一種基于鐵碳微電解活化過硫酸鹽的預(yù)處理有機(jī)工業(yè)廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)廢水的預(yù)處理領(lǐng)域，特別涉及一種基于鐵碳微電解活化過硫酸鹽 的預(yù)處理有機(jī)工業(yè)廢水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國家節(jié)能減排步伐的加快，以及對環(huán)境污染治理的決心，污水處理標(biāo)準(zhǔn)日益 提高。工業(yè)廢水不僅排放量大、濃度高，且種類繁多、降解難度大、毒性強(qiáng)、可生化性差。傳統(tǒng) 的生物處理不能滿足處理要求，目前常在生化處理前進(jìn)行預(yù)處理，以期降低生化處理負(fù)荷， 同時提高廢水的可生化性，因此高效的預(yù)處理技術(shù)亟待需求。
[0003] 高級氧化技術(shù)（Advanced oxidation processes, AOPs)以產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的 自由基為特點(diǎn)，可使大分子難降解有機(jī)物氧化成低毒或者無毒的小分子物質(zhì)、提高污染物 的可生化性，或者將污染物直接進(jìn)行礦化；另外，AOPs適用范圍廣、對有機(jī)污染物的降解無 選擇性、反應(yīng)速度快，因此具有很好的應(yīng)用前景，被廣泛用于各種難降解有機(jī)廢水的處理。
[0004] 傳統(tǒng)的AOPs是以羥基自由基（H0·)為主要的活性物質(zhì)降解污染物質(zhì)，芬頓反應(yīng) (Fenton)是最常見的一種產(chǎn)生HO ·的方式，然而反應(yīng)過程需要在酸性條件下進(jìn)行、產(chǎn)生的 HO ·易發(fā)生淬滅、泥量大、處理成本高。近年來，基于硫酸根自由基（S0廠·）的高級氧化技 術(shù)去除難降解有機(jī)污染物的方法逐漸受到青睞，該方法主要通過過硫酸鹽在一定的活化條 件下產(chǎn)生SO廠·，SO廠?的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位E°= +2. 5~3. IV，接近甚至超過HO · (E ° = +1. 8~2. 7V)?；罨^硫酸鹽的方法包括加熱活化、過渡金屬離子活化、UV活化、Fetl活化 以及活性炭活化等。由于采用過渡金屬離子或者Fe tl活化SO4^ ·的方法相對簡單，無需外 加熱源或者光源，其中Fe2+價廉且環(huán)境友好，因而受到廣泛關(guān)注。
[0005] 然而在實(shí)際應(yīng)用中，F(xiàn)e2+使用量的控制成為影響SO4^ ·氧化效能的重要因素，過量 的Fe2+會消耗產(chǎn)生的SO4^ ·;另外，過硫酸鹽和Fe2+反應(yīng)速率極快，反應(yīng)很快停止。因此， 準(zhǔn)確控制Fe2+與過硫酸鹽反應(yīng)的量，以及適當(dāng)延長SO 4^ ·與有機(jī)污染物的反應(yīng)時間，可以充 分發(fā)揮SO^ ·的氧化效能，提高處理能力。因此，如何簡單有效的控制Fe2+與過硫酸鹽反應(yīng) 的量，減少活化劑的用量，適當(dāng)延長SO^ ·與有機(jī)污染物的接觸時間，成為亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于鐵碳微電解活化過硫酸鹽的預(yù)處理 有機(jī)工業(yè)廢水的方法，該方法可解決常規(guī)Fe 2+活化過硫酸鹽反應(yīng)速率過快，反應(yīng)容易停止 的問題。
[0007] 本發(fā)明的一種基于鐵碳微電解活化過硫酸鹽的預(yù)處理有機(jī)工業(yè)廢水的方法，包 括：
[0008] (1)將鐵Fe與碳C按質(zhì)量比0.2~3 :1加入到裝有待處理廢水的反應(yīng)器中，調(diào)節(jié) 廢水的pH值為3. 0-6. 0,進(jìn)行曝氣，曝氣量為2-6mg/L ;
[0009] (2)向反應(yīng)器中加入過硫酸鹽，啟動反應(yīng)，0. 5~3h后結(jié)束反應(yīng)；其中，過硫酸鹽的 投加量為1~IOmM ;
[0010] (3)將反應(yīng)結(jié)束后的混合液進(jìn)行混凝沉淀，即將混合液的pH調(diào)至8~10,再加入 助凝劑，攪拌，靜沉，上清液即為污染物被處理后的出水。
[0011] 所述步驟（1)中鐵的來源為廢棄鐵刨花，碳的來源為顆?；钚蕴?。
[0012] 所述步驟（1)中鐵的用量為40-120g/L。
[0013] 所述步驟（1)中待處理廢水為工業(yè)廢水，含有苯、硝基苯、己內(nèi)酰胺、壬基酚聚氧 乙烯醚（NPlO)、三氯甲烷、環(huán)己酮等中的至少一種難降解有機(jī)污染物。
[0014] 所述步驟（1)中待處理水的COD為2000~8000mg/L。
[0015] 所述步驟⑴中用HCl調(diào)節(jié)廢水的pH值。
[0016] 所述步驟⑵中過硫酸鹽為過硫酸鈉 Na2S2O8或者過硫酸鉀K 2S208。
[0017] 所述步驟（3)中用Ca(OH)2調(diào)節(jié)混合液的pH。
[0018] 所述步驟（3)中助凝劑為陰離子型聚丙烯酰胺PAM，加入量為l-2mg/L。
[0019] 所述步驟（3)中的攪拌時間為20-60s。
[0020] 所述步驟（3)中的靜沉?xí)r間為0· 5-2h。
[0021] 本發(fā)明利用鐵與碳構(gòu)成微電解反應(yīng)，反應(yīng)過程陽極發(fā)生Fe2+的釋放，且Fe 2+為活 性較高的新生態(tài)，可加強(qiáng)過硫酸鹽的活化，加速硫酸根自由基的生成，提高污染物的去除效 能；另外，鐵碳微電解Fe 2+的釋放是一個持續(xù)過程，可延長Fe 2+與過硫酸鹽的作用時間，從 而起到強(qiáng)化處理效能的作用；再則，鐵碳微電解中的碳也可以作為過硫酸鹽的活化劑。因 此，基于微電解活化的過硫酸鹽可有效去除工業(yè)廢水中的難降解有機(jī)物。本發(fā)明可以作為 高濃度工業(yè)廢水的預(yù)處理，也可以作為工業(yè)廢水經(jīng)常規(guī)工藝處理后的深度處理。
[0022] 本發(fā)明利用鐵碳微電解過程在陽極持續(xù)釋放的Fe2+，活化過硫酸鹽持續(xù)不斷產(chǎn)生 具有強(qiáng)氧化性能的硫酸根自由基，從而延長硫酸根自由基與有機(jī)污染物的反應(yīng)時間，提高 反應(yīng)效能；同時碳也具有活化過硫酸鹽的作用，且鐵碳微電解本身具有降解有機(jī)污染物的 能力，因而可協(xié)同提高難降解污染物的降解效能。再者，高級氧化過程Fe 2+轉(zhuǎn)化為Fe 3+，可 作為混凝劑，在混凝過程使小分子有機(jī)物得到進(jìn)一步去除，污染物的去除效率進(jìn)一步提高。 本方法適用于各種高濃度難降解有機(jī)工業(yè)廢水預(yù)處理，效率高、操作方便、環(huán)境友好，為處 理難降解工業(yè)廢水提供了廣闊的前景。
[0023] 有益效果
[0024] (1)本發(fā)明活化過硫酸鹽所采用的Fe2+，來自鐵碳微電解過程持續(xù)釋放的Fe 2+，可 持續(xù)不斷的生成SO4^ ·，延長了 SO4^ ·與污染物的作用時間，從而提高污染物的降解效能， 同時C也可作為活化過硫酸鹽生成SO廠?的活化劑；
[0025] (2)鐵碳微電解本身具有降解污染物的特點(diǎn)，因此可耦合SO4^ ·的氧化作用同步 提高難降解污染物的降解效能；
[0026] (3) SO4^ ·氧化污染物的過程可使大分子有機(jī)物斷鏈生成小分子有機(jī)物，且Fe2+被 氧化為Fe3+;對反應(yīng)結(jié)束后的混合液進(jìn)行混凝，F(xiàn)e 3+本身可作為混凝劑，且混凝過程可使小 分子有機(jī)物得到進(jìn)一步去除，污染物的去除效率進(jìn)一步提高；
[0027] (4)本發(fā)明反應(yīng)過程易控制，無需額外的反應(yīng)設(shè)備，無需外加藥劑，不會造成二次 污染。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。
[0029] 實(shí)施例1
[0030] 本實(shí)施例中的工業(yè)廢水取自某大型化工企業(yè)排水，為驗(yàn)證本發(fā)明對難降解污染物 降解效能的加強(qiáng)，同時進(jìn)行了只有鐵碳微電解，以及采用Fe 2+活化過硫酸鹽的對比，具體實(shí) 施步驟如下：
[0031] (1)該化工廢水主要包含苯和己內(nèi)酰胺，COD為4000~5000mg/L，取IL廢水于反 應(yīng)器中，加入質(zhì)量比為1:1的鐵和碳，鐵的用量為60g，用HCl調(diào)節(jié)廢水的初始pH為4~5， 并進(jìn)行曝氣，曝氣量為3-4mg/L ;
[0032] (2)在步驟⑴中的反應(yīng)器中加入K2S2O8，啟動過硫酸根自由基氧化反應(yīng)，￥ 208的 投量為3mM，反應(yīng)時間為I. 5h ;
[0033] (3)將步驟⑵中反應(yīng)結(jié)束的混合液從反應(yīng)器中倒出，進(jìn)行混凝沉淀，加 Ca(OH)2 調(diào)節(jié)pH至10,以反應(yīng)結(jié)束后的混合液體積為基準(zhǔn)投加陰離子型PAM(投加量lmg/L)，攪拌 40s，靜沉0. 5h，混合液出現(xiàn)明顯的泥水分離，上清液即為反應(yīng)出水；
[0034] (4)對比Fe2+對K2S