專(zhuān)利名稱(chēng)：用于工業(yè)廢水處理的非均相Fenton反應(yīng)連續(xù)裝置及處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)廢水連續(xù)處理裝置及處理工藝，具體涉及一種用于非均相Fenton體系處理含有機(jī)污染物的工業(yè)廢水的裝置及處理工藝。
背景技術(shù)：
有機(jī)污染物是環(huán)境中主要的污染物之一，尤其是持久性和難降解的有機(jī)物，其對(duì)人體健康的危害已經(jīng)得到共識(shí)。因此，含有機(jī)污染物的工業(yè)廢水的降解處理具有重大意義。Fenton氧化法是一種典型的高級(jí)氧化技術(shù)。其氧化過(guò)程中產(chǎn)生的羥基自由基.0Η作為一種強(qiáng)力氧化劑，可以有效的降解廢水中的有機(jī)污染物。Fenton反應(yīng)中，關(guān)鍵的氧化劑:羥基自由基、過(guò)氧基以及過(guò)羥基等自由基可以由過(guò)氧化氫經(jīng)過(guò)以下反應(yīng)得到(其中，S和S+分別表示還原態(tài)和氧化態(tài)的金屬離子，比如Fe2+):S+H202 — S++0H>.0H (1)S++H202 — S+.H02+H+ (2)鑒于羥基自由基的強(qiáng)氧化力，污水中的有機(jī)物可以被迅速分解，且最終產(chǎn)物是水和二氧化碳，可不經(jīng)后續(xù)處理而直接排放。Fenton氧化過(guò)程適用于處理有機(jī)物濃度為10_2至10_3M的低濃度工業(yè)廢水，并已被證實(shí)能夠有效除去工業(yè)廢水的異味和有毒物質(zhì)。Fenton體系一般分為均相和非均相。傳統(tǒng)的均相Fenton處理裝置中，通常是使用鐵鹽作為催化劑，但鐵鹽的流失造成二價(jià)鐵的不可還原，導(dǎo)致鐵鹽的過(guò)度消耗，并隨之產(chǎn)生大量鐵淤泥，需要進(jìn)行后處理，弊病極多。非均相Fenton體系有效解決了鐵鹽過(guò)度損耗及鐵淤泥后處理的問(wèn)題，因而得到了越來(lái)越多的關(guān)注與研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種高效、節(jié)能、簡(jiǎn)易、安全的處理工業(yè)廢水的非均相Fenton反應(yīng)連續(xù)裝置，以及在連續(xù)裝置中的處理工藝，解決了均相Fenton反應(yīng)體系中鐵絮凝的問(wèn)題，避免了高消耗的后處理過(guò)程。同時(shí)，連續(xù)循環(huán)過(guò)程增加了裝置的適用范圍，極大降低了處理成本，廢水的處理效果也得到大幅度提升，COD值可在20min內(nèi)由1000下降至100或以下。一種用于工業(yè)廢水處理的非均相Fenton反應(yīng)裝置，其特征在于，所述的裝置包括:一個(gè)過(guò)氧化氫儲(chǔ)罐I和一個(gè)廢液儲(chǔ)罐2并聯(lián)后接入供廢液與過(guò)氧化氫溶液預(yù)混合的原料液混合罐3，原料液混合罐3上帶有一個(gè)PH調(diào)節(jié)器6，原料液混合罐3的出口依次通過(guò)流量計(jì)10、換熱器9與固定床催化反應(yīng)器4下端的入口相連接，固定床催化反應(yīng)器4上端的出口設(shè)有一個(gè)污水檢測(cè)系統(tǒng)7并與處理液儲(chǔ)罐5入口相連，處理液儲(chǔ)罐5通過(guò)一個(gè)排放口排放合格處理液，通過(guò)處理液儲(chǔ)罐5出口使不合格處理液進(jìn)入原料液混合罐3循環(huán)處理，在處理液儲(chǔ)罐5和原料液混合罐3之間設(shè)置有循環(huán)泵8。
上述固定床催化反應(yīng)器4優(yōu)選2 10級(jí)串聯(lián)的固定床催化反應(yīng)器；上述污水檢測(cè)系統(tǒng)7為COD測(cè)定儀。本發(fā)明還提供一種用于上述裝置的處理工藝，其特征在于，所述方法包括如下步驟:1、將過(guò)氧化氫儲(chǔ)罐I中過(guò)氧化氫溶液與廢液儲(chǔ)罐2中的工業(yè)廢水在原料液混合罐3中預(yù)混合，并通過(guò)pH調(diào)節(jié)器6調(diào)節(jié)混合液的pH至2-10，其中，過(guò)氧化氫溶液的濃度(mg/L)為工業(yè)廢水初始COD值(mg/L)的1-500倍；2、通過(guò)換熱器將原料液混合罐3中混合液溫度升高至25°C -10(TC，2 ;通過(guò)流量計(jì)調(diào)節(jié)混合液進(jìn)入固定床催化反應(yīng)器4的流量，使混合液在催化劑床層的停留時(shí)間為30s_60min ；3、混合液從固定床催化反應(yīng)器4下端進(jìn)入，逆流經(jīng)催化劑床層，從上端排出，從固定床催化反應(yīng)器4頂端流出的混合液，流入處理液儲(chǔ)罐5，經(jīng)污水檢測(cè)系統(tǒng)7檢測(cè)，符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的則直接排放，不合格的處理液通過(guò)循環(huán)泵8循環(huán)至原料液儲(chǔ)罐3，進(jìn)行再處理。所述的混合液的pH值優(yōu)選2-4，過(guò)氧化氫溶液的濃度優(yōu)選為工業(yè)廢水初始COD值的100倍；所述的混合液溫度優(yōu)選為5_50°C ；混合液在催化劑床層的停留時(shí)間優(yōu)選30s-2min ；所述的固定床催化反應(yīng)器4中裝填Fenton催化劑,可選用Fe2O3負(fù)載于SBA-15 (具有P6mm空間群的有序介孔氧化硅)載體或者Fe2O3負(fù)載于KIT-5 (具有體心立方結(jié)構(gòu)的籠狀有序介孔氧化硅)載體。上述固定床催化反應(yīng)器可以單級(jí)操作，也可以多級(jí)串聯(lián)，如2-10級(jí)。根據(jù)工業(yè)廢水的COD值(mg/L)及相應(yīng)的國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)確定處理任務(wù)，從而確定廢水的循環(huán)次數(shù)及固定床催化反應(yīng)器的串聯(lián)個(gè)數(shù)。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:經(jīng)過(guò)非均相Fenton體系處理的工業(yè)廢水的COD值(mg/L)可有效降低至國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。連續(xù)裝置非均相Fenton體系能有效避免淤泥產(chǎn)生，本發(fā)明中涉及的在連續(xù)裝置中的污水處理過(guò)程是一種高效、節(jié)能、簡(jiǎn)易、安全的水處理工藝。


附圖1:由2級(jí)串聯(lián)的固定床催化反應(yīng)器組成的非均相Fenton反應(yīng)連續(xù)裝置的示意圖。其中:1:過(guò)氧化氫儲(chǔ)罐，2:廢液儲(chǔ)罐，3:原料液混合罐，4:固定床催化反應(yīng)器，5:處理液儲(chǔ)罐，6:PH調(diào)節(jié)器，7:污水檢測(cè)系統(tǒng)，8:循環(huán)泵，9:換熱器，10:流量計(jì)。
具體實(shí)施方式
`下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明涉及的裝置及工藝進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例1:處理工業(yè)廢水取自某酵母生產(chǎn)企業(yè)所排放廢水，經(jīng)過(guò)前期生物法處理后，COD濃度(mg/L)已由100000mg/L降至1000mg/L,但仍未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)本發(fā)明的裝置和工藝?yán)^續(xù)進(jìn)行處理，具體實(shí)施如下:1、過(guò)氧化氫溶液的濃度(mg/L)確定為工業(yè)廢水初始COD濃度(mg/L) (1000mg/L)的100倍。2、過(guò)氧化氫溶液與工業(yè)廢水在進(jìn)入固定床催化反應(yīng)器之前進(jìn)行預(yù)混合，使用pH調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)溶液pH至4;3、混合液通過(guò)換熱器，將溫度升高至40°C ；4、通過(guò)流量計(jì)調(diào)節(jié)混合液進(jìn)入固定床催化反應(yīng)器的流量，從而控制混合液在催化劑床層的停留時(shí)間為IOs ；5、混合液從固定床催化反應(yīng)器下端進(jìn)入，逆流經(jīng)催化劑床層，從上端排出；6、從固定床催化反應(yīng)器頂端流出的廢水流入處理液儲(chǔ)罐后，經(jīng)污水檢測(cè)系統(tǒng)質(zhì)檢，考核COD濃度(mg/L)為700mg/L，尚未符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，因此通過(guò)循環(huán)泵循環(huán)至原料液儲(chǔ)罐，進(jìn)行再處理，第四次循環(huán)之后，檢測(cè)COD濃度(mg/L)為100mg/L，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例2:具體實(shí)施如下:1、過(guò)氧化氫溶液的濃度(mg/L)確定為工業(yè)廢水初始COD濃度(1000mg/L)的100倍。2、過(guò)氧化氫溶液與工業(yè)廢水在進(jìn)入固定床催化反應(yīng)器之前進(jìn)行預(yù)混合，使用pH調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)溶液pH至4;`
3、混合液通過(guò)換熱器，將溫度升高至40°C ；4、通過(guò)流量計(jì)調(diào)節(jié)混合液進(jìn)入固定床催化反應(yīng)器的流量，從而控制混合液在催化劑床層的停留時(shí)間為Imin。5、混合液從固定床催化反應(yīng)器下端進(jìn)入，逆流經(jīng)催化劑床層，從上端排出；6、從固定床催化反應(yīng)器頂端流出的廢水流入處理液儲(chǔ)罐后，經(jīng)污水檢測(cè)系統(tǒng)質(zhì)檢，考核COD濃度(mg/L)為200mg/L，尚未符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，因此通過(guò)循環(huán)泵循環(huán)至原料液儲(chǔ)罐，進(jìn)行再處理，第二次循環(huán)之后，檢測(cè)COD濃度(mg/L)為50mg/L，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例3:具體實(shí)施步驟如下:1、過(guò)氧化氫溶液的濃度(mg/L)確定為工業(yè)廢水初始COD濃度(1000mg/L)的100倍;2、過(guò)氧化氫溶液與工業(yè)廢水在進(jìn)入固定床催化反應(yīng)器之前進(jìn)行預(yù)混合，使用pH調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)溶液pH至4;3、混合液通過(guò)換熱器，將溫度升高至40°C ；4、通過(guò)流量計(jì)調(diào)節(jié)混合液進(jìn)入固定床催化反應(yīng)器的流量，從而控制混合液在催化劑床層的停留時(shí)間為30s ；5、將3個(gè)固定床催化反應(yīng)器進(jìn)行串聯(lián)，廢水從固定床催化反應(yīng)器下端進(jìn)入，逆流經(jīng)催化劑床層，從上端排出，再進(jìn)入下一級(jí)反應(yīng)器；6、從第三個(gè)固定床催化反應(yīng)器頂端流出的廢水流入處理液儲(chǔ)罐后，經(jīng)污水檢測(cè)系統(tǒng)質(zhì)檢，考核COD濃度(mg/L)為100mg/L,達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種用于工業(yè)廢水處理的非均相Fenton反應(yīng)裝置，其特征在于，所述的裝置包括:一個(gè)過(guò)氧化氫儲(chǔ)罐(I)和一個(gè)廢液儲(chǔ)罐(2)并聯(lián)后接入供廢液與過(guò)氧化氫溶液預(yù)混合的原料液混合罐(3)，原料液混合罐(3)上帶有一個(gè)PH調(diào)節(jié)器(6)，原料液混合罐(3)的出口依次通過(guò)流量計(jì)(10)、換熱器(9)與固定床催化反應(yīng)器(4)下端的入口相連接，固定床催化反應(yīng)器(4)頂端的出口設(shè)有一個(gè)污水檢測(cè)系統(tǒng)(7)并與處理液儲(chǔ)罐(5)入口相連，處理液儲(chǔ)罐(5)設(shè)有一個(gè)的排放口排放合格處理液，通過(guò)處理液儲(chǔ)罐(5)出口使不合格處理液進(jìn)入原料液混合罐(3)循環(huán)處理，在處理液儲(chǔ)罐(5)和原料液混合罐(3)之間設(shè)置有循環(huán)泵⑶。
2.如權(quán)利要求1所述的非均相Fenton反應(yīng)裝置，其特征在于，所述的固定床催化反應(yīng)器(4)為2 10級(jí)串聯(lián)的固定床催化反應(yīng)器。
3.一種用于如權(quán)利要求1所述的裝置的處理工藝，其特征在于，所述工藝包括如下步驟: 1)、將過(guò)氧化氫儲(chǔ)罐(I)中過(guò)氧化氫溶液與廢液儲(chǔ)罐(2)中的工業(yè)廢水在原料液混合罐(3)中預(yù)混合，并通過(guò)pH調(diào)節(jié)器(6)調(diào)節(jié)混合液的pH至2-10，其中，過(guò)氧化氫溶液的濃度為工業(yè)廢水初始COD值的1-500倍； 2)、通過(guò)換熱器(9)將原料液混合罐(3)中的混合液溫度升高至25°C-100°C，通過(guò)流量計(jì)(10)調(diào)節(jié)混合液進(jìn)入固定床催化反應(yīng)器(4)的流量，使混合液在催化劑床層的停留時(shí)間為 30s-60min ； 3)、混合液從固定床催化反應(yīng)器(4)下端進(jìn)入，逆流經(jīng)催化劑床層，從上端排出，從固定床催化反應(yīng)器(4)頂端出口流出的混合液，流入處理液儲(chǔ)罐(5)，經(jīng)污水檢測(cè)系統(tǒng)(7)檢測(cè)，符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的直接排放，不符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的處理液通過(guò)循環(huán)泵(8)循環(huán)至原料液儲(chǔ)罐(3)，進(jìn)行再處理。
4.如權(quán)利要求3所述的處理工藝，其特征在于，所述的混合液的pH值為2-4，混合液溫度為 5-50°C。
5.如權(quán)利要求3所述的處理工藝，其特征在于，所述的過(guò)氧化氫溶液的濃度為工業(yè)廢水初始COD值的100倍。
6.如權(quán)利要求3所述的處理工藝，其特征在于，所述的混合液在催化劑床層的停留時(shí)間為 30s_2min。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種處理工業(yè)廢水的非均相Fenton反應(yīng)連續(xù)裝置及處理工藝。首先在過(guò)氧化氫儲(chǔ)罐廢液儲(chǔ)罐中過(guò)氧化氫和廢液進(jìn)入原料液混合罐預(yù)混合后，通過(guò)pH調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)PH值、換熱器升溫，在流量計(jì)的控制下進(jìn)入固定床催化反應(yīng)器完成Fenton反應(yīng)過(guò)程，經(jīng)污水檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)，達(dá)標(biāo)的從處理液儲(chǔ)罐中直接排出，未達(dá)標(biāo)則通過(guò)循環(huán)泵循環(huán)回原料液儲(chǔ)罐進(jìn)行再處理。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了工業(yè)廢水處理過(guò)程的高效化、節(jié)能化、簡(jiǎn)易化及安全化。可以快速、高效地降低污水中的COD值(mg/L)，且不會(huì)產(chǎn)生二次污染。
文檔編號(hào)C02F1/72GK103102003SQ20111035557
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者韓一帆, 徐晶, 徐西蒙, 楊雪晶, 楊震 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)