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深度分析 | 高級(jí)氧化芬頓法處理工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放

發(fā)布日期:2018-05-17 作者:濰坊鑫洋化工有限公司 點(diǎn)擊:


 工業(yè)污水如何達(dá)標(biāo)排放一直都是各個(gè)企業(yè)關(guān)心的問(wèn)題。2015年執(zhí)行的新國(guó)標(biāo)要求許多行業(yè)的排放要達(dá)到COD<80mg/L的標(biāo)準(zhǔn),但單純用生物處理難以達(dá)到,其出水溶解性COD 是在130-170mg/L左右。因此,深度處理是形勢(shì)所迫,高級(jí)氧化技術(shù)的應(yīng)用有其必然性。

首先對(duì)當(dāng)下常用的幾種深度處理工藝分析如下:

(1)曝氣生物濾池BAF:投資和運(yùn)行成本低;本質(zhì)仍是生物對(duì)難降解有機(jī)物去除率低,25%以下。

(2)吸附法:處理效果好;吸附劑再生成本高。其中活性炭中有0.05%的炭可再生;K態(tài)吸附劑為3%廢再生液。

(3)膜法:雙膜法代表的“超濾+反滲透”,產(chǎn)水率低;“MBR+反滲透膜”,出水水質(zhì)與常規(guī)生化法接近;“超濾膜+納濾”,氨氮出水高。并且存在濃液處理問(wèn)題,膜通量和膜污染的問(wèn)題。

(4)高級(jí)氧化法:氧化有機(jī)物,最有前景!

1)Fenton法:基礎(chǔ)研究最透徹、工程應(yīng)用最成熟;優(yōu)勢(shì)明顯,反應(yīng)速率快,投資低,運(yùn)行效果好;Fenton的應(yīng)用瓶頸是產(chǎn)泥量大。

2)催化臭氣氧化法:投資較大,但是綠色的工藝。

下面根據(jù)氧化劑不同的使用途徑,介紹其在水處理中的不同作用。

【常用氧化劑】

1. 氧化劑在給水處理領(lǐng)域的應(yīng)用:

(1)消毒:氧化細(xì)胞內(nèi)酶;破壞DNA、RNA物質(zhì);透過(guò)細(xì)胞膜,使之發(fā)生通透性畸變。

(2)給水預(yù)處理:去除色、嗅、味。破壞發(fā)色基團(tuán)中不飽和鍵(芳香基或共軛雙鍵),氧化鐵、錳等顯色離子;氧化水中還原性物質(zhì)。

(3)臭氧-生物活性炭處理:臭氧起破壞大分子和充氧作用,有機(jī)物的降解主要是生物活性炭。

2. 氧化劑在工業(yè)廢水預(yù)處理中的應(yīng)用:

(1)去除酚、氰、硫氰等易氧化的有機(jī)物;

(2)脫色:印染、染料廢水用臭氧氧化法脫色;

(3)烯烴氧化:臭氧可破壞C=C雙鍵轉(zhuǎn)變?yōu)轸驶?/p>

(4)局限性:O3、H2O2等分子態(tài)氧化劑,直接氧化產(chǎn)物為小分子的羧酸、酮和醛類等,不能徹底礦化為CO2、H2O;

(5)O3預(yù)處理參數(shù):停留10-20min;投加量20-50mg/L。

氧化雖然在水處理中有不可磨滅的作用,但并非“氧化”一定可以提高廢水可生化性,還與有機(jī)物種類有關(guān)。如部分氧化,可生化性惡化:如,苯胺、磺胺類;部分氧化,可生化性改善:如,PVA(C2H4O)、腐植酸等。

如果要徹底氧化有機(jī)物,還是要深度處理,其目的與“消毒”、“預(yù)處理”是不同的。大量文獻(xiàn)里對(duì)某一具體有機(jī)物的去除率,往往不是“礦化”率(COD去除率),而是“轉(zhuǎn)化率”。生化能處理出水中大部分有機(jī)物,但O3、H2O2直接氧化困難,氧化程度低,COD去除率僅20%左右。而如果形成·OH的高級(jí)氧化,可大幅度提高其直接氧化的反應(yīng)速率,甚至達(dá)7-9個(gè)數(shù)量級(jí),這就是深度處理的關(guān)鍵,也預(yù)示著形成高級(jí)氧化機(jī)制的重要性。Fenton法是高級(jí)氧化技術(shù)之一,下面就對(duì)其做進(jìn)一步分析介紹。

1. Fenton法:pH值4.0以下、最佳2.8-3.0,H2O2在Fe2+等催化下產(chǎn)生·OH,有極強(qiáng)的氧化能力;

特征:Fe2+同相催化,需中和,酸堿消耗量大,產(chǎn)生大量鐵泥;

理論參數(shù)(摩爾比)Fe2+/H2O2=1:4,H2O2:COD=1-2,pH值2-4;

特點(diǎn):反應(yīng)速率快,有效反應(yīng)時(shí)間20min,即可完成。

2. Fenton法工程運(yùn)用:

FeSO4:H202=4-8,H202:COD=2。注:上式為質(zhì)量比,其中COD指去除的COD量

3. 工業(yè)園區(qū)污水廠Fenton法藥劑使用情況:

水處理成本(藥劑和電耗):約1.65元/M3.水;投資:約1000元/(M3/d.水)。

4. Fenton法產(chǎn)泥量問(wèn)題:

僅形成 FeOOH沉淀,產(chǎn)泥量應(yīng)在0.60kg/M3左右,是城市污水廠產(chǎn)泥量的五倍。若用傳統(tǒng)方法處理法,折合水成本:約1.65元/M3.水。

芬頓法產(chǎn)泥(簡(jiǎn)稱鐵泥)濃縮極為困難,氣浮分離造成鐵泥粘性大、含水率高。污泥熱值低,焚燒困難;屬工業(yè)廢物,不能填埋。污泥的資源化利用,已經(jīng)成為Fenton法應(yīng)用的瓶頸。

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)分析:強(qiáng)氧化環(huán)境、從酸性回調(diào),當(dāng)pH大于3.7時(shí),F(xiàn)e3+形成FeOOH完全沉淀;此時(shí)溶解性COD<70mg/L,故有機(jī)質(zhì)不足0.5%,理論上應(yīng)是有價(jià)值的化工原料。

鐵泥成份實(shí)際分析結(jié)果:鐵28.5%(純 Feooh應(yīng)62.9%);鋅0.114%;銅、鋁、鎘、鉻、鎳、錳、鈷等0.071%;有機(jī)物未測(cè)出。熱值1.83MJ/kg(統(tǒng)計(jì)表明,城市污泥11.85、指南稱初沉污泥15-18MJ/kg)。

5. Fenton法鐵泥的資源化利用途徑:

(1)作為原料利用

1)脫水污泥:脫水過(guò)程投加了大量的石灰和硅藻土,主要成份應(yīng)為:Fe、Ca、Si,通過(guò)煅燒,可生產(chǎn)水泥;

2)純鐵泥:主要成份近自然界纖鐵礦,富鐵礦,是煉鐵的優(yōu)質(zhì)原料,方法也極為簡(jiǎn)單:造粒后成品;

3)FeOOH,是生產(chǎn)Fe2O3顏料重要原料,高溫(400°C)下熱解;

4)稍經(jīng)改變Fenton法后中和過(guò)程,使之形成γ- FEOOH,煤氣脫硫(H2S)的吸附劑,有較大的市場(chǎng)。

(2)水體中磷酸根的吸附劑

Feooh有很強(qiáng)的磷酸根吸附能力,但燒灼時(shí):Feooh→Fe2O3,F(xiàn)e3O4→Fe2O3,F(xiàn)eO,飽和吸附容量為:21.5mg/g。主要是表面絡(luò)合,少量離子交換;吸附速率快;最佳吸附pH范圍是4~10;且形成“鐵磷”,穩(wěn)定性強(qiáng),可用于水體富營(yíng)養(yǎng)化防治。

(3)催化O3鐵基催化劑:

過(guò)渡金屬化合物催化O3,ph中性條件下異相催化,形成·OH;鐵羥基化物(著名:γ- FEOOH1),有較強(qiáng)的催化O3活性;FEOOH其它晶型.OH 是更有效催化劑。

優(yōu)勢(shì)明顯,其材料同質(zhì)Fe(X)/Fe(M);損耗產(chǎn)物Fe3+有益無(wú)害,有助混凝;價(jià)格低廉、來(lái)源廣泛。該發(fā)明zhuanli已授權(quán):污水深度處理芬頓法污泥的資源化利用方法。它的COD去除效果與 Fenton相當(dāng);電耗與 Fenton法藥耗費(fèi)用相當(dāng);產(chǎn)泥量約為Fenton法的1/30。

6. 鐵泥的資源化研究動(dòng)向:

(1)Fenton鐵泥的再生回用系統(tǒng):將 Feooh電解,再次生成Fe2+,用于催化H2O2;原理上不太好電解,可能得不償失。

(2)高效重金屬吸附劑:稍改變Fenton法后中和過(guò)程,形成新型鐵的復(fù)合化合物,多種陰離子結(jié)構(gòu);對(duì)各類重金屬離子有極好吸附性能。

濰坊鑫洋化工有限公司專業(yè)從事于溴化聚苯乙烯_四溴苯酐_四溴苯酐二醇的研發(fā),生產(chǎn)和銷售。

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