光催化法相结合，其实质是过氧化氢在铁矿渣中Fe离子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，即使在高盐的干扰下仍可使Cr(VI)还原为Cr(III)，使污水中的 Cr(VI)得到净化，方便后续对高盐的处理，而且本发明在黑暗中也可以反应，而太阳光照射下可大大加快其还原效率，提高了对太阳光的利用率，节约了H2O2 用量，有效避免了湿地处理时间长和效率低的问题，节约处理成本，节省处理时间，又能发挥湿地可以处理大量水的优点，且不影响湿地的正常运作。
2.采用将Fe3+、Fe2+或铁的络合物固定在固态物质的表面或内部的铁矿渣作为催化剂，可在可见光照射下进行非均相光Fenton反应，也可在黑暗条件下进行传统的Fenton反应，不需要引进紫外灯照射，提高了太阳能的利用率，节约了H2O2用量，节约设备投资，可用于处理高浓度有机废水，且铁矿渣可采用生产废料，废物利用，价格低廉，还原效率高，生态环保，符合生态废物利用的理念。