电镀废水处理制药污水处理--芬顿催化氧化技术在处理处理高难度废水中的应用
 

氧化催化流程及示意图
 

　　催化氧化塔催化氧化是目前处理高浓度、难降解有机废水的**技术，该技术的特点是氧化剂在研制的高氧化活性及高稳定催化剂的作用下，达到多相催化氧化的目的，有效的降解废水中的难降解污染物质。反应无须在高温、高压下进行，在通常条件下即可达到反应要求，获得很高的氧化处理效率。在反应器中，废水中的污染物和氧化剂分子扩散到催化剂表面的活性中心，然后污染物和氧化剂分子在催化剂表面上发生催化氧化反应。氧化反应后原来较难处理脂肪烃、多环芳烃、多环芳香化合物等降解为易于生化的小分子化合物，COD去除效果明显，色度可显著降低，B/C大大提高，可再附以常规的物化或生物处理手段。
 

　　芬顿(Fenton)法作为废水处理技术，利用Fe2+和H2O2之间的链反应催化生成具有强氧化性的羟基自由基(·OH)，可氧化各种有毒和难降解的有机化合物，针对高浓度难生物降解废水处理，可作为生物前处理以改善水质，提升废水的可生化性，为后续的深度处理创造有利条件。特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水如垃圾渗滤液的深度处理。
 

　　芬顿流化床反应器，又称为芬顿氧化塔、芬顿反应塔，是进行芬顿反应对废水进行氧化的必要设备。我司在传统芬顿反应塔的基础上，研发了具有技术的芬顿流化床反应器，本设备利用流体化床方式使芬顿法所产生的Fe3+大部分以结晶或沉淀附着在流化床芬顿载体表面，可大幅减少传统芬顿法的加药量产生的化学污泥量(H2O2加入量减少10%～20%，Fe2+加入量减少50%～70%，污泥量减少40%～50%)，同时在载体表面形成的铁氧化物具有异相催化效果，而流化床技术也促进了化学氧化反应速率及传质效应，使COD的去除率有效提升10%～20%，处理运行费用节省30%～50%。
 

　　过氧化氢催化氧化
 

　　催化氧化法的种类很多，zui常用的是过氧化氢氧化法。
 

　　过氧化氢在氧化消毒试剂中具有特殊的地位，因为它除了强的氧化作用外也具有还原性，而且在水溶液中形成过氧羟基可是许多污染物迅速水解。过氧化氢可用于有毒废弃物的氧化破坏、废水的消毒、除味，可以满意地解决许多废液问题。H2O2的特点是在较宽的pH值范围内具有高的反应活性，不产生有毒的反应产物，另外它比其它氧化剂稳定的多。
 

　　过氧化氢与亚铁离子结合形成的Fenton试剂，具有*的氧化能力，对于许多种类的有机物都是一种有效的氧化剂。开发Fenton试剂在工业废水处理中的应用，国内外已进行了广泛的研究。Fenton试剂特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水的氧化处理。
 

　　Fenton试剂之所以具有非常强的氧化能力，是由于过氧化氢在催化剂铁等存在时，能生成氢氧自由基(·OH)。氢氧自由基比其他一些常用的氧化剂具有更高的氧化电极电位，因此·OH是一种很强的氧化剂，另外氢氧自由基具有很高的电负性或亲电子性，其电子亲和能力为569.3kJ，容易进攻高电子云密度点，这就决定了·OH的进攻具有一定的选择性。
 

　　催化臭氧化
 

　　催化臭氧化技术是近年发展起来的一种新型的在常温常压下将那些难以用臭氧单独氧化或降解的有机物氧化的方法，同其他氧化技术(如O3/H2O2、UV/O3、UV/H2O2、UV/H2O2/O3、TiO2/UV和CWAO等)一样，也是利用反应过程中产生的大量强氧化性自由基(羟基自由基)来氧化分解水中的有机物从而达到水质净化。羟基自由基非常活泼，与大多数有机物反应时速率常数通常为106～109M-1
 

　　可作为催化剂的有：铜系列催化剂、三氧化二铝基催化剂、锐钛矿和绿坡缕石基催化剂、金属钌负载在二氧化铈(200m2/g)上作催化剂、过渡金属
 

　　催化臭氧化对水中有机物去除率较单独吸附和单独臭氧化之和还要高，而且消耗的臭氧量也大为减少；氯化消毒处理时，催化臭氧化比同样条件下单独臭氧化或臭氧过氧化氢氧化所需的氯量减少；此外即使在氯化消毒工艺加同样的氯量，催化臭氧化作为氯化预处理工艺所产生的三卤甲烷量较预臭氧化和预氯化工艺所形成的三卤甲烷量少。
 

　　设计原则:
 

　　本设计遵循如下原则进行工艺路线的选择及工艺参数的确定：
 

　　(1) 采用成熟、合理、*的处理工艺。
 

　　(2) 废水处理具有适当的安全系数，各工艺参数的选择略有富余。
 

　　(3) 在满足工艺要求的条件下，尽量减少建设投资，降低运行费用。
 

　　(4) 处理设施具有较高的运行效率，以较为稳定可靠的处理手段完成工艺要求。
 

　　(5) 处理设施应有利于调节、控制、运行操作。
 

　　(6) 在设计中采用耐腐蚀设备及材料，以延长设施的使用寿命。
 

　　(7) 总图设计应考虑符合环境保护要求；
 

　　(8) 工程竖向设计应结合周边实际情况提出雨水排放方式及流向；
 

　　(9)管线设计应包括各专业所有管线，并满足工艺的要求；
 

　　(10)所有设计应满足国家相关专业设计规范和标准；
 

　　(11)所有设备的供应安装应满足国家相关专业施工及安装技术规范；
 

　　(12)所有工程及设备安装的验收及资料应满足国家相关专业验收技术规范和标准
 

溶气气浮机
 

　　溶气气浮机
 

　　利用水在不同压力下溶解度不同的特性，在加压或者负压条件下使水中产生微气泡，代替传统的引气设备向水中引气的气浮工艺。溶气气浮主要用于污水处理系统，对除藻有奇效，是污水处理系统中一个新的突破。溶气气浮工作原理是：由空气压缩机送到空气罐中的空气通过射流装置被带入溶气罐，在0.35Mpa压力下被强制溶解在水中，形成溶气水，送到气浮槽中。在突然释放的情况下，溶解在水中的空气析出，形成大量的微气泡群，同泵送过来的并经加药后正在絮凝的污水中的悬浮物充分接触，并在缓慢上升过程中吸附在絮集好的悬浮物中，使其密度下降而浮至水面，达到去除SS和CODcr的目的。
 

　　平流式溶气气浮机是污水处理行业常用的一种固液分离设备，能够有效的去除污水中的悬浮物、油脂、胶类物质，是污水前期处理的主要设备。溶气气浮技术近年来广泛应用于给排水及废水处理中，它可以有效地去除废水中难以沉淀的轻浮絮体。
 

涡凹气浮机沉淀一体机
 

　　涡凹气浮机是一项优良的污水处理技术，设计合理，操作方便、运行经济，它由空气产生气泡,直接从废水中除去固体悬浮物、油脂、胶状物等杂质。涡凹曝气机将“微气泡”直接注入污水中而不需要事*行溶气，然后通过散气叶轮把“微气泡”均匀的分布于污水中，所以整个运行过程不会发生阻塞现象。涡凹气浮机主要由箱体、曝气机、刮泥系统等组成，不需要压力溶气、空压机和循环泵等设备。
 

　　未经处理的污水首*入曝气区，与微气泡充分混合，微气泡在上升的过程中将固体悬浮物带到水面，刮泥机沿液面运行将悬浮物刮到倾斜的金属板上，再将其推入污泥排放管槽，通过污泥排放管槽流入污泥收集器,刮泥机动力只有0.5KW。污水净化后在排放前会经过斜板下方的溢流槽，溢流槽用来控制气浮槽的水位，确保槽中的液体不会流入污泥排放管道，开放的咽流管道从曝气段沿着气浮槽的底部伸展。在产生微气泡的同时，涡凹曝气机会在有回流管的池底形成一个负压区，这种负压作用会使废水从池子的底部回流到曝气区，然后又返回气浮段。这个过程 确保没有进流量的情况下，气浮仍不断进行。本设备的处理量为5-500m/每小时，处理费用为0.3元/吨废水左右。
 

　　废水处理系统工艺描述
 

　　Fenton氧化塔
 

　　采用Fenton系统对废水进行深度氧化处理，该技术的主要原理是外加的H2O2氧化剂与Fe2+催化剂，即所谓的Fenton药剂, 两者在适当的pH下会反应产生氢氧自由基(OH·)，而氢氧自由基的高氧化能力与废水中的有机物反应，可分解氧化有机物，进而降低废水中生物难分解的COD。Fenton氧化塔出水自流至中和池。
 

　　中和池
 

　　在该池中投加液碱将废水中和至中性，使废水的出水pH达标。该池通过鼓风机进行鼓风搅拌，以使中和反应充分进行。中和池中废水自流入脱气池。
 

　　脱气池
 

　　中和池中废水自流入脱气池，该池通过鼓风机进行鼓风搅拌，废水在脱气池中脱除废水中的少量气体，废水经脱气后自流至混凝反应池中。
 

　　混凝反应池
 

　　在该池中投加絮凝剂PAM，并通过鼓风机进行鼓风搅拌使混凝反应充分进行，以使铁泥在终沉池中取得良好的沉淀效果。混凝反应池中废水自流至终沉池中。
 

　　终沉池
 

　　该池设计为平流式，由于Fe3+本身就是非常好的混凝剂，所以在这个过程中除了将Fe(OH)3分离去除外，同时对色度、SS及胶体也具有非常好的去除功能。终沉池出水可达标排放。
 

　　化学品投加系统
 

　　污水处理的工艺流程中需要投加化学品主要是Fenton试剂、用于调节PH值的液碱和用于混凝反应的絮凝剂PAM。
 

　　A  Fenton试剂
 

　　Fenton试剂为双氧水和硫酸亚铁。
 

　　双氧水投加浓度为27.5%，直接购买该浓度产品；设置双氧水加药系统一套，包括储罐1个、投加泵2个。
 

　　硫酸亚铁投加浓度为5%，直接购买该浓度产品；设置硫酸亚铁加药系统一套，包括储罐2个、投加泵2个。
 

　　B  液碱
 

　　液碱投加浓度为30%，直接购买该浓度产品；设置液碱加药系统一套，包括储罐1个、投加泵2个。
 

　　污泥处理系统
 

　　终沉池沉淀的铁泥送至原有的污泥处理系统，经浓缩后送至带式压滤机，压滤脱水后泥饼(干度20%)外运处理。
 

　　配备动力一览表
 

　　序
 

　　号
 

　　设备
 

　　单
 

　　位
 

　　数量
 

　　单机功率（KW）
 

　　装机功率（KW）
 

　　运行功率（KW）
 

　　运行时间（h）
 

　　耗电量
 

　　（KWH/D）
 

　　工作
 

　　备用
 

　　1
 

　　Fenton氧化塔供料泵
 

　　台
 

　　1
 

　　1
 

　　2.2
 

　　4.4
 

　　2.2
 

　　24
 

　　52.8
 

　　2
 

　　循环泵
 

　　台
 

　　2
 

　　2
 

　　3
 

　　12
 

　　6
 

　　24
 

　　144
 

　　3
 

　　双氧水加药泵
 

　　台
 

　　1
 

　　1
 

　　0.18
 

　　0.36
 

　　0.18
 

　　24
 

　　4.32
 

　　4
 

　　硫酸亚铁加药泵
 

　　台
 

　　1
 

　　1
 

　　0.75
 

　　1.5
 

　　0.75
 

　　24
 

　　18
 

　　5
 

　　液碱加药泵
 

　　台
 

　　1
 

　　1
 

　　0.18
 

　　0.36
 

　　0.18
 

　　24
 

　　4.32
 

　　6
 

　　PAM加药泵
 

　　台
 

　　1
 

　　1
 

　　0.18
 

　　0.36
 

　　0.18
 

　　24
 

　　4.32
 

　　18.98
 

　　9.49
 

　　227.76
 

　　化学品消耗
 

　　Fenton试剂消耗
 

　　Fenton试剂为双氧水和硫酸亚铁。双氧水(27.5%)吨水耗量约为5.24 kg，硫酸亚铁吨水耗量约为5.20kg。
 

　　PAM的消耗
 

　　在混凝反应池前添加PAM。PAM总消耗量预计吨水约为0.002kg。
 

　　碱的消耗
 

　　Fenton氧化塔出水偏酸性，需要用碱将pH值调至中性，碱的消耗要待实际运行后，才能有确切的数据。
 

　　设备一览表
 

　　序号
 

　　项目名称
 

　　规格或型号
 

　　单位
 

　　数量
 

　　材质
 

　　备注
 

　　1
 

　　Fenton供料泵
 

　　Q=12.5m3 / h, H=12，功率2.2kw
 

　　台
 

　　2
 

　　离心泵
 

　　2
 

　　Fenton氧化塔
 

　　Ф1.5×7m
 

　　套
 

　　1
 

　　不锈钢316
 

　　3
 

　　Fenton循环泵
 

　　Q=50m3 / h, H=12，功率3kw
 

　　台
 

　　4
 

　　离心泵
 

　　5
 

　　中和脱气池
 

　　2×1.5×3.5
 

　　座
 

　　1
 

　　不锈钢304
 

　　6
 

　　混凝反应池
 

　　1.5×1.0×3.5
 

　　座
 

　　1
 

　　不锈钢304
 

　　7
 

　　终沉池
 

　　3.5×3.5×3.5
 

　　座
 

　　1
 

　　不锈钢304
 

　　8
 

　　终沉池斜板
 

　　11m3
 

　　套
 

　　1
 

　　9
 

　　污泥泵
 

　　Q=10m3/h, H=10m
 

　　台
 

　　1
 

　　离心泵
 

　　10
 

　　双氧水溶解池
 

　　1.0×1.0×1.5
 

　　座
 

　　1
 

　　不锈钢304
 

　　11
 

　　液碱溶解池
 

　　1.0×1.0×1.5
 

　　座
 

　　1
 

　　不锈钢304
 

　　12
 

　　硫酸亚铁溶解池
 

　　2.0×2.0×1.5
 

　　座
 

　　2
 

　　不锈钢304
 

　　13
 

　　双氧水加药泵
 

　　Q=1.5-90L/h，P=0.5MPa，功率0.18kw
 

　　台
 

　　2
 

　　计量泵
 

　　14
 

　　液碱加药泵
 

　　Q=1.5-90L/h，P=0.5MPa，功率0.18kw
 

　　台
 

　　2
 

　　计量泵
 

　　15
 

　　硫酸亚铁加药泵
 

　　Q=1.5-900L/h，P=0.5MPa，功率0.75kw
 

　　台
 

　　2
 

　　计量泵
 

　　16
 

　　PAM加药泵
 

　　Q=1.5-90L/h，P=0.5MPa，功率0.18kw
 

　　台
 

　　2
 

　　计量泵
 

　　17
 

　　管道阀门
 

　　批
 

　　1
 

　　18
 

　　电气仪表
 

　　批
 

　　1
 

　　基于芬顿催化氧化方案在电镀、制药等高难度污水处理有很好的效果，出水水质达到或超过国家标准。