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如何运用Fenton法处理高难度废水

http://www.water.hc360.com2017年03月09日09:36 来源:水世界T|T

    慧聪水工业网 随着工业的快速发展,一些难降解高浓度有机废水成为污水处理的难点之一;在不断探索中,高级氧化技术兴起,通常认为凡反应涉及水中羟基自由基的氧化过程即为高级氧化过程,其根据自由基产生方式和反应条件分为多类,熟知的有臭氧氧化、光化学氧化、过氧化氢氧化、湿式催化氧化、电化学氧化等。现在简单分享Fenton法有关知识,供参考交流。

    一、芬顿法基础概览

    对于芬顿法的基本概念想必大家也都略知一二,普通芬顿法即以亚铁盐作为催化剂与双氧水进行氧化反应用以处理废水。其反应机理如下:

芬顿

    其中第二个方程式是一个快速反应,除产生羟基自由基之外,还可生成另一种自由基HO2˙,反应中Fe2+起激发和传递作用。

    对于芬顿法,影响反应效果与速率的因素有反应物本身的特性、H2O2的剂量、Fe2+的浓度、pH值、反应时间及温度等。反应物结构的不同,使其与H2O2反应的难易程度有绝对关系;Fe2+浓度则影响反应时间的长短。因此,相关学者提出芬顿法的pH值一般约控制在2-4之间,一般反应在室温下进行即可。

    在利用芬顿法进行废水处理时,硫酸亚铁与双氧水的投加顺序会影响到废水的处理效果。一般先通过正交实验得出硫酸亚铁与双氧水的投加比例。再按照先调pH值,投加硫酸亚铁,再投加双氧水,待反应一段时间后再进行加碱(如氢氧化钠)回调pH值的步骤进行,回调之后最好加些絮凝剂。

某造纸废水Fenton法深度处理流程

某造纸废水Fenton法深度处理流程

    在双氧水与硫酸亚铁配比上十分关键,若H2O2投加太多会造成氧化剂的浪费,亦会使污泥出现上浮,Fe2+投加过量,污泥则不易混凝,也会发生返色现象。

    Fenton工艺主要用于生物方式无法延续处理的有COD处理需求的废水。该法可广泛应用于电镀、造纸、印染等行业的废水预处理及深度处理中,但由于废水特性不同,亦或同一类型废水因其他因素的不同,故两者的投加比例需要通过实验加以确定。水世界通过查阅相关资料获悉,在芬顿反应中,理论上通常按双氧水:COD(质量比)=1:1比例,硫酸亚铁与双氧水的投加比例则需要依据实际情况通过正交实验确定。

    二、技术发展

    通过查阅相关文献获悉,由于普通芬顿法存在过氧化氢的利用率低、有机物矿化不充分的缺陷,所以类芬顿法开始逐步发展。研究者将紫外线或可见光引入了标准的芬顿体系中,可大大提高其对有机物的处理效率,这一方法称作光-芬顿法。

    电-芬顿法即在电解槽中通过电解反应生成H2O2或Fe2+,以此形成芬顿试剂,该法综合了电化学反应和芬顿氧化,充分利用了二者的氧化能力。

    此外,超声—芬顿法(将超声波技术与芬顿法相结合),微波—芬顿法也在研究当中。

    芬顿法在难降解废水处理、脱色和中水回用中具有较大优势,但也存在污水系统结垢较严重、处理成本高,H2O2有一定安全隐患等问题。

    三、实际应用及经验分享

    看了上面那么多的理论内容,下面看看使用过芬顿法处理废水的从业人员都有哪些经验分享吧…

    1、工程现场照片

    先来看几张实际工程应用中的图片

    图1和图2为处理10万吨/天的制浆污水,工艺为预处理+生物处理+Fenton排放。Fenton出水一部分再回生物系统以降低运行成本。处理后Fenton晶体直接回到亚铁供应商再做亚铁;污泥目前和初沉污泥混合作肥料。

    实际操作中回流的目的有两个:

    一是Fenton出水pH较低,可以降低进Fenton水的pH,减少亚铁用量。

    二是COD低和高用药比例本身不一样,而不是完全看COD总量,要看难易程度。该废水在Fenton本体设备中停留20-25min。

图1:Fenton法主体设备

图1:Fenton法主体设备

    相关管路采用UPVC或其它材质(主要看要求标准和经济实力而定),双氧水采用304就好,如果有意将双氧水浓度提高降低运费,可将少量的双氧水管路用316。

图2主体设备配管

图2:主体设备配管

    下图为某废水应用芬顿法现场照片

某废水应用芬顿法现场照片

某废水应用芬顿法现场照片

某废水应用芬顿法现场照片

    2、经验分享

    pH值在现场操作中喜欢控制在3-3.5,反应时间控制在30min,加药量一般根据进水COD投加。搅拌方式有流化床,有回流搅拌。结果的判断,一般各个床体取样烧杯定性实验。当然,在现场久了看床体水的颜色基本就确定该怎么调整了;ORP现场300-500mV都有。

    反应池结构很重要,所接触的箱体式芬顿反应器,计算加药体积起到稀释的作用后,芬顿去除率很低。能达到预期效果的还是以密封罐体式居多,可能与污水、药剂混合方式,药剂被空气氧化有关。

    3、问题答疑

    问题1:刚接触芬顿,现在有两问题请教。

    1、如何控制双氧水的添加量,因为来的水质不是很固定,COD12000-7000mg/L,如何才能做到不过量呢?

    2、反应器里面采用了曝气,应该是搅拌的作用吧,但是一开曝气就会产生大量的泡沫,原因是双氧水过量释放的氧气吗,该如何解决?

    答:投加量需要通过反复实验确定一个相对保守的量,然后在现场操作时进行微调。因为原水水质不明,双氧水加多的确会产生很多泡沫;同样在不曝气搅拌的情况下,表面依然会有泡沫。

    对于泡沫问题,如果小试做好,可基本解决;如果泡沫仍然这样,可以关闭曝气看下,关闭曝气是为了看双氧水是否过量,然后再开启曝气进行比较;通过比较若双氧水不过量,是曝气问题,那么建议换一种混匀方式,如水力搅拌或改动水流又或加些药剂,再或对某些物质进行预处理(亚铁为绿色泡沫,铁离子为红色泡沫均可做参考)。

    问题2:芬顿法中调酸和调碱各用的什么试剂呢?产生的污泥如何处理?

    答:调酸可用硫酸,盐酸易挥发;调碱用液碱最好,产污泥少;芬顿反应产生的污泥,可以浓缩后脱水,首选板框压滤机

    问题3:用芬顿法处理喷漆废水,在最后用NaOH中和与絮凝剂PAM絮凝的过程中废水的颜色和沉淀物的颜色是怎样的?pH值大概调到多少?

    答:一般都是废水上清液,微黄清。泥墨绿或红泥色。建议pH不低于8

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责任编辑:童志威

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