CN101519251A

CN101519251A - 上流式多相氧化塔处理难生化降解废水工艺

Info

Publication number: CN101519251A
Application number: CN200910113967A
Authority: CN
Inventors: 王双飞; 陈楠; 陈国宁; 陈永利; 宋海农; 覃程荣; 朱红祥; 周永信
Original assignee: Guangxi University; Guangxi Bossco Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Guangxi University
Priority date: 2009-04-09
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2029-04-09
Also published as: CN101519251B

Abstract

本发明涉及一种上流式多相氧化塔处理难生化降解废水的工艺方法。技术方案为：将芬顿试剂和待处理的废水一起用泵送入上流式多相氧化塔内进行反应，其中芬顿试剂投加过程中H₂O₂与Fe²⁺的摩尔比为5～20∶1，双氧水投加量与待处理水中COD质量比为2～3∶1，反应时间0.5～1h。经氧化塔处理后的废水依次进入中和池、脱气池和混凝沉淀池：在中和池调节pH值至中性；在脱气池鼓风脱气10～20min，脱去反应中产生的微小氧气气泡，在混凝沉淀池的废水加聚丙烯酰胺进行混凝沉淀，上清液达标排放。经试验，废水处理后COD、色度的去除率均大于70％。该方法操作简单，反应物易得、费用便宜、无复杂设备、处理时间短且对污染物的去除效率高。

Description

上流式多相氧化塔处理难生化降解废水工艺

技术领域

本发明涉及处理工业废水的工艺方法，具体是上流式多相氧化塔处理难生化降解废水的工艺方法。

背景技术

工业生产过程中产生的一些有毒性或难生化降解的废水，单纯依靠常规的生化和物化处理很难达到排放要求，因此需要对生化出水做进一步深度处理。在众多深度处理技术中，利用芬顿试剂处理废水技术具有操作简单，反应物易得、费用便宜、无复杂设备且对环境友好等优点，已逐渐应用于制浆造纸、染料、防腐剂、显相剂、农药等废水处理工程中。

1894年法国科学家H.J.Fenton发现了Fe²⁺能通过H₂O₂有效地催化苹果酸的氧化反应，后来的研究表明二者的结合对许多种类的有机物都是一种有效的氧化剂。后人为纪念这位伟大的科学家，将Fe²⁺和H₂O₂组成的试剂命名为Fenton试剂，使用该试剂的反应称芬顿反应。随后芬顿试剂主要运用于酶反应和羟基自由基(·OH)对细胞影响的研究中。1964年，加拿大学者H.R.Eisenhaner将芬顿试剂成功地应用到废水处理上，他用Fe²⁺和H₂O₂氧化苯酚废水和烷基废水中的各种有机物。在近十几年的研究中芬顿试剂已成功运用于多种工业废水的处理，并日益受到国内外的关注。

芬顿试剂之所以具有很强的氧化能力，是因为其中含有Fe²⁺和H₂O₂，H₂O₂被亚铁离子催化分解生成羟基自由基(·OH)，并引发更多的其他自由基，其反应机理如下：

Fe²⁺+H₂O₂→Fe³⁺+OH^-+·OH

Fe³⁺+H₂O₂→Fe²⁺+HO₂·+H⁺

Fe²⁺+·OH→OH^-+Fe³⁺

RH+·OH→R·+H₂O

R·+Fe³⁺→R⁺+Fe²⁺

R⁺+O₂→ROO⁺→…→CO₂+H₂O

以上链反应产生的羟基自由基具有如下重要性质：

(1)羟基自由基(·OH)是一种很强的氧化剂，其氧化电极电位(E)为2.80V，在已知的氧化剂中仅次于F₂；

(2)具有较高的电负性或电子亲和能(569.3kJ)，容易进攻高电子云密度点，同时羟基自由基(·OH)的进攻具有一定的选择性；

(3)羟基自由基(·OH)还具有加成作用，当有碳碳双键存在时，除非被进攻的分子具有高度活泼的碳氢键，否则将发生加成反应。

芬顿试剂处理有机物的实质就是羟基自由基与有机物发生反应。

普通利用芬顿试剂处理废水药品用量大，并产生大量的化学污泥，处理成本较高，直至目前，克服芬顿试剂处理废水时存在的问题尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有利用芬顿试剂处理废水技术中存在的不足之处，提供一种能降低芬顿试剂药品用量、减少化学污泥的上流式多相氧化塔处理难生化降解废水的工艺方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过如下技术方案实现：

一种上流式多相氧化塔处理难生化降解废水的工艺方法，包括以下步骤和工艺条件：

1)将废水用泵通过进水管送入上流式多相氧化塔顶部的进水槽，由进水槽分配到2个循环水槽，在2个循环水槽中分别加入H₂O₂和FeSO₄·7H₂O，其中H₂O₂与Fe²⁺的摩尔比为5～20∶1，双氧水与待处理水中COD质量比为2～3∶1。废水、芬顿试剂、经处理后废水在循环槽进行混合后，通过循环水泵送至氧化塔底部旋转布水***，废水呈旋流流态进入多相氧区内进行反应，废水在氧化塔内反应时间0.5～1h。

同时在氧化塔载体投入口加有小颗粒载体石英砂，使氧化区形成多相氧化区。循环水保持一定的上升流速50～80m/h，使载体颗粒呈流态化；氧化反应中Fe²⁺与H₂O₂生成的Fe³⁺以结晶或沉淀的形式吸附到载体的表面上，这部分Fe³⁺由于发生异相催化氧化反应从而减少芬顿试剂的加入量及产生的化学污泥。

石英砂和废水经过氧化塔的固液分离器分离后，废水经溢流堰溢流出，达到排放标准的水由出水管排放。

氧化塔出水一部分流入到中和池进行后续处理；一部分回流到氧化塔以保证一定的上升流速。

2)经1)处理后的废水依次进入中和池、脱气池和混凝沉淀池：在中和池中加入氢氧化钠，调节废水pH值7～8；经中和后废水进入脱气池，在脱气池中鼓风脱气10～20min，脱去反应中产生的微小氧气气泡，避免后面混凝污泥上浮；脱气后的废水进入混凝沉淀池，在混凝沉淀池中加聚丙烯酰胺2～4mg/L进行混凝沉淀，沉淀池表面负荷1～2m³/m²·h，废水停留时间2～3h，脱去水中的悬浮物，上清液达标排放。

本发明的工艺流程涉及的设备有上流式多相氧化塔、中和池、脱气池和混凝沉淀池。

上所述的混凝沉淀池，其表面负荷为1～2m³/m²·h。

上所述的上流式多相氧化塔为本工艺专属设备(上流式多相氧化塔已同时申请实用新型专利)，氧化塔包括有：进水槽、出水管、循环槽、循环管、载体投放口、旋转布水***和固液分离器。在氧化塔顶部有2个与进水槽相通循环水槽，具有2根独立的循环管，循环管的一端和循环槽连接，另一端与布水***相连，循环管上装有抽水泵，氧化塔内投加石英砂载体，形成多相氧化区。

本发明与现有技术比较的有益效果是：

1.本发明方法结合了同相化学氧化、异相化学氧化、流体化床结晶及铁氧化物的还原溶解等技术，将传统的利用芬顿试剂处理废水的技术作了大幅度的改良，因此可降低芬顿试剂的用药量且能减少化学污泥产量，同时在载体表面形成的铁氧化物具有异相催化的效果，多相氧化塔的方式也促进了化学氧化反应及传质效率，提高去除效率。经试验，废水处理后COD、色度的去除率均大于70％。

2.该方法操作简单，所用原材料均为工业级化学药品易得、费用便宜、处理时间短且对污染物的去除效率高。

附图说明

图1为上流式多相氧化塔处理难生化降解废水工艺流程示意图。

图2为上流式多相氧化塔结构示意图。

图中：进水管1，进水槽2，循环槽3，循环管4，循环泵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，多相氧化区10，固液分离器11，环形钢架12，溢流出水槽13，出水管14，石英砂投放口15。

具体实施方式

下面结合实施实例对本发明作进一步详细的说明。

本发明所用化学药品均为工业级化学药品。

实施实例1

采用上流式多相氧化塔处理难生化降解废水工艺对广西某造纸厂中段废水生化出水进行处理。废水处理水量为250t/h，废水的COD值265mg/L，色度64倍。将废水用泵送入氧化塔顶部进水槽，由进水槽分配至2个循环槽，在循环槽中分别加入H₂O₂和FeSO₄·7H₂O。两种药品加入量为：双氧水与待处理水中COD质量比为2∶1，即H₂O₂投加量530mg/L；H₂O₂与Fe²⁺的摩尔比为5∶1，即FeSO₄·7H₂O投加量867mg/L。

废水在氧化塔内进行反应，反应时间30min。经氧化塔处理后废水进入中和池，在中和池中加入氢氧化钠，调节pH值到7～8；经中和后废水进入脱气池，鼓风脱气10min；脱气后废水进入絮凝沉淀池，在沉淀池中按照2mg/L加入聚丙烯酰胺，形成絮体，沉淀池表面负荷1m³/m²·h，停留时间2h，除去水中的悬浮物。处理后的出水的COD降至75mg/L，色度降低至8倍，达到GB3544-2008制浆造纸工业水污染排放标准。

实施实例2

采用上流式多相氧化塔处理难生化降解废水工艺对广西某垃圾填埋场垃圾渗滤液废水进行处理。废水处理水量为4t/h，废水的COD值565mg/L，色度112倍。将废水用泵送入氧化塔顶部进水槽，由进水槽分配至2个循环槽，在循环槽中分别加入H₂O₂和FeSO₄·7H₂O。两种药品加入量为：双氧水与待处理水中COD质量比为2.6∶1，即H₂O₂投加量1469mg/L；H₂O₂与Fe²⁺的摩尔比为13∶1，即FeSO₄·7H₂O投加量924mg/L。

废水在氧化塔内进行反应，反应时间40min。经氧化塔处理后废水进入中和池，在中和池中加入氢氧化钠，调节pH值到7～8；经中和后废水进入脱气池，鼓风脱气20min；脱气后废水进入絮凝沉淀池，在沉淀池中按照3mg/L加入聚丙烯酰胺，形成絮体，沉淀池表面负荷2m³/m²·h，停留时间3h，除去水中的悬浮物。处理后的出水的COD降至100mg/L以下，色度降低至30倍，达到GB16889-2008生活垃圾填埋场污染控制标准。

实施实例3

采用上流式多相氧化塔处理难生化降解废水工艺对广西某糖蜜酒精厂废水生化出水进行处理。废水处理水量为1t/h，废水的COD值347mg/L，色度80倍。将废水用泵送入氧化塔顶部进水槽，由进水槽分配至2个循环槽，在循环槽中分别加入H₂O₂和FeSO₄·7H₂O。两种药品加入量为：双氧水与待处理水中COD质量比为3∶1，即H₂O₂投加量1041mg/L；H₂O₂与Fe²⁺的摩尔比为20∶1，即FeSO₄·7H₂O投加量426mg/L。

废水在氧化塔内进行反应，反应时间60min。经氧化塔处理后废水进入中和池，在中和池中加入氢氧化钠，调节pH值到7～8；经中和后废水进入脱气池，鼓风脱气20min；脱气后废水进入絮凝沉淀池，在沉淀池中按照4mg/L加入聚丙烯酰胺，形成絮体，沉淀池表面负荷1m³/m²·h，停留时间2h，除去水中的悬浮物。处理后的出水的COD降至75mg/L，色度降低至8倍，达到GB8978-1996污水综合排放标准。

Claims

1.一种上流式多相氧化塔处理难生化降解废水的工艺方法，其特征在于包括以下步骤和工艺条件：

1)将废水用泵通过进水管送入上流式多相氧化塔顶部的进水槽，由进水槽分配到2个循环水槽，在2个循环水槽中分别加入H₂O₂和FeSO₄·7H₂O，其中H₂O₂与Fe²⁺的摩尔比为5～20∶1，双氧水与待处理水中COD质量比为2～3∶1；废水、芬顿试剂、经处理后废水在循环槽进行混合后，通过循环水泵送至氧化塔底部旋转布水***，废水呈旋流流态进入多相氧区内进行反应，废水在氧化塔内反应时间0.5～1h；

同时在氧化塔载体投入口加小颗粒载体石英砂，使氧化区形成多相氧化区；循环水保持一定的上升流速50～80m/h，使载体颗粒呈流态化；氧化反应中Fe²⁺与H₂O₂生成的Fe³⁺以结晶或沉淀的形式吸附到载体的表面上，这部分Fe³⁺由于发生异相催化氧化反应从而减少芬顿试剂的加入量及产生的化学污泥；

石英砂和废水经过氧化塔的固液分离器分离后，废水经溢流堰溢流出，达到排放标准的水由出水管排放；

2)经1)处理后的废水依次进入中和池、脱气池和混凝沉淀池：在中和池中调节废水pH值7～8，出水进入脱气池，在脱气池中鼓风脱气10～20min，脱气后的废水加聚丙烯酰胺2～4mg/L进入混凝沉淀，进行混凝沉淀，停留时间2～3h，脱去水中的悬浮物，上清液达标排放。

2.根据权利要求1所述的上流式多相氧化塔处理难生化降解废水工艺方法，其特征在于，所述的工艺流程涉及的设备有上流式多相氧化塔、中和池、脱气池和混凝沉淀池。

3.根据权利要求2所述的上流式多相氧化塔处理难生化降解废水工艺方法，其特征在于，所述的混凝沉淀池，其表面负荷为1～2m³/m²·h。

4.根据权利要求2所述的上流式多相氧化塔处理难生化降解废水工艺方法，其特征在于，所述的上流式多相氧化塔为本工艺专属设备，氧化塔包括有：进水槽、出水管、循环槽、循环管、载体投放口、旋转布水***和固液分离器。在氧化塔顶部有2个与进水槽相通循环水槽，具有2根独立的循环管，循环管的一端和循环槽连接，另一端与布水***相连，循环管上装有抽水泵，氧化塔内投加石英砂载体，形成多相氧化区。