一种用于难降解有机废水处理的光芬顿工艺的制作方法

1.本发明涉及高难工业废水处理技术领域，具体来说，涉及一种用于难降解有机废水处理的光芬顿工艺。


背景技术：

2.芬顿氧化是指芬顿试剂（由亚铁离子与过氧化氢组成的均相液体体系）在酸性条件下生成羟基自由基，破坏有机物结构、最终氧化分解有机物的过程。芬顿氧化法主要适用于含有难降解有机物废水的处理，如造纸工业废水、染整工业废水、煤化工废水、石油化工废水、精细化工废水、发酵工业废水、垃圾渗滤液等废水及工业园区集中废水处理厂废水等的处理。芬顿氧化法废水处理工程工艺流程主要包括调酸、催化剂混合、氧化反应、中和、固液分离、药剂投配及污泥处理系统。
3.芬顿法是一种均相反应，反应速率快，在很多工业废水处理领域中都具有应用潜力，但是其技术本身存在的弊端限制了其进一步的推广应用，如：（1）芬顿工艺矿化度低，cod达到一定的去除率后，无法进一步去除。
4.（2）芬顿工艺中h2o2的利用率不高，不能充分矿化有机物；（3）以fe
2+
为催化剂使h2o2产生
•
oh及oh-，但同时也伴随大量污泥fe(oh)3产生需要做额外处理，增加处理费用成本；（4）催化剂fe
2+
在反应过程中会转化为fe
3+
，传统芬顿无法实现催化剂的循环或重复利用，铁盐消耗量大，铁泥产生量多。
5.（5）水质、水量波动较大时，采用芬顿技术很难保证稳定达标，且当h2o2与硫酸亚铁的投加量与比例控制不好或三价铁不沉淀时，容易导致废水返色，呈现微黄色或黄褐色。
6.（6）现有搅拌方式比较单一，用机械搅拌能耗大、设备易腐蚀，用曝气搅拌常规曝气盘易堵塞，运行维护工作量大。


技术实现要素：

7.针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种用于难降解有机废水处理的光芬顿工艺，能够克服现有技术方法的上述不足。
8.为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种用于难降解有机废水处理的光芬顿工艺，包括以下步骤：s1: 原水提升或自流至调节池，调整ph值为3-5，然后进入高效混合池；s2: 在高效混合池内，药剂与废水在旋流曝气搅拌的作用下，充分混合以提升传质效率，然后进入氧化反应区；s3:在氧化反应区内采用多点投加方式均匀混合药剂，氧化反应区内的二价铁离子fe
2+
和h2o2之间的链反应催化生成
•
oh，将废水中有机污染物进行断链、开环形成小分子有机物或直接矿化为co2和h2o来降低有机物含量；s4: 氧化反应完成后，大部分的二价铁离子fe
2+
已转化为三价铁离子fe
3+
，经过回
流系统，流经uv光催化反应器；s5:在uv光催化反应器的uv高强光量子的激发下，uv光催化反应器内的三价铁离子fe
3+
重新转化为二价铁离子fe
2+
，再返回步骤s2重复利用；s6: 在重复催化、氧化反应之后，废水经过废水中和区中和后进入到高密度沉淀池进行固液分离，最终出水达标排放。
9.进一步地，高效混合池、氧化反应区和废水中和区均采用旋流曝气搅拌的方式进行充分反应。
10.进一步地，步骤s4中，回流系统的回流比在50%-200%范围内可调。
11.进一步地，所述高效混合池内混合了新加的硫酸亚铁以及回流重复利用的亚铁，其中硫酸亚铁的回流重复利用率是随所述uv光催化反应器的剂量及回流量变化的。
12.进一步地，所述uv光催化反应器设置在氧化反应池的顶部或侧面，通过进水管路和回流管路与氧化反应区的氧化反应池动态连接。
13.进一步地，在原水进行反应、混合、中和的各个工序中均设置了在线ph、在线opr监测系统，用于自动调整加药量和系统的闭环控制。
14.进一步地，步骤s5中，vu光催化反应器的回流水引自氧化反应区末端，回流至氧化反应区最前端或氧化反应区不同的反应阶段。
15.本发明的有益效果：通过将光引进芬顿试剂从而解决了芬顿反应过程中铁盐消耗量大和污泥产生量大的问题；经过重复利用回流铁离子，高效混合池中铁盐投加量减少了60-80%，因而以氢氧化铁为主要成分的化学污泥产量也相应减少了60-80%，极大地减少了药剂费用和污泥处理处置费用；通过采用旋流曝气搅拌的方式，防堵塞、不结垢，使用寿命长，运维简单；且本发明整个流程不采用任何固态催化剂，有效避免了催化剂流失、失活、堵塞等风险；同时利用中压紫外灯的辐射作用，提升了芬顿反应的矿化度，可大幅提升cod去除效率，且反应过程更稳定，抗冲击负荷能力强。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是根据本发明实施例所述的用于难降解有机废水处理的光芬顿工艺的工艺流程示意图。
18.图2是根据本发明实施例所述的用于难降解有机废水处理的光芬顿工艺的并联了2套废水处理系统的平面图。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围，为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技
术方案进行详细说明。
20.如图1所示，根据本发明实施例所述的用于难降解有机废水处理的光芬顿工艺，步骤包括：首先，原水经提升或自流至调节池，调整ph值为3-5，然后进入高效混合池；s2: 在高效混合池内，药剂、废水以及回流液在旋流曝气搅拌的作用下，充分混合以提升传质效率、减少铁盐投加量，然后进入氧化反应区；所述高效混合池内混合了新加的硫酸亚铁以及回流重复利用的亚铁，其中硫酸亚铁的回流重复利用率是随所述uv光催化反应器的剂量及回流量变化的。
21.在氧化反应区内采用多点投加方式均匀混合药剂，氧化反应区内的二价铁离子fe
2+
和h2o2之间的链反应催化生成
•
oh，将废水中有机污染物进行断链、开环形成小分子有机物或直接矿化为co2和h2o来降低有机物含量；氧化反应完成后，大部分的二价铁离子fe
2+
已转化为三价铁离子fe
3+
，经过回流系统，流经uv光催化反应器；步骤s4中，回流系统的回流比在50%-200%内为可调范围；所述uv光催化反应器设置在氧化反应池的顶部或侧面，通过进水管路和回流管路与氧化反应区的氧化反应池动态连接。
22.通过把光uv引进芬顿试剂中，可以克服普通芬顿试剂的缺点，也称为光芬顿、光助芬顿法或uv
‑ꢀ
fenton法，但并不是普通芬顿与uv或 h2o2的简单组合，核心在于，在uv光催化反应器的uv高强光量子的激发下，uv光催化反应器内的三价铁离子fe
3+
重新转化为二价铁离子fe
2+
，光还原产生的fe
2+
继续与h2o2反应，使
•
oh产率增加，加速有机物的分解速率，此外，紫外线和fe
2+
对h2o2的催化分解存在协同效应，即h2o2分解速率远大于fe
2+
或紫外线催化h2o2分解速率的简单加和，这一方面是在光催化作用下，部分fe
3+
可以转化为fe
2+
，另外铁的某些络合物在紫外线作用下会生成羟基自由基：fe
3+aq
+ h2o
2 + h2o +hv→
fe
2+aq + h3o
+ + ho2•‑
，fe(oh)
2+ +hv→
fe
2+
+
·
oh，fe(roh)
2+ +hv→
fe
2+
+ h
+
+
·
or；光还原产生的fe
2+
继续与h2o2反应，使
·
oh产率增加，加速有机物的分解，再返回步骤s2重复利用，形成一个闭路循环和控制。其中，所述vu光催化反应器的回流水引自氧化反应区末端，回流至氧化反应区最前端或氧化反应区不同的反应阶段。
23.在重复催化、氧化反应之后，废水经过废水中和区中和后进入到高密度沉淀池进行固液分离，最终出水达标排放。
24.另外，在原水进行反应、混合、中和的各个工序中均设置了在线ph、在线opr监测系统，用于自动调整加药量和系统的闭环控制。高效混合池、氧化反应区和废水中和区均采用旋流曝气搅拌的方式进行充分反应。
25.如图2所示，本技术光芬顿工艺系统，其进水可以是提升泵提升或自流进水，出水也可以是通过提升泵提升或自流，以项目实际高程设计为宜，在实际应用上可以是单独的一套处理系统，也可以如图2使用2套及以上的并联系统，进行有机废水的处理。
26.传统芬顿技术工艺的流程中，进水只经过了调节池调节ph值、混合池、氧化反应区、中和区以及固液分离这些处理步骤最后出水排放；而本发明通过在混合池加入了回流重复利用的亚铁，从而减少铁盐投加量，在各个工序通过旋流曝气搅拌的方式实现药剂高效均匀混合；并将污水中有机污染物进行断链、开环等，形成小分子有机物或直接矿化为
co2和h2o，降低有机物含量；在该uv光催化反应器内通过特殊结构设计，克服了芬顿试剂透光率低会影响紫外光穿透性的难题。
27.并且，光芬顿技术（photo-fenton）法是目前最为成熟且效率最高的是uv-fenton，有机物在紫外线作用下可部分降解，降解效率更高，因为通过传统芬顿法因fe
3+
等物质的积累，会不断引发副反应，并阻碍自身的正向反应。其中，fe
3+
和fe
2+
能保持良好的循环反应，提高了传统芬顿试剂的效率；紫外光和fe
2+
对h2o2催化分解存在协同效应，这主要是由于铁的某些羟基络合物可发生光敏化反应生成
•
oh所致；能够使有机物矿化程度更充分，大幅提升铁离子的利用率，其重复利用率达60%以上；通过回流重复利用使铁盐投加量和污泥产量较传统芬顿均降低，节省了运行成本；相比较下光芬顿法需要更少的化学助剂，所以其运行成本更低；通过配套旋流曝气器作为底部曝气搅拌方式，即节约了能耗，还提升了搅拌效率。
28.综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过将光引进芬顿试剂从而解决了芬顿反应过程中铁盐消耗量大和污泥产生量大的问题；经过重复利用回流铁离子，高效混合池中铁盐投加量减少了60-80%，因而以氢氧化铁为主要成分的化学污泥产量也相应减少了60-80%，极大地减少了污泥处理处置费用；通过采用旋流曝气搅拌的方式，防堵塞、不结垢，使用寿命长，运维简单；且本发明整个流程不采用任何固态催化剂，有效避免了催化剂流失、失活、堵塞等风险；同时利用中压紫外灯的辐射作用，提升了芬顿反应的矿化度，可大幅提升cod去除效率，且反应过程更稳定，抗冲击负荷能力强。
29.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。