類芬頓反應(yīng)器和有毒難降解廢水處理裝置及處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有毒難降解廢水處理領(lǐng)域，特別涉類芬頓反應(yīng)器、有毒難降解廢水處理裝置及有毒難降解廢水處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，有毒難降解廢水主要采用類芬頓和芬頓反應(yīng)進(jìn)行物化預(yù)處理。類芬頓反應(yīng)是指零價(jià)鐵和鐵基多金屬材料在有氧條件下，將02還原生成H2O2，然后在Fe2+的催化作用下，原位產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基自由基(.0H)，其反應(yīng)方程如式(I)?(2)所示；芬頓反應(yīng)是指H2O2在Fe2+的催化作用下，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的.0Η，其反應(yīng)方程如式(3)所示。類芬頓和芬頓反應(yīng)過程中產(chǎn)生的.0H可非選擇性地快速礦化有毒難降解污染物，或者將有毒難降解污染物分解轉(zhuǎn)化為易生化處理的小分子物質(zhì)，提高廢水的可生化性。
[0003]Fe°+02+2H+^ H 202+Fe2+ (I)
[0004]Fe2++H202—.0H+Fe 3++0F (2)
[0005]Fe2++H202+H+— Fe 3++H20+.0H (3)
[0006]現(xiàn)有的類芬頓反應(yīng)器(微電解反應(yīng)器)主要為固定床形式，如CN202744370U公開的強(qiáng)化微電解槽，CN204224302U公開的鐵碳微電解填料塔，這類固定床形式的類芬頓反應(yīng)器存在著填料容易板結(jié)鈍化的問題，并且反應(yīng)器內(nèi)部的質(zhì)傳遞效率較低。為了解決填料板結(jié)問題，CN101979330B公開了一種滾筒式微電解反應(yīng)裝置，CN102276018B公開了一種浸沒式鐵碳微電解反應(yīng)器，它們通過轉(zhuǎn)動(dòng)整個(gè)反應(yīng)器或浸沒在廢水中填料轉(zhuǎn)鼓，使填料處于翻滾運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而防止填料發(fā)生板結(jié)鈍化現(xiàn)象。但這類裝置仍存在以下不足:(I)轉(zhuǎn)動(dòng)反應(yīng)器或填料轉(zhuǎn)鼓所需的能耗高，導(dǎo)致運(yùn)行成本過高；(2)雖然轉(zhuǎn)動(dòng)可使填料翻轉(zhuǎn)，但無法使填料在整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)處于完全流化狀態(tài)，傳質(zhì)效率有限，不利于廢水處理效率的提高。
[0007]龔躍鵬等采用微電解一Fenton氧化組合預(yù)處理苯胺廢水，該方法首先用填充有鐵肩和活性炭的微電解柱處理廢水，處理時(shí)在微電解柱的底部曝氣，然后向微電解柱的出水中滴加雙氧水進(jìn)行芬頓氧化反應(yīng)(微電解一Fenton氧化組合預(yù)處理苯胺廢水的研宄[J]，工業(yè)廢水處理，2008年9月，第28卷第9期，51-69)。雖然該方法結(jié)合了微電解和芬頓氧化的優(yōu)勢，但仍存在以下問題:(I)由于芬頓氧化在PH = 3的條件下進(jìn)行，因而其出水也為酸性，通常芬頓氧化出水的PH值約為3，在后續(xù)混凝沉淀時(shí)必須加大量的堿進(jìn)行中和，這種方式既浪費(fèi)堿又浪費(fèi)酸，導(dǎo)致處理成本過高；(2)芬頓氧化的出水中殘留有未反應(yīng)的雙氧水，雙氧水進(jìn)入后續(xù)的生化處理單元中會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生很強(qiáng)的抑制作用，影響生物處理效果，因而必須在芬頓氧化工序后設(shè)置雙氧水脫除裝置，不但導(dǎo)致設(shè)備投入增加，而且造成了雙氧水的浪費(fèi)，使得廢水處理成本進(jìn)一步增加；(3)鐵肩和活性炭固定填充在微電解柱中，固定填充會(huì)嚴(yán)重影響污染物、腐蝕產(chǎn)物、活性物質(zhì)、降解產(chǎn)物等在液相和填料表面之間的傳質(zhì)效率，導(dǎo)致微電解柱對(duì)廢水的處理效率低下，并且固定填充容易導(dǎo)致填料板結(jié)鈍化，導(dǎo)致處理效率逐漸降低，不利于微電解柱的長期正常運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供類芬頓反應(yīng)器、有毒難降解廢水處理裝置及有毒難降解廢水的處理方法，以降低有毒難降解廢水的處理成本，提高廢水處理效率和處理效果。
[0009]本發(fā)明所述類芬頓反應(yīng)器，包括反應(yīng)罐，反應(yīng)罐內(nèi)裝有微米級(jí)微電解填料并安裝有曝氣件和攪拌器，所述曝氣件由導(dǎo)氣管和曝氣頭組成，還包括回流罐、回流管、回流泵和弧形彎頭；所述反應(yīng)罐為下端封閉的圓筒體，反應(yīng)罐側(cè)壁設(shè)有待處理廢水進(jìn)口、加藥口、出水口、循環(huán)水入口，待處理廢水進(jìn)口和加藥口位于反應(yīng)罐側(cè)壁上部，出水口位于反應(yīng)罐側(cè)壁下部，循環(huán)水入口至少為3個(gè)，各循環(huán)水入口環(huán)繞反應(yīng)罐設(shè)置，均勻分布在接近反應(yīng)罐底部的同一高度位置且各循環(huán)水入口的中心線分別與所在位置的反應(yīng)罐切線的夾角α為5°?60° ;所述回流罐側(cè)壁設(shè)有進(jìn)水口、循環(huán)水出口和已處理廢水排放口，進(jìn)水口位于回流罐側(cè)壁上部，循環(huán)水出口和已處理廢水排放口位于回流罐側(cè)壁下部；所述回流管的一端與回流罐的循環(huán)水出口連接，另一端通過支管分別與反應(yīng)罐的各循環(huán)水入口連接，回流泵與回流管連接，所述弧形彎頭的一端與反應(yīng)罐的出水口連接，另一端開口向上并通過管件與回流罐的進(jìn)水口連接。
[0010]上述類芬頓反應(yīng)器中，所述反應(yīng)罐的循環(huán)水入口的數(shù)量優(yōu)選為3個(gè)、5個(gè)或7個(gè)。
[0011]上述類芬頓反應(yīng)器中，所述反應(yīng)罐的出水口的中心線與回流罐的進(jìn)水口的中心線之間的距離h至少為20cm。
[0012]上述類芬頓反應(yīng)器中，所述微米級(jí)微電解填料為零價(jià)鐵粒子、鐵銅雙金屬粒子、鐵韋巴雙金屬粒子或者鐵镲雙金屬粒子。
[0013]本發(fā)明所述有毒難降解廢水處理裝置，包括類芬頓反應(yīng)器、芬頓反應(yīng)器和混凝沉淀池，所述類芬頓反應(yīng)器為兩組，每一組類芬頓反應(yīng)器由2?3個(gè)上述類芬頓反應(yīng)器串聯(lián)而成，所述混凝沉淀池為2?4級(jí)；第一組類芬頓反應(yīng)器、芬頓反應(yīng)器、第二組類芬頓反應(yīng)器和各級(jí)混凝沉淀池依次串聯(lián)即構(gòu)成有毒難降解廢水處理裝置。
[0014]上述有毒難降解廢水處理裝置中，所述芬頓反應(yīng)器包括反應(yīng)罐和安裝在反應(yīng)罐上端的集氣罩，反應(yīng)罐通過帶孔隔板分隔為下罐和上罐，帶孔隔板之下的下罐安裝有注入氧氣的第一曝氣管、注入臭氧的第二曝氣管和加藥管，帶孔隔板之上的上罐裝有活性炭，所述下罐的側(cè)壁設(shè)有進(jìn)水口，所述上罐的側(cè)壁設(shè)有出水口，且出水口位于所裝的活性炭之上，所述集氣罩通過管件分別與第二組類芬頓反應(yīng)器中的各反應(yīng)罐相通，將臭氧導(dǎo)入第二組類芬頓反應(yīng)器中的各反應(yīng)罐。
[0015]上述有毒難降解廢水處理裝置中，各級(jí)混凝沉淀池均由混凝池和沉淀池串聯(lián)而成；各級(jí)類芬頓反應(yīng)器的反應(yīng)罐底部或者反應(yīng)罐側(cè)壁下部設(shè)有排空閥，芬頓反應(yīng)器的反應(yīng)罐底部設(shè)有排空閥。
[0016]上述有毒難降解廢水處理裝置中，各級(jí)類芬頓反應(yīng)器、芬頓反應(yīng)器和各級(jí)混凝沉淀池通過液位差推流。
[0017]本發(fā)明所述有毒難降解廢水處理方法，使用上述廢水處理裝置，操作如下:
[0018](I)將待處理廢水連續(xù)通入第一組類芬頓反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)第一組類芬頓反應(yīng)器的各級(jí)類芬頓反應(yīng)器中廢水的PH值< 5.5，開啟回流泵和攪拌器、或者開啟回流泵和攪拌器并曝氣使第一組類芬頓反應(yīng)器中各反應(yīng)罐內(nèi)的微米級(jí)微電解填料處于流化狀態(tài)；
[0019](2)經(jīng)第一組類芬頓反應(yīng)器處理的廢水進(jìn)入芬頓反應(yīng)器，調(diào)節(jié)芬頓反應(yīng)器中廢水的pH值為2.8?4，向芬頓反應(yīng)器中加雙氧水使廢水中雙氧水的濃度為5?100mmol/L，并通過第一曝氣管曝氣攪動(dòng)廢水，通過第二曝氣管通入臭氧；
[0020](3)經(jīng)芬頓反應(yīng)器處理的廢水進(jìn)入第二組類芬頓反應(yīng)器，調(diào)節(jié)第二組類芬頓反應(yīng)器中除第一級(jí)類芬頓反應(yīng)器以外的其它各級(jí)類芬頓反應(yīng)器中廢水的PH值為5.5?7.0，開啟回流泵和攪拌器并曝氣使第二組類芬頓反應(yīng)器中各反應(yīng)罐內(nèi)的微米級(jí)微電解填料處于流化狀態(tài)；
[0021](4)經(jīng)第二組類芬頓反應(yīng)器處理的廢水進(jìn)入混凝沉淀池，調(diào)節(jié)第一級(jí)混凝沉淀池的沉淀池中廢水的pH值為7.5?8.5，其它各級(jí)混凝沉淀池的混凝池中廢水的pH值為7.5?9.0，經(jīng)混凝沉淀后的廢水從末級(jí)混凝沉淀池連續(xù)排出。
[0022]上述方法中，控制廢水在各級(jí)類芬頓反應(yīng)器中的水力停留時(shí)間為20?120min，控制廢水在芬頓反應(yīng)器中的水力停留時(shí)間為60?180min，控制廢水在各級(jí)混凝沉淀池中的水力停留時(shí)間為20?90min。
[0023]上述方法中，類芬頓反應(yīng)器的反應(yīng)罐中微米級(jí)微電解填料的量為每IL反應(yīng)罐有效容積中10?200g。
[0024]上述方法中的步驟(2)中，臭氧的注入量根據(jù)待處理廢水的水質(zhì)條件而定，臭氧的注入量為每IL芬頓反應(yīng)器有效容積中0.2g/h?10g/h，優(yōu)選為每IL芬頓反應(yīng)器有效容積中 0.2g/h ?5g/ho
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0026]1、本發(fā)明提供了一種新型結(jié)構(gòu)的類芬頓反應(yīng)器，由于該類芬頓反應(yīng)器設(shè)置了回流罐、在接近反應(yīng)罐底部的同一高度設(shè)置了多個(gè)環(huán)繞反應(yīng)罐的循環(huán)水入口，并且各循環(huán)水入口的中心線分別與所在位置的反應(yīng)罐切線之間呈5°?60°的夾角，在回流泵的作用下，進(jìn)入回流罐的循環(huán)水流可使填料處于流化狀態(tài)，并且，由于反應(yīng)罐中還設(shè)置了攪拌器和曝氣件，它們的存在能使廢水處理過程中填料處于更加充分的流化狀態(tài)，防止填料在反應(yīng)罐底部中央淤積，因此本發(fā)明所述類芬頓反應(yīng)器不但能極大地提高廢水中各種物質(zhì)在液相和填料表面間的傳質(zhì)效率，提高廢水處理效率，而且可有效避免填料堆積發(fā)生板結(jié)鈍化，與現(xiàn)有固定床式的類芬頓反應(yīng)器相比，具有處理效率高和運(yùn)行周期長的優(yōu)勢。
[0027]2、由于本發(fā)明所述類芬頓反應(yīng)器采用攪拌、循環(huán)水流和曝氣相結(jié)合的方式使填料流化，具有多重保險(xiǎn)的作用，當(dāng)回流泵或者攪拌器出現(xiàn)故障時(shí)，攪拌器或者回流泵的正常運(yùn)行仍然能保障反應(yīng)罐繼續(xù)運(yùn)行，因此該芬頓反應(yīng)器具有運(yùn)行穩(wěn)定性更高的優(yōu)勢。
[0028]3、本發(fā)明所述類芬頓反應(yīng)器的反應(yīng)罐出水口通過弧形彎頭、連接管件與回流罐的進(jìn)水口連通，由于弧形彎頭與所述管件相連的一端開口向上，回流罐的進(jìn)水口