一种铁循环的类芬顿的紫外高级氧化污水处理方法及装置与流程

本发明属于高难有机污水处理及污泥资源化，具体涉及一种铁循环的类芬顿的紫外高级氧化污水处理方法及装置。

背景技术：

1、芬顿氧化工艺，即fe2+/h2o2体系，是一种传统的高级氧化技术，在污水处理领域享有盛誉，被应用于各种难降解的污水处理，如焦化污水、酚污水、含硝基苯污水、含油污水、二苯胺污水等。芬顿氧化工艺的原理是fe2+与h2o2反应生成强氧化性的羟基自由基（ho•），将污染物氧化为无机态。由于羟基自由基具有很强的亲电加成性能，因而芬顿氧化工艺能氧化水中绝大多数有机物，能够有效地降低污水中的化学需氧量。

2、然而，由于h2o2的利用率低、消耗量大、ph的适用范围较小、不能充分矿化有机物、中间产物与铁离子络合形成络合物而产生污泥等缺点，芬顿氧化工艺的应用发展受到阻碍。尤其是在危险废物污泥处理方面，不仅需要花费大量的资金，还可能对环境造成二次污染，以上种种限制了芬顿氧化工艺的应用。

3、中国发明专利cn105621740a公开了一种铁循环及污泥零排放的芬顿氧化方法及其装置，在热催化还原反应器中的高温、高压条件下，以活性炭粉为催化剂，将芬顿氧化工艺排出的含铁污泥中的有机物降解和分解成易降解的有机物；同时以活性炭粉为还原剂，将含铁污泥中的fe3+还原成为fe2+、fe0，从而可以将热催化还原反应后的污泥全部回用至芬顿氧化工艺，以取代外源性投加的fe2+，同时实现污泥的零排放。然而，该方案仍然存在h2o2利用率低以及消耗量大的缺陷，且该方案只能投加二价铁盐作为催化剂，导致成本较高，适用范围受限。上述问题亟待解决。

技术实现思路

1、本技术采用的技术方案是提供一种铁循环的类芬顿的紫外高级氧化污水处理方法及装置，以解决现有的污水处理方法存在的h2o2利用率低、消耗量大、污泥产生量大、危废处理成本较高、适用范围受限的技术问题。

2、本发明的第一方面提供了一种铁循环的类芬顿的紫外高级氧化污水处理方法，包括以下步骤：

3、（1）向污水中加入酸和fe3+，混合均匀后，再加入氧化剂；

4、（2）将步骤（1）处理后的污水依次通入氧化反应釜和紫外高级氧化设备中，污水在氧化反应釜和紫外高级氧化设备之间循环流动；

5、（3）向步骤（2）处理后的污水中加入碱，调节ph至中性；

6、（4）向步骤（3）处理后的污水中加入混凝剂，搅拌沉淀，分离，得到处理后的水和含铁污泥；

7、（5）向步骤（4）的含铁污泥中加入酸，搅拌使其溶解；

8、（6）将步骤（5）处理后得到的上清液加入步骤（1）中，代替初始外源性投加的fe3+，循环步骤（1）-步骤（6）。

9、优选的，步骤（1）中，所述酸包括硫酸、盐酸中的任意一种或两种的组合，向污水中加入酸调节ph至3～5。

10、优选的，步骤（1）中，fe3+的投加量为：每吨污水投加0.1～10kg；所述氧化剂包括h2o2或na2s2o8，氧化剂的投加量为：1mg/lcod投加0.8～2mg/l氧化剂。

11、优选的，步骤（2）中，氧化反应釜的反应温度为20～80℃；污水在紫外高级氧化设备中进行紫外光辐照，紫外光的波长小于600nm；污水在氧化反应釜和紫外高级氧化设备之间循环流动的时间为2～48h。

12、需要说明的是，本发明中，氧化剂可以在步骤（1）中添加，也可以在步骤（2）的氧化反应釜和紫外高级氧化设备的循环过程中添加，视具体工况而定。

13、优选的，步骤（3）中，所述碱包括氢氧化钠、氢氧化钙中的任意一种或两种的组合。

14、优选的，步骤（4）中，所述混凝剂包括聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铁、聚合氯化铁、聚合氯化铝铁、聚合硅酸铁、聚合硫酸铝铁、xt658bc絮凝剂、xtaz9020絮凝剂、巴斯夫絮凝剂中的任意一种或至少两种的组合。

15、优选的，步骤（5）中，所述酸包括硫酸、盐酸中的任意一种或两种的组合，加入酸至含铁污泥完全溶解。

16、本发明的第二方面提供了一种铁循环的类芬顿的紫外高级氧化污水处理装置，采用上述任一项所述的铁循环的类芬顿的紫外高级氧化污水处理方法，包括氧化反应釜和紫外高级氧化设备，所述氧化反应釜与所述紫外高级氧化设备循环连通，所述紫外高级氧化设备内设有若干根串联或并联的紫外反应器；所述氧化反应釜的一侧连通有调节池，所述氧化反应釜的另一侧依次连通有脱气中和池、固液分离池和溶解池，所述溶解池的另一侧与所述调节池连通。

17、优选的，所述调节池、所述脱气中和池、所述固液分离池和所述溶解池内均设有搅拌器；所述氧化反应釜与所述紫外高级氧化设备之间设有循环泵；所述调节池上设有污水入口，所述固液分离池上设有净水出口。

18、优选的，上述的铁循环的类芬顿的紫外高级氧化污水处理装置的使用方法，包括以下步骤：

19、（1）将污水通入调节池，向其中加入酸和fe3+，混合均匀后，再加入氧化剂；

20、（2）将步骤（1）处理后的污水通入氧化反应釜中，再通入紫外高级氧化设备中进行紫外光辐照，污水在氧化反应釜和紫外高级氧化设备之间循环流动；

21、（3）将步骤（2）处理后的污水通入脱气中和池，向其中加入碱，调节ph至中性；

22、（4）将步骤（3）处理后的污水通入固液分离池，向其中加入混凝剂，搅拌沉淀，分离，得到处理后的水和含铁污泥；

23、（5）将步骤（4）的含铁污泥加入到溶解池中，向其中加入酸，边加入边搅拌，直至污泥中的铁离子完全溶解；

24、（6）将步骤（5）处理后得到的上清液通入到调节池中，代替初始外源性投加的fe3+，循环步骤（1）-步骤（6）。

25、本发明提供了一种铁循环的类芬顿的紫外高级氧化污水处理方法及装置，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、（1）本发明以三价铁盐为催化剂，以h2o2或na2s2o8为氧化剂，联合紫外高级氧化技术（uv），形成uv/fe3+/h2o2或uv/fe3+/na2s2o8体系，体系中的fe3+被紫外光辐照还原为fe2+（如公式1），fe2+与h2o2或na2s2o8在强酸性条件下反应产生具有强氧化性的ho•或so4—·，同时fe2+被氧化为fe3+（如公式2或3），fe3+再次被紫外光辐照还原为fe2+，如此循环，提高了铁的氧化还原循环速率，实现了铁催化剂的循环利用，提高了铁催化剂的利用率，减少了铁催化剂的投加量，降低了成本；此外，铁催化剂的循环利用能够减少含铁污泥的产生量，降低了污泥的后处理成本。

27、（2）本发明的uv/fe3+/h2o2体系中的h2o2在紫外光的辐照下，化学键断裂，1分子h2o2产生2分子的ho•（如公式4），提高了h2o2的利用率，加快了对目标污染物的降解速率，且减少了h2o2的投加量，降低了成本；此外，fe3+被紫外光辐照还原为fe2+的同时会产生ho•（如公式1），与单独进行紫外光辐照或者单独使用氧化剂h2o2相比，本发明的uv/fe3+/h2o2体系中的uv、fe3+和fe2+都可催化h2o2生成ho•，进一步提高了h2o2的利用率，加快了对目标污染物的降解速率，提高了污水处理效率。

28、（3）本发明的uv/fe3+/h2o2或uv/fe3+/na2s2o8体系中的紫外光辐照污水可以直接光解部分有机污染物，提高了对污染物的降解速率。

29、（4）本发明固液分离后产出的少量含铁污泥（铁元素以fe3+形式存在）经酸溶解后回到调节池，继续参与到氧化反应中，再次实现了铁催化剂的循环利用，在日常运行过程中仅需少量补充以弥补非正常消耗，减少了铁催化剂的投加量，降低了成本，且降低了污泥的后处理成本。

30、（5）与只能投加二价铁盐作为催化剂的传统芬顿氧化工艺相比，本发明不受铁催化剂价态的约束，既可以使用二价铁盐，也可以使用三价铁盐，根据市场价格规律，选取具有经济优势的不同价态铁盐作为催化剂，实现对铁盐催化剂的成本控制，同时扩大了uv/fe3+/h2o2或uv/fe3+/na2s2o8体系的适用范围。

31、总之，本发明的uv/fe3+/h2o2或uv/fe3+/na2s2o8体系并不是uv与fe2+/h2o2或fe2+/na2s2o8体系的简单加和，uv与fe3+/h2o2或fe3+/na2s2o8之间产生了优势更加明显的协同效应，提高了h2o2的利用率，实现了铁催化剂的循环利用，减少了铁催化剂的投加量，减少含铁污泥的产生量，扩大了适用范围，降低了成本，提高了经济效益，工艺方法绿色环保。

32、涉及到的公式如表1所示。

33、表1 本发明的uv/fe3+/h2o2或uv/fe3+/na2s2o8体系涉及到的反应公式

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