公布日：2023.05.09
申请日：2023.04.10
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/78(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/56(2023.01)N;C02F101/14(2006.01)N;
C02F1/48(2023.01)N
摘要
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种Fenton深度处理废水的方法，通过磁化条件下臭氧预氧化，随后亚铁催化过氧化氢二次氧化，结合碳酸盐预调节pH后络合除氟的Fenton工艺，对生化处理出水进行综合性深度处理，具有药剂消耗少，脱色效果好，一次性去除多种污染物，无需设置多级深度处理装置，降低废水深度处理建设费用等优点，同时产泥量低，减轻废水化学污泥处理处置负担。
权利要求书
1.一种Fenton深度处理废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）将废水调节pH至酸性，制得酸化废水；2）向步骤1）制得的酸化废水在外加磁场条件下通入臭氧，搅拌混合，持续反应15~30min后，制得一次氧化废水；3）将步骤2）制得的一次氧化废水中加入亚铁盐，搅拌混合，制得预混废水；4）向步骤3）制得的预混废水中加入过氧化氢，搅拌混合，继续在外加磁场条件下持续反应30~45min，制得二次氧化废水；5）向步骤4）制得的二次氧化废水中曝气，并加入碳酸盐调节废水pH至5~6，制得预中和废水；6）向步骤5）制得的预中和废水中加入络合除氟剂，并投入磁粉，搅拌混合，持续反应10~20min，制得络合反应废水；7）向步骤6）制得的络合反应废水中加入碱液，搅拌混合，调节络合反应废水pH至6~7，并在搅拌条件下持续反应10~15min，制得二次中和废水；8）向步骤7）制得的二次中和废水中加入助凝剂，搅拌混合后沉淀分离，上清液即为净化后废水；9）步骤8）中沉淀分离出的含铁污泥，分离回收磁粉后，剩余污泥经压滤外排处理。
2.根据权利要求1所述的Fenton深度处理废水的方法，其特征在于，所述步骤1）中pH调节所用酸为硫酸和/或盐酸。
3.根据权利要求1所述的Fenton深度处理废水的方法，其特征在于，所述步骤1）中酸化废水的pH为3~6。
4.根据权利要求1所述的Fenton深度处理废水的方法，其特征在于，所述步骤2）中通入臭氧流量为10~100mL/min。
5.根据权利要求1所述的Fenton深度处理废水的方法，其特征在于，所述步骤3）中亚铁盐包括硫酸亚铁、氯化亚铁；所述步骤3）中投加亚铁盐后预混废水中Fe2+浓度为0.7~3.6mmol/L。
6.根据权利要求1所述的Fenton深度处理废水的方法，其特征在于，所述步骤2）、步骤4）中外加磁场为电磁场或永磁体磁场；所述外加磁场的磁场强度不低于3000Gs。
7.根据权利要求1所述的Fenton深度处理废水的方法，其特征在于，所述步骤4）中过氧化氢溶液质量分数为20~30%，投加过氧化氢后Fe2+与H2O2的摩尔比为1:（1.1~1.5）。
8.根据权利要求1所述的Fenton深度处理废水的方法，其特征在于，所述步骤5）碳酸盐为碳酸钠和/或碳酸氢钠水溶液。
9.根据权利要求1所述的Fenton深度处理废水的方法，其特征在于，所述步骤6）中络合除氟剂为含Al3+絮凝剂；所述步骤6）中络合除氟剂投加量为0.05~0.50g/L。
10.根据权利要求1所述的Fenton深度处理废水的方法，其特征在于，所述步骤7）中，所述碱液包括氢氧化钠、氢氧化钙；所述步骤8）中助凝剂为PAM。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种Fenton深度处理废水的方法。
本发明解决的技术问题之一是提高废水色度及难降解有机物的去除率，降低产泥量。本发明解决的技术问题之二是提高废水总磷、悬浮物及氟化物去除率，提高絮凝沉淀效率，增强絮体沉淀性能。
本发明提供的Fenton深度处理废水的方法，包括如下步骤：
1）将废水调节pH至酸性，制得酸化废水；
2）向步骤1）制得的酸化废水在外加磁场条件下通入臭氧，搅拌混合，持续反应15~30min后，制得一次氧化废水；
3）将步骤2）制得的一次氧化废水中加入亚铁盐，搅拌混合，制得预混废水；
4）向步骤3）制得的预混废水中加入过氧化氢，搅拌混合，继续在外加磁场条件下持续反应30~45min，制得二次氧化废水；
5）向步骤4）制得的二次氧化废水中曝气，并加入碳酸盐调节废水pH至5~6，制得预中和废水；
6）向步骤5）制得的预中和废水中加入络合除氟剂，并投入磁粉，搅拌混合，持续反应10~20min，制得络合反应废水；
7）向步骤6）制得的络合反应废水中加入碱液，搅拌混合，调节络合反应废水pH至6~7，并在搅拌条件下持续反应10~15min，制得二次中和废水；
8）向步骤7）制得的二次中和废水中加入助凝剂，搅拌混合后沉淀分离，上清液即为净化后废水；
9）步骤8）中沉淀分离出的含铁污泥，经高剪机及磁分离器分离回收磁粉后，剩余污泥经压滤外排处理。
所述废水为常规生化处理后的出水。
所述废水的指标为：CODCr含量为60~800mg/L，色度为20~400倍，氟化物含量为2~20mg/L。
优选的，所述废水中总磷含量为0.5~50mg/L。
所述步骤1）中pH调节所用酸为硫酸和/或盐酸，优选的，所用酸为硫酸。
所述步骤1）中废水pH调节至3~6，优选的，调节pH至4.5~5.2。
所述步骤2）中通入臭氧流量为10~100mL/min，优选的，所述步骤3）中臭氧流量为20mL/min。
所述步骤3）中亚铁盐包括硫酸亚铁、氯化亚铁，优选的，所述亚铁盐为硫酸亚铁。
所述步骤3）中亚铁盐溶液浓度为0.4~0.8mol/L，投加后预混废水中Fe2+浓度为0.7~3.6mmol/L，优选的，所述Fe2+浓度为1.4~2.5mmol/L。
所述步骤2）、步骤4）中外加磁场为电磁场或永磁体磁场，优选的，所述磁场为永磁体产生的磁场，且磁场强度不低于3000Gs。
所述步骤4）中过氧化氢溶液质量分数为20~30%，投加过氧化氢后Fe2+与H2O2的摩尔比为1:（1.1~1.5），优选的，所述步骤4）中Fe2+与H2O2的摩尔比为1:（1.2~1.41）。
所述步骤5）碳酸盐为碳酸钠和/或碳酸氢钠水溶液，采用碳酸盐调节pH不仅可以通过自身的碱性调节废水的pH，同时还能产生二氧化碳，通过微曝气加速H2O2的去除。
优选的，所述步骤5）中碳酸盐为碳酸钠水溶液，且pH调节至5~5.5。当pH过高时，碳酸盐投加量较大，成本较高；但pH过低时，无法达到除氟剂的投加条件。
所述步骤6）中络合除氟剂为含Al3+絮凝剂，优选的，所述络合除氟剂为硫酸铝。
所述步骤6）中络合除氟剂投加量为0.05~0.50g/L，优选的，所述络合除氟剂投加量为0.15~0.30g/L。
步骤7）中，所述碱液包括氢氧化钠、氢氧化钙。
优选的，所述步骤7）中调节络合反应废水pH至6.2~6.8。本发明通过步骤5）及步骤7）二次调碱过程调节pH，既不会影响除氟剂的作用效果，又减少了碱液用量，从而减少产泥量。
所述步骤8）中助凝剂为PAM，优选的，所述助凝剂投加量为1~2g/m3。
本发明的作用原理如下：1、臭氧与Fenton反应联合作用：在pH较低的条件下，臭氧的直接氧化对疏水性组分的去除作用较为显著，而后续H2O2产生羟基自由基氧化对亲水性组分氧化效果较为显著，因此采用两种氧化方式协同作用，能够更为全面的氧化难降解溶解性有机物。2、磁场与氧化反应协同作用：外加磁场能够促进羟基自由基的产生，同时提高分子碰撞速率，提高臭氧直接氧化与Fenton氧化的效率，达到降低药剂消耗、减少污泥产生的效果。3、采用二次调碱，耦合除氟剂的络合除氟作用，避免了多系统串联，简化工艺步骤，同时达到去除废水中色度、有机物、总磷、氟化物等多种污染物的作用。4、采用磁絮凝能够强化沉淀性能，提高废水悬浮物的去除效率，同时进一步压缩絮体，降低含水率，减少产泥量。
相较于现有处理技术，本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的Fenton深度处理废水的方法，针对废水经常规生化处理后，仍含有的难降解有机物、总磷、色度及氟化物的问题，利用Fenton深度处理废水的方法一次性去除多种污染物，无需设置多级深度处理装置，降低废水深度处理建设费用。
2.本发明采用的Fenton深度处理技术，包括外加磁场条件下臭氧预氧化，有效降低了废水中的难降解有机物含量，同时脱色效果明显，并且能够显著降低后续氧化剂过氧化氢的投加量，降低产泥量，减轻废水化学污泥处理处置负担。
3.本发明采用的曝气条件下碳酸盐预中和步骤，通过优化反应条件达到总磷、氟化物的强化絮凝去除条件，改进了Fenton氧化法无法去除氟化物的缺点；同时，采用曝气条件下投加碳酸盐形式预调节pH，减少残留H2O2对出水COD的影响，同时与常规碱液调节pH相比产泥量大幅度缩减。
4.本发明采用的磁絮凝装置辅助沉淀，为强化絮凝进一步压缩产泥含水率，减少产泥体积，后续磁粉回收后进一步降低干泥产量，减轻水厂后续污泥处理处置负担。
（发明人：洪卫;谭心;张增国;梁世华;庄会栋;潘兴朋;王红燕;洪光波;李华;于长伟;孙龙;焦富瑞;张旺;王彬;王志慧）
