申请日2013.12.02
公开(公告)日2015.06.17
IPC分类号C02F1/72; C02F101/30; C02F1/52; C02F1/461
摘要
利用铁炭-Fenton一体化反应器进行有机废水预处理的方法，本发明涉及工业污水预处理方法。本发明是要解决现有的铁炭微电解法和Fenton法联用处理废水的方法处理后的污水的可生化性差、产生的化学污泥量大的技术问题。铁炭-Fenton一体化反应器系统由pH调节池、铁炭-Fenton一体化反应器、风机和回流管组成，将有机废水注入调节池调节pH后，通入铁炭-Fenton一体化反应器中，同时风机曝气并向反应器中投加H2O2，无需补充Fe2+，即可达到良好的处理效果，处理后其污水的COD值降低50%以上，其BOD/COD的值为0.45～0.6，有利于后续生物单元进行。本方法可用于工业污水预处理。
权利要求书
1.利用铁炭-Fenton一体化反应器进行有机废水预处理的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、铁炭-Fenton一体化反应器系统：铁炭-Fenton一体化反应器系统由pH调节池(1)、铁炭-Fenton一体化反应器(2)、风机(3)和回流管(4)组成;铁炭-Fenton一体化反应器(2)的侧壁下部设置入水口(2-1)、在侧壁上部设置出水口(2-2)在底部设置进气口(2-3);在铁炭-Fenton一体化反应器(2)内填充铁炭填料(2-4);pH调节池(1)与铁炭-Fenton一体化反应器(2)的入水口(2-1)相连，风机(3)与铁炭-Fenton一体化反应器(2)的进气口(2-3)相连;在铁炭-Fenton一体化反应器(2)的出水与入水口(2-1)之间设置有回流管(4);
二、将有机废水注入调节池调节pH至2.0～3.5后，由铁炭-Fenton一体化反应器(2)的入水口(2-1)通入铁炭-Fenton一体化反应器中，同时风机(3)经铁炭-Fenton一体化反应器(2)底部的进气口(2-3)对反应器进行鼓风曝气，并向反应器中投加H2O2，水力停留60～100min后，从铁炭-Fenton一体化反应器(2)的出水口(2-2)排出，其中，部分出水回流至入水口(2-1)处，完成有机废水的预处理。
2.根据权利要求1所述的利用铁炭-Fenton一体化反应器进行有机废水预处理的方法，其特征在于所述的铁炭填料为单质铁与炭的混合物，单质铁与炭的质量比为(0.8～5.0)：1。
3.根据权利要求2所述的利用铁炭-Fenton一体化反应器进行有机废水预处理的方法，其特征在于单质铁为铁珠或铁片。
4.根据权利要求2所述的利用铁炭-Fenton一体化反应器进行有机废水预处理的方法，其特征在于炭为焦炭或活性炭。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的利用铁炭-Fenton一体化反应器进行有机废水预处理的方法，其特征在于铁炭-Fenton一体化反应器(2)中铁炭填料与污水的质量比为1：(3～6)，由风机曝入铁炭-Fenton一体化反应器(2)中的空气质量与通入铁炭-Fenton一体化反应器(2)中水的质量的比为(10～28)：1，投加的H2O2的量按铁炭-Fenton一体化反应器(2)中每升水投加0.5～5.0ml H2O2的比例进行投加。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的利用铁炭-Fenton一体化反应器进行有机废水预处理的方法，其特征在于步骤二中回流比为(0.5～2)：1。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的利用铁炭-Fenton一体化反应器进行有机废水预处理的方法，其特征在于步骤二中回流比为0.8:1。
说明书
利用铁炭-Fenton一体化反应器进行有机废水预处理的方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种铁炭-Fenton一体化工艺预处理工业污水方法。
背景技术
铁炭微电解工艺是基于铁、铝等金属材料的一种电化学腐蚀反应，把铁屑或铁-炭浸泡于电解质溶液中，腐蚀、电解作用去处理废水。Fenton法是以H2O2为氧化剂、亚铁盐为催化剂的一种催化氧化法。
目前有很多利用铁炭微电解法和Fenton法联用处理废水的方法，如铁炭微电解-Fenton联用，Fenton强化铁炭微电解工艺等，这些方法都是将污水先通过铁炭微电解法处理，然后调节pH值后再经Fenton法处理，在铁炭微电解法处理过程中，新生态的Fe2+具有高的化学活性，能与废水中许多污染物组分发生氧化还原作用，使大分子物质分解为小分子或中间体;Fenton法是以H2O2为氧化剂、亚铁盐为催化剂的一种催化氧化法。常见的Fenton试剂的用量为150～400mg/L的Fe2+，以及3.5～15.0ml/L的H2O2，反应在酸性条件下产生的羟基自由基氧化能力极强，拥有很高的氧化还原电位，能够使废水中大分子污染物降解成小分子物质，发生断链或开环反应，有些物质会被完全转化成CO2和H2O。当污水的BOD/COD大于0.3时，一般认为该废水具有可生化性，但现有的铁炭微电解法和Fenton法联用技术中，因为铁炭微电解产生的Fe2+不能充分发生Fenton反应，使处理后的废水的BOD/COD在0.2～0.3范围内，可生化性差。同时由于药剂使用量大，产生大量的化学污泥。
发明内容
本发明是要解决现有的铁炭微电解法和Fenton法联用处理废水的方法处理后的污水的可生化性差、产生的化学污泥量大的技术问题，而提供利用铁炭-Fenton一体化反应器进行有机废水预处理的方法。
本发明的利用铁炭-Fenton一体化反应器进行有机废水预处理的方法按以下步骤进行：一、铁炭-Fenton一体化反应器系统：铁炭-Fenton一体化反应器系统由pH调节池、铁炭-Fenton一体化反应器、风机和回流管组成;铁炭-Fenton一体化反应器的侧壁下部设置入水口、在侧壁上部设置出水口在底部设置进气口;在铁炭-Fenton一体化反应器内填充铁炭填料;pH调节池与铁炭-Fenton一体化反应器的入水口相连，风机与铁炭-Fenton一体化反应器的进气口相连;在铁炭-Fenton一体化反应器的出水口与入水口之间设置回流管;
二、将有机废水注入调节池调节pH至2.0～3.5后，从铁炭-Fenton一体化反应器的入水口通入铁炭-Fenton一体化反应器中，同时风机经铁炭-Fenton一体化反应器底部的进气口对反应器进行鼓风曝气，并向反应器中投加H2O2，水力停留60～100min后，从铁炭-Fenton一体化反应器的出水口排出，其中，部分出水回流至入水口处，完成有机废水的预处理。本发明将高浓度有机废水流入调节池调节pH后，出水自下而上通过铁炭-Fenton一体化反应器，从底部对反应器进行鼓风曝气，并向反应器中投加H2O2，无需补充Fe2+，即可达到良好的处理效果，出水部分回流至铁炭-Fenton一体化反应器进水口，保证反应器中Fe2+浓度。
本发明的利用铁炭-Fenton一体化反应器进行有机废水预处理的方法拥有如下工艺特点：
(1)铁炭微电解过程中，酸性条件下生成Fe2+，理论上铁炭微电解进水的pH值控制在2左右，将有0.0495mol/L的Fe2+生成，因此，控制进水pH值较低，可使铁炭-Fenton一体化反应器中产生的Fe2+满足Fenton反应的需要，可很大程度上降低成本，同时又可达到理想的处理效果。生成的Fe2+与投加的H2O2在酸性条件下形成了Fenton试剂，在Fe2+催化作用下，Fenton反应生成了大量羟基自由基，拥有极强的氧化性。因而一体化工艺无需投加Fe2+，符合了经济性原则。铁炭-Fenton一体化工艺技术在依据铁炭微电解原电池反应原理基础上，又利用Fenton反应中OH·的强氧化作用，通过控制反应的pH和反应时间，使Fenton反应能够利用铁炭反应中产生的二价铁(Fe2+)，同时使难降解物质在Fenton反应中停留在开环断链阶段，而不直接生成水和二氧化碳，从而使工艺在实现降解有机物的同时，又达到有效提高废水可生化性的目的，可处理COD浓度范围为50～60000mg/L的各类难降解工业废水，处理后其污水的COD值降低50%以上，其BOD/COD的值为0.45～0.6，有利于后续生物单元进行，为后续处理单元做准备。同时因不用中间补加Fe2+，有效减少处理费用，高效经济。
(2)铁炭微电解反应使用的填料能与部分重金属离子发生化学反应，并可将其还原为价位低且毒性低的金属离子，最终以氢氧化物沉淀的形式除去。且废水中含有的Fe2+和Fe3+拥有絮凝效果，可以将废水中胶体或悬浮物质沉淀使废水得以净化。
(3)联合工艺处理可适用在多类高浓度难降解有机废水中，并可达到40%以上的去除效果，同时可提高废水的可生化能力。