公布日：2022.11.22
申请日：2022.08.16
分类号：C02F9/08(2006.01)I;C02F1/461(2006.01)N;C02F1/68(2006.01)N;C02F1/72(2006.01)N;C02F1/66(2006.01)N;C02F1/32(2006.01)N;
C02F101/30(2006.01)N;C02F103/34(2006.01)N
摘要
本发明提供了一种微电解耦合光芬顿氧化处理制药废水的方法及系统，本发明利用铁碳微电解工艺原位产生的Fe2+/Fe3+，通过引入紫外光并控制双氧水的投加来强化氧化过程，达到废水中有机污染物去除和脱色的目的，后续通过调节废水pH利用Fe2+/Fe3+的絮凝沉淀作用，进一步提高水处理效果。本发明系统将预处理，曝气，铁碳微电解，光芬顿及絮凝沉淀工艺整合到一个反应器内，不仅提高了Fe2+/Fe3+及双氧水的利用率，降低了处理成本，且对水质波动抗冲击性强，处理效果稳定，使得制药废水经处理后达标排放。
权利要求书
1.一种微电解耦合光芬顿氧化处理制药废水的方法及系统，其特征在于：包括以下步骤：S1：预处理：将制药废水通过水泵从反应器底部自下而上打入初级过滤区，经格栅过滤去除尺寸较大的悬浮物和杂质；S2：铁碳微电解处理：将废水pH调节至酸性，并进行实时曝气处理使水流自下而上穿过含有铁碳颗粒的区域，所述铁碳颗粒填充在固定在反应器上下两层多孔填料支架层间；S3：光芬顿处理：经铁碳微电解处理后的废水在曝气及水泵推动作用下继续向上流经设有紫外灯的区域，并向投加双氧水同时在紫外光照下进行化学处理；S4：絮凝沉淀处理：经光芬顿氧化后的废水进入絮凝沉淀区，调节废水pH至弱碱性使废水发生絮凝沉降，最终经沉淀池出水口排放。
2.根据权利要求1所述的微电解耦合光芬顿氧化处理制药废水的方法及系统，其特征在于：所述铁碳微电解处理区废水pH调节至3.5-5.0，铁碳微电解填料粒径为3-6mm。
3.根据权利要求1所述的微电解耦合光芬顿氧化处理制药废水的方法及系统，其特征在于：所述光芬顿区底部设有曝气系统，曝气量为2L/min，紫外灯波长为185nm或254nm，紫外灯功率为120-320W，紫外灯数量为3-9根，芬顿反应所需Fe2+或光化学所需Fe3+来源于铁碳微电解反应产生。
4.根据权利要求1所述的微电解耦合光芬顿氧化处理制药废水的方法及系统，其特征在于：向微电解处理后废水投加双氧水的量与待处理废水中COD质量比为(0.1-0.4)∶1。
5.根据权利要求1所述的微电解耦合光芬顿氧化处理制药废水的方法及系统，其特征在于：所述絮凝沉淀区废水pH调节至8.5弱碱性，机械搅拌10-30min。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微电解耦合光芬顿氧化处理制药废水的方法及系统，旨在克服现有单一微电解技术对难降解污染物去除效率低，对溶出的Fe2+/Fe3+利用率低，污泥产量大的缺陷，以及传统的芬顿技术对pH要求条件苛刻，双氧水利用率低的问题。
为了实现上述目的，本发明提供技术方案如下：
一种微电解耦合光芬顿氧化处理制药废水的方法及系统，包括以下步骤：
S1：预处理：将制药废水通过水泵从反应器底部自下而上打入初级过滤区，经格栅过滤去除尺寸较大的悬浮物和杂质；
S2：铁碳微电解处理：将废水pH调节至酸性，并进行实时曝气处理使水流自下而上穿过含有铁碳颗粒的区域；通过曝气使得位于多孔填料支架间的铁碳颗粒处于悬浮状态，促进电解颗粒与水之间的传质，同时避免填料的板结及钝化；
S3：光芬顿处理：经铁碳微电解处理后的废水在曝气及水泵推动作用下继续向上流经设有紫外灯的区域，并向投加双氧水同时在紫外光照下进行化学处理；所述光芬顿反应区下部曝气起到搅拌作用，使得投加的双氧水与水充分混合；所述紫外灯可有效强化芬顿转化，其反应机理如下：微电解产生的Fe2+与双氧水进行芬顿反应，生成羟基自由基，同时也产生部分Fe3+，此外由于曝气也会使得部分Fe2+向Fe3+转化，随着生成Fe3+的量增多，若无紫外光照，过多的Fe3+会阻碍芬顿反应的进行；在引入紫外光后，产生的Fe3+可发生水解反应，产生大量的羟基自由基，羟基化的Fe(OH)2+可以在光助条件下生成Fe2+和羟基自由基；此外，在紫外光的照射下，双氧水也会自然分解产生羟基自由基，极大地提高了降解有机物的能力。因此，引入紫外光可有效解决传统芬顿pH条件苛刻，过氧化氢利用率低，污泥产量大的问题，同时提高了Fe2+/Fe3+利用率。
S4：絮凝沉淀处理：经光芬顿氧化后的废水进入絮凝沉淀区，调节废水pH至弱碱性使废水发生絮凝沉降，最终经沉淀池出水口排放。
优选的，所述铁碳微电解处理区废水pH调节至3.5-5.0；铁碳微电解填料粒径为3-6mm。
优选的，所述光芬顿区底部曝气量为2L/min，紫外灯波长为185nm或254nm，紫外灯功率为120-320W，紫外灯数量为3-9根。
优选的，所述光芬顿区双氧水的投加量与待处理废水中COD质量比为(0.1-0.4)∶1
优选的，所述絮凝沉淀区废水pH调节至8.5弱碱性，机械搅拌10-30min。
本发明的有益效果是：
1.本发明设置了初级过滤区，避免了废水直接进入微电解反应区，减缓了水中杂质对铁碳填料污染程度；且在微电解反应区底部设置了曝气管，通过实时曝气使铁碳填料处于悬浮流动状态，有效延长了填料的寿命；
2.微电解技术与光芬顿技术耦合，微电解反应为光芬顿氧化处理污水提供了廉价的Fe2+，提高了Fe2+利用率，促进芬顿反应发生，降低了双氧水药剂投加量；此外，Fe2+与双氧水发生芬顿反应产生的Fe3+或曝气使Fe2+转化为的Fe3+在紫外光照下水解进一步提升了污染物的氧化能力；
3.在絮凝沉淀区通过将芬顿处理后的水pH调至弱碱性，可促使水中的Fe2+/Fe3+生成Fe(OH)2/Fe(OH)3胶体絮凝剂，进一步强化对有机污染物和色度的去除。
4.本发明系统将将多个水处理工艺合理联用并整合一体化，极大的缩减了处理设备占地面积，节约处理成本，且实现对医药废水高效脱色，有机污染物深度去除的效果。
（发明人：牛连勇）