專利名稱:上流式多相氧化塔處理難生化降解廢水工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及處理工業(yè)廢水的工藝方法,具體是上流式多相氧化塔處理難生 化降解廢水的工藝方法。
背景技術(shù):
工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一些有毒性或難生化降解的廢水,單純依靠常規(guī)的 生化和物化處理很難達(dá)到排放要求,因此需要對生化出水做進(jìn)一步深度處理。 在眾多深度處理技術(shù)中,利用芬頓試劑處理廢水技術(shù)具有操作簡單,反應(yīng)物易 得、費(fèi)用便宜、無復(fù)雜設(shè)備且對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),已逐漸應(yīng)用于制漿造紙、染 料、防腐劑、顯相劑、農(nóng)藥等廢水處理工程中。
1894年法國科學(xué)家H. J. Fenton發(fā)現(xiàn)了 Fe"能通過H2()2有效地催化蘋果酸的 氧化反應(yīng),后來的研究表明二者的結(jié)合對許多種類的有機(jī)物都是一種有效的氧 化劑。后人為紀(jì)念這位偉大的科學(xué)家,將Fe2+和HA組成的試劑命名為Fenton 試劑,使用該試劑的反應(yīng)稱芬頓反應(yīng)。隨后芬頓試劑主要運(yùn)用于酶反應(yīng)和羥基 自由基(*0H)對細(xì)胞影響的研究中。1964年,加拿大學(xué)者H. R. Eisenhaner 將芬頓試劑成功地應(yīng)用到廢水處理上,他用Fe"和&02氧化苯酚廢水和垸基廢 水中的各種有機(jī)物。在近十幾年的研究中芬頓試劑已成功運(yùn)用于多種工業(yè)廢水 的處理,并日益受到國內(nèi)外的關(guān)注。芬頓試劑之所以具有很強(qiáng)的氧化能力,是因?yàn)槠渲泻蠪e"和H202, H202被 亞鐵離子催化分解生成羥基自由基(*0H),并引發(fā)更多的其他自由基,其反 應(yīng)機(jī)理如下-
Fe2++ H202 — Fe3++ OH— +OH
Fe3++ H202 —Fe2+ + H02+ H+
Fe2+ + OH — 0H_ + Fe3+
RH +OH — R+ H20
R +Fe3+ — R + + Fe2+
R+ + 02— ROO+ —…一C02+ H20
以上鏈反應(yīng)產(chǎn)生的羥基自由基具有如下重要性質(zhì)
(1) 羥基自由基(*0H)是一種很強(qiáng)的氧化劑,其氧化電極電位(E)為 2. 80V,在己知的氧化劑中僅次于F2;
(2) 具有較高的電負(fù)性或電子親和能(569.3kJ),容易進(jìn)攻高電子云密 度點(diǎn),同時羥基自由基('0H)的進(jìn)攻具有一定的選擇性;
(3) 羥基自由基(*0H)還具有加成作用,當(dāng)有碳碳雙鍵存在時,除非被 進(jìn)攻的分子具有高度活潑的碳?xì)滏I,否則將發(fā)生加成反應(yīng)。
芬頓試劑處理有機(jī)物的實(shí)質(zhì)就是羥基自由基與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)。
普通利用芬頓試劑處理廢水藥品用量大,并產(chǎn)生大量的化學(xué)污泥,處理成 本較高,直至目前,克服芬頓試劑處理廢水時存在的問題尚未見報道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有利用芬頓試劑處理廢水技術(shù)中存在的不 足之處,提供一種能降低芬頓試劑藥品用量、減少化學(xué)污泥的上流式多相氧化 塔處理難生化降解廢水的工藝方法。
為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種上流式多相氧化塔處理難生化降解廢水的工藝方法,包括以下步驟和 工藝條件
1)將廢水用泵通過進(jìn)水管送入上流式多相氧化塔頂部的進(jìn)水槽,由進(jìn)水槽
分配到2個循環(huán)水槽,在2個循環(huán)水槽中分別加入&02和FeS04 7H20,其中 HA與Fe"的摩爾比為5 20 : 1,雙氧水與待處理水中C0D質(zhì)量比為2 3 : 1。 廢水、芬頓試劑、經(jīng)處理后廢水在循環(huán)槽進(jìn)行混合后,通過循環(huán)水泵送至氧化 塔底部旋轉(zhuǎn)布水系統(tǒng),廢水呈旋流流態(tài)進(jìn)入多相氧區(qū)內(nèi)進(jìn)行反應(yīng),廢水在氧化 塔內(nèi)反應(yīng)時間O. 5 lh。
同時在氧化塔載體投入口加有小顆粒載體石英砂,使氧化區(qū)形成多相氧化 區(qū)。循環(huán)水保持一定的上升流速50 80m/h,使載體顆粒呈流態(tài)化;氧化反應(yīng) 中F^+與&02生成的?,以結(jié)晶或沉淀的形式吸附到載體的表面上,這部分?63+ 由于發(fā)生異相催化氧化反應(yīng)從而減少芬頓試劑的加入量及產(chǎn)生的化學(xué)污泥。
石英砂和廢水經(jīng)過氧化塔的固液分離器分離后,廢水經(jīng)溢流堰溢流出,達(dá) 到排放標(biāo)準(zhǔn)的水由出水管排放。
氧化塔出水一部分流入到中和池進(jìn)行后續(xù)處理; 一部分回流到氧化塔以保 證一定的上升流速。2)經(jīng)l)處理后的廢水依次進(jìn)入中和池、脫氣池和混凝沉淀池在中和池 中加入氫氧化鈉,調(diào)節(jié)廢水PH值7 8;經(jīng)中和后廢水進(jìn)入脫氣池,在脫氣池
中鼓風(fēng)脫氣10 20min,脫去反應(yīng)中產(chǎn)生的微小氧氣氣泡,避免后面混凝污泥 上?。幻摎夂蟮膹U水進(jìn)入混凝沉淀池,在混凝沉淀池中加聚丙烯酰胺2 4mg/L 進(jìn)行混凝沉淀,沉淀池表面負(fù)荷1 2mVm2 h,廢水停留時間2 3h,脫去水 中的懸浮物,上清液達(dá)標(biāo)排放。
本發(fā)明的工藝流程涉及的設(shè)備有上流式多相氧化塔、中和池、脫氣池和混 凝沉淀池。
上所述的混凝沉淀池,其表面負(fù)荷為1 2mVm2 h。
上所述的上流式多相氧化塔為本工藝專屬設(shè)備(上流式多相氧化塔己同時 申請實(shí)用新型專利),氧化塔包括有進(jìn)水槽、出水管、循環(huán)槽、循環(huán)管、載 體投放口、旋轉(zhuǎn)布水系統(tǒng)和固液分離器。在氧化塔頂部有2個與進(jìn)水槽相通循 環(huán)水槽,具有2根獨(dú)立的循環(huán)管,循環(huán)管的一端和循環(huán)槽連接,另一端與布水 系統(tǒng)相連,循環(huán)管上裝有抽水泵,氧化塔內(nèi)投加石英砂載體,形成多相氧化區(qū)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較的有益效果是
l.本發(fā)明方法結(jié)合了同相化學(xué)氧化、異相化學(xué)氧化、流體化床結(jié)晶及鐵氧 化物的還原溶解等技術(shù),將傳統(tǒng)的利用芬頓試劑處理廢水的技術(shù)作了大幅度的 改良,因此可降低芬頓試劑的用藥量且能減少化學(xué)污泥產(chǎn)量,同時在載體表面 形成的鐵氧化物具有異相催化的效果,多相氧化塔的方式也促進(jìn)了化學(xué)氧化反 應(yīng)及傳質(zhì)效率,提高去除效率。經(jīng)試驗(yàn),廢水處理后COD、色度的去除率均大 于70%。2.該方法操作簡單,所用原材料均為工業(yè)級化學(xué)藥品易得、費(fèi)用便宜、處
理時間短且對污染物的去除效率高。
圖1為上流式多相氧化塔處理難生化降解廢水工藝流程示意圖。
圖2為上流式多相氧化塔結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中進(jìn)水管l,進(jìn)水槽2,循環(huán)槽3,循環(huán)管4,循環(huán)泵5,布水管6,布 水管出水孔7,旋流布水器8,布水器出水孔9,多相氧化區(qū)IO,固液分離器 11,環(huán)形鋼架12,溢流出水槽13,出水管14,石英砂投放口 15。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
本發(fā)明所用化學(xué)藥品均為工業(yè)級化學(xué)藥品。
實(shí)施實(shí)例1
采用上流式多相氧化塔處理難生化降解廢水工藝對廣西某造紙廠中段廢水 生化出水進(jìn)行處理。廢水處理水量為250t/h,廢水的C0D值265mg/L,色度 64倍。將廢水用泵送入氧化塔頂部進(jìn)水槽,由進(jìn)水槽分配至2個循環(huán)槽,在 循環(huán)槽中分別加入HA和FeS04 7H20。兩種藥品加入量為雙氧水與待處理 水中COD質(zhì)量比為2 : 1,即BA投加量530mg/L; HA與Fe"的摩爾比為5 : 1, 即FeS04 7H20投加量867mg/L。
廢水在氧化塔內(nèi)進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)時間30min。經(jīng)氧化塔處理后廢水進(jìn)入中 和池,在中和池中加入氫氧化鈉,調(diào)節(jié)pH值到7 8;經(jīng)中和后廢水進(jìn)入脫氣 池,鼓風(fēng)脫氣lOmin;脫氣后廢水進(jìn)入絮凝沉淀池,在沉淀池中按照2 mg/L加入聚丙烯酰胺,形成絮體,沉淀池表面負(fù)荷lm7m2 h,停留時間2h,除去 水中的懸浮物。處理后的出水的C0D降至75 mg/L,色度降低至8倍,達(dá)到 GB3544-2008制槳造紙工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)。 實(shí)施實(shí)例2
采用上流式多相氧化塔處理難生化降解廢水工藝對廣西某垃圾填埋場垃圾 滲濾液廢水進(jìn)行處理。廢水處理水量為4t/h,廢水的C0D值565mg/L,色度 112倍。將廢水用泵送入氧化塔頂部進(jìn)水槽,由進(jìn)水槽分配至2個循環(huán)槽,在 循環(huán)槽中分別加入&02和FeS04* 7H20。兩種藥品加入量為雙氧水與待處理 水中C0D質(zhì)量比為2. 6 : 1,即HA投加量1469mg/L;H202與Fe"的摩爾比為13 : 1,即FeS04 7H20投加量924mg/L。
廢水在氧化塔內(nèi)進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)時間40min。經(jīng)氧化塔處理后廢水進(jìn)入中 和池,在中和池中加入氫氧化鈉,調(diào)節(jié)pH值到7 8;經(jīng)中和后廢水進(jìn)入脫氣 池,鼓風(fēng)脫氣20min;脫氣后廢水進(jìn)入絮凝沉淀池,在沉淀池中按照3mg/L加 入聚丙烯酰胺,形成絮體,沉淀池表面負(fù)荷2m7m2 h,停留時間3h,除去水 中的懸浮物。處理后的出水的C0D降至100mg/L以下,色度降低至30倍,達(dá) 到GB16889-2008生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施實(shí)例3
采用上流式多相氧化塔處理難生化降解廢水工藝對廣西某糖蜜酒精廠廢水 生化出水進(jìn)行處理。廢水處理水量為U/h,廢水的COD值347mg/L,色度80 倍。將廢水用泵送入氧化塔頂部進(jìn)水槽,由進(jìn)水槽分配至2個循環(huán)槽,在循環(huán) 槽中分別加入&02和FeS04*7H20。兩種藥品加入量為雙氧水與待處理水中 COD質(zhì)量比為3:1,即HA投加量1041mg/L; HA與Fe"的摩爾比為20 : 1,即FeS04 7H20投加量426mg/L。
廢水在氧化塔內(nèi)進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)時間60min。經(jīng)氧化塔處理后廢水進(jìn)入中 和池,在中和池中加入氫氧化鈉,調(diào)節(jié)pH值到7 8;經(jīng)中和后廢水進(jìn)入脫氣 池,鼓風(fēng)脫氣20min;脫氣后廢水進(jìn)入絮凝沉淀池,在沉淀池中按照4 mg/L 加入聚丙烯酰胺,形成絮體,沉淀池表面負(fù)荷lm7m2 h,停留時間2h,除去 水中的懸浮物。處理后的出水的COD降至75 mg/L,色度降低至8倍,達(dá)到 GB8978-1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種上流式多相氧化塔處理難生化降解廢水的工藝方法,其特征在于包括以下步驟和工藝條件1)將廢水用泵通過進(jìn)水管送入上流式多相氧化塔頂部的進(jìn)水槽,由進(jìn)水槽分配到2個循環(huán)水槽,在2個循環(huán)水槽中分別加入H2O2和FeSO4·7H2O,其中H2O2與Fe2+的摩爾比為5~20∶1,雙氧水與待處理水中COD質(zhì)量比為2~3∶1;廢水、芬頓試劑、經(jīng)處理后廢水在循環(huán)槽進(jìn)行混合后,通過循環(huán)水泵送至氧化塔底部旋轉(zhuǎn)布水系統(tǒng),廢水呈旋流流態(tài)進(jìn)入多相氧區(qū)內(nèi)進(jìn)行反應(yīng),廢水在氧化塔內(nèi)反應(yīng)時間0.5~1h;同時在氧化塔載體投入口加小顆粒載體石英砂,使氧化區(qū)形成多相氧化區(qū);循環(huán)水保持一定的上升流速50~80m/h,使載體顆粒呈流態(tài)化;氧化反應(yīng)中Fe2+與H2O2生成的Fe3+以結(jié)晶或沉淀的形式吸附到載體的表面上,這部分Fe3+由于發(fā)生異相催化氧化反應(yīng)從而減少芬頓試劑的加入量及產(chǎn)生的化學(xué)污泥;石英砂和廢水經(jīng)過氧化塔的固液分離器分離后,廢水經(jīng)溢流堰溢流出,達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水由出水管排放;氧化塔出水一部分流入到中和池進(jìn)行后續(xù)處理;一部分回流到氧化塔以保證一定的上升流速。2)經(jīng)1)處理后的廢水依次進(jìn)入中和池、脫氣池和混凝沉淀池在中和池中調(diào)節(jié)廢水pH值7~8,出水進(jìn)入脫氣池,在脫氣池中鼓風(fēng)脫氣10~20min,脫氣后的廢水加聚丙烯酰胺2~4mg/L進(jìn)入混凝沉淀,進(jìn)行混凝沉淀,停留時間2~3h,脫去水中的懸浮物,上清液達(dá)標(biāo)排放。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的上流式多相氧化塔處理難生化降解廢水工藝方 法,其特征在于,所述的工藝流程涉及的設(shè)備有上流式多相氧化塔、中和池、 脫氣池和混凝沉淀池。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的上流式多相氧化塔處理難生化降解廢水工藝方 法,其特征在于,所述的混凝沉淀池,其表面負(fù)荷為1 2m7m2 h。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的上流式多相氧化塔處理難生化降解廢水工藝方 法,其特征在于,所述的上流式多相氧化塔為本工藝專屬設(shè)備,氧化塔包括有 進(jìn)水槽、出水管、循環(huán)槽、循環(huán)管、載體投放口、旋轉(zhuǎn)布水系統(tǒng)和固液分離器。 在氧化塔頂部有2個與進(jìn)水槽相通循環(huán)水槽,具有2根獨(dú)立的循環(huán)管,循環(huán)管 的一端和循環(huán)槽連接,另一端與布水系統(tǒng)相連,循環(huán)管上裝有抽水泵,氧化塔 內(nèi)投加石英砂載體,形成多相氧化區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種上流式多相氧化塔處理難生化降解廢水的工藝方法。技術(shù)方案為將芬頓試劑和待處理的廢水一起用泵送入上流式多相氧化塔內(nèi)進(jìn)行反應(yīng),其中芬頓試劑投加過程中H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>與Fe<sup>2+</sup>的摩爾比為5~20∶1,雙氧水投加量與待處理水中COD質(zhì)量比為2~3∶1,反應(yīng)時間0.5~1h。經(jīng)氧化塔處理后的廢水依次進(jìn)入中和池、脫氣池和混凝沉淀池在中和池調(diào)節(jié)pH值至中性;在脫氣池鼓風(fēng)脫氣10~20min,脫去反應(yīng)中產(chǎn)生的微小氧氣氣泡,在混凝沉淀池的廢水加聚丙烯酰胺進(jìn)行混凝沉淀,上清液達(dá)標(biāo)排放。經(jīng)試驗(yàn),廢水處理后COD、色度的去除率均大于70%。該方法操作簡單,反應(yīng)物易得、費(fèi)用便宜、無復(fù)雜設(shè)備、處理時間短且對污染物的去除效率高。
文檔編號C02F1/66GK101519251SQ20091011396
公開日2009年9月2日 申請日期2009年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月9日
發(fā)明者周永信, 宋海農(nóng), 朱紅祥, 王雙飛, 覃程榮, 楠 陳, 陳國寧, 陳永利 申請人:廣西大學(xué);廣西博世科環(huán)保科技有限公司