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經驗分享|如何運用Fenton法處理高難度廢水
* 來源 : * 作者 : admin * 發表時間 : 2017-03-13 * 瀏覽 : 187

隨著工業的快速發展,一些難降解高濃度有機廢水成為污水處理的難點之一;在不斷探索中,高級氧化技術興起,通常認為凡反應涉及水中羥基自由基的氧化過程即為高級氧化過程,其根據自由基產生方式和反應條件分為多類,熟知的有臭氧氧化、光化學氧化、過氧化氫氧化、濕式催化氧化、電化學氧化等?,F在簡單分享Fenton法有關知識,供參考交流。

一、芬頓法基礎概覽

對于芬頓法的基本概念想必大家也都略知一二,普通芬頓法即以亞鐵鹽作為催化劑與雙氧水進行氧化反應用以處理廢水。其反應機理如下:

其中第二個方程式是一個快速反應,除產生羥基自由基之外,還可生成另一種自由基HO2˙,反應中Fe2+起激發和傳遞作用。

對于芬頓法,影響反應效果與速率的因素有反應物本身的特性、H2O2的劑量、Fe2+的濃度、pH值、反應時間及溫度等。反應物結構的不同,使其與H2O2反應的難易程度有絕對關系;Fe2+濃度則影響反應時間的長短。因此,相關學者提出芬頓法的pH值一般約控制在2-4之間,一般反應在室溫下進行即可。

在利用芬頓法進行廢水處理時,硫酸亞鐵與雙氧水的投加順序會影響到廢水的處理效果。一般先通過正交實驗得出硫酸亞鐵與雙氧水的投加比例。再按照先調pH值,投加硫酸亞鐵,再投加雙氧水,待反應一段時間后再進行加堿(如氫氧化鈉)回調pH值的步驟進行,回調之后最好加些絮凝劑。

某造紙廢水Fenton法深度處理流程

在雙氧水與硫酸亞鐵配比上十分關鍵,若H2O2投加太多會造成氧化劑的浪費,亦會使污泥出現上浮,Fe2+投加過量,污泥則不易混凝,也會發生返色現象。

Fenton工藝主要用于生物方式無法延續處理的有COD處理需求的廢水。該法可廣泛應用于電鍍、造紙、印染等行業的廢水預處理及深度處理中,但由于廢水特性不同,亦或同一類型廢水因其他因素的不同,故兩者的投加比例需要通過實驗加以確定。水世界通過查閱相關資料獲悉,在芬頓反應中,理論上通常按雙氧水:COD(質量比)=1:1比例,硫酸亞鐵與雙氧水的投加比例則需要依據實際情況通過正交實驗確定。

二、技術發展

通過查閱相關文獻獲悉,由于普通芬頓法存在過氧化氫的利用率低、有機物礦化不充分的缺陷,所以類芬頓法開始逐步發展。研究者將紫外線或可見光引入了標準的芬頓體系中,可大大提高其對有機物的處理效率,這一方法稱作光-芬頓法。

電-芬頓法即在電解槽中通過電解反應生成H2O2或Fe2+,以此形成芬頓試劑,該法綜合了電化學反應和芬頓氧化,充分利用了二者的氧化能力。

此外,超聲—芬頓法(將超聲波技術與芬頓法相結合),微波—芬頓法也在研究當中。

芬頓法在難降解廢水處理、脫色和中水回用中具有較大優勢,但也存在污水系統結垢較嚴重、處理成本高,H2O2有一定安全隱患等問題。

三、實際應用及經驗分享

看了上面那么多的理論內容,下面看看使用過芬頓法處理廢水的從業人員都有哪些經驗分享吧…

1、工程現場照片

先來看幾張實際工程應用中的圖片

圖1和圖2為處理10萬噸/天的制漿污水,工藝為預處理+生物處理+Fenton排放。Fenton出水一部分再回生物系統以降低運行成本。處理后Fenton晶體直接回到亞鐵供應商再做亞鐵;污泥目前和初沉污泥混合作肥料。

實際操作中回流的目的有兩個:

一是Fenton出水pH較低,可以降低進Fenton水的pH,減少亞鐵用量。

二是COD低和高用藥比例本身不一樣,而不是完全看COD總量,要看難易程度。該廢水在Fenton本體設備中停留20-25min。

圖1 Fenton法主體設備

相關管路采用UPVC或其它材質(主要看要求標準和經濟實力而定),雙氧水采用304就好,如果有意將雙氧水濃度提高降低運費,可將少量的雙氧水管路用316。

圖2 主體設備配管

下圖為某廢水應用芬頓法現場照片

2、經驗分享

pH值在現場操作中喜歡控制在3-3.5,反應時間控制在30min,加藥量一般根據進水COD投加。攪拌方式有流化床,有回流攪拌。結果的判斷,一般各個床體取樣燒杯定性實驗。當然,在現場久了看床體水的顏色基本就確定該怎么調整了;ORP現場300-500mV都有。

反應池結構很重要,所接觸的箱體式芬頓反應器,計算加藥體積起到稀釋的作用后,芬頓去除率很低。能達到預期效果的還是以密封罐體式居多,可能與污水、藥劑混合方式,藥劑被空氣氧化有關。

3、問題答疑

問題1:剛接觸芬頓,現在有兩問題請教。

1、如何控制雙氧水的添加量,因為來的水質不是很固定,COD12000-7000mg/L,如何才能做到不過量呢?

2、反應器里面采用了曝氣 ,應該是攪拌的作用吧, 但是一開曝氣 就會產生大量的泡沫, 原因是雙氧水過量釋放的氧氣嗎,該如何解決?

答:投加量需要通過反復實驗確定一個相對保守的量,然后在現場操作時進行微調。因為原水水質不明,雙氧水加多的確會產生很多泡沫;同樣在不曝氣攪拌的情況下,表面依然會有泡沫。

對于泡沫問題,如果小試做好,可基本解決;如果泡沫仍然這樣,可以關閉曝氣看下,關閉曝氣是為了看雙氧水是否過量,然后再開啟曝氣進行比較;通過比較若雙氧水不過量,是曝氣問題,那么建議換一種混勻方式,如水力攪拌或改動水流又或加些藥劑,再或對某些物質進行預處理(亞鐵為綠色泡沫,鐵離子為紅色泡沫均可做參考)。

問題2:芬頓法中調酸和調堿各用的什么試劑呢?產生的污泥如何處理?

答:調酸可用硫酸,鹽酸易揮發;調堿用液堿最好,產污泥少;芬頓反應產生的污泥,可以濃縮后脫水,首選板框壓濾機。

問題3:用芬頓法處理噴漆廢水,在最后用NaOH中和與絮凝劑PAM絮凝的過程中廢水的顏色和沉淀物的顏色是怎樣的?pH值大概調到多少?

答:一般都是廢水上清液,微黃清。泥墨綠或紅泥色。建議pH不低于8

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