公布日：2022.10.11

申請(qǐng)日：2022.07.22

分類號(hào)：C02F9/06(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N

摘要

本發(fā)明公開了一種污水電吸附‑還原耦合芬頓處理系統(tǒng)及工藝方法，包括芬頓反應(yīng)器、電吸附裝置、還原再生反應(yīng)器和沉淀池，所述芬頓反應(yīng)器底部一側(cè)設(shè)置有進(jìn)水管，所述進(jìn)水管兩端之間設(shè)置有污水進(jìn)水泵和硫酸加藥泵，且污水進(jìn)水泵和硫酸加藥泵為并聯(lián)設(shè)置，且芬頓反應(yīng)器內(nèi)部位于進(jìn)水管位置設(shè)置有布水器，所述芬頓反應(yīng)器的中部一側(cè)設(shè)置有過(guò)氧化氫加料管，且其兩端之間設(shè)置有過(guò)氧化氫加藥泵。本發(fā)明通過(guò)利用芬頓反應(yīng)，在酸性條件下，F(xiàn)e3+以離子形式存在，通過(guò)電吸附將Fe3+富集、提濃，脫附后的Fe3+進(jìn)入還原再生單元，利用還原劑將Fe3+還原為Fe2+，重新返回芬頓反應(yīng)中，實(shí)現(xiàn)Fe3+向Fe2+的有效循環(huán)。

權(quán)利要求書

1.一種污水電吸附-還原耦合芬頓處理系統(tǒng)，包括芬頓反應(yīng)器（1）、電吸附裝置（2）、還原再生反應(yīng)器（3）和沉淀池（4），其特征在于：所述芬頓反應(yīng)器（1）底部一側(cè)設(shè)置有進(jìn)水管（5），所述進(jìn)水管（5）兩端之間設(shè)置有污水進(jìn)水泵（6）和硫酸加藥泵（7），且污水進(jìn)水泵（6）和硫酸加藥泵（7）為并聯(lián)設(shè)置，且芬頓反應(yīng)器（1）內(nèi)部位于進(jìn)水管（5）位置設(shè)置有布水器（8），所述芬頓反應(yīng)器（1）的中部一側(cè)設(shè)置有過(guò)氧化氫加料管（9），且其兩端之間設(shè)置有過(guò)氧化氫加藥泵（10），芬頓反應(yīng)器（1）內(nèi)部位于過(guò)氧化氫加料管（9）位置設(shè)置有過(guò)氧化氫分布器（11），所述芬頓反應(yīng)器（1）的頂部與電吸附裝置（2）相連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水電吸附-還原耦合芬頓處理系統(tǒng)，其特征在于：所述電吸附裝置（2）由不少于兩組電吸附槽（12）組成，每組電吸附槽（12）內(nèi)安裝有偶數(shù)組陽(yáng)級(jí)板（13）和陰極板（14），并且陰極板（14）和陽(yáng)極板交錯(cuò)分布，其中一組電吸附槽（12）脫附時(shí)，其余組電吸附槽（12）進(jìn)行吸附工作。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種污水電吸附-還原耦合芬頓處理系統(tǒng)，其特征在于：所述電吸附裝置（2）一側(cè)設(shè)置有控制電源（15），所述控制電源（15）設(shè)置有電源正極（16）和電源負(fù)極（17），所述陽(yáng)極板與電源正極（16）采用導(dǎo)線電性連接，陰極板（14）與電源負(fù)極（17）采用導(dǎo)線電性連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種污水電吸附-還原耦合芬頓處理系統(tǒng)，其特征在于：所述電吸附裝置（2）底部與還原再生反應(yīng)器（3）相連接，且之間設(shè)置有三通閥（18），所述還原再生反應(yīng)器（3）底部一側(cè)與芬頓反應(yīng)器（1）相連接，且之間設(shè)置有第一管道混合器（19），所述第一管道混合器（19）一端連接有硫酸亞鐵加藥泵（20），所述芬頓反應(yīng)器（1）內(nèi)部位于與還原再生反應(yīng)器（3）連接的位置設(shè)置有硫酸亞鐵分布器（21）。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種污水電吸附-還原耦合芬頓處理系統(tǒng)，其特征在于：所述電吸附裝置（2）采用三通閥（18）與沉淀池（4）相連接，且三通閥（18）與沉淀池（4）之間的管道設(shè)置有第二管道混合器（22），所述第二管道混合器（22）一端連接有氫氧化鈉加藥泵（23），所述沉淀池（4）頂部設(shè)置有出水堰（24），底部設(shè)置有芬頓鐵泥出口管（25）。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水電吸附-還原耦合芬頓處理系統(tǒng)，其特征在于：所述還原再生反應(yīng)器（3）內(nèi)部設(shè)置有還原劑，采用零價(jià)鐵、鐵碳填料、亞硫酸鈉、鹽酸羥胺、鄰苯二酚等無(wú)機(jī)或有機(jī)或復(fù)合還原劑的一種或幾種組合。

7.一種處理權(quán)利要求1-6所述的污水電吸附-還原耦合芬頓處理的工藝方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：步驟S1：污水先與硫酸在管道混合器內(nèi)混合，調(diào)節(jié)pH值至3-

4.5后進(jìn)入芬頓氧化器底部，然后與硫酸亞鐵溶液混合，經(jīng)布水裝置混合均勻后與過(guò)氧化氫混合，發(fā)生芬頓反應(yīng)2Fe2++H2O2+2H+→2Fe3++2H2O，生成羥基自由基（HO•）將有機(jī)物氧化，同時(shí)Fe2+轉(zhuǎn)化成Fe3+；步驟S2：酸性條件下，F(xiàn)e3+仍以離子的形式存在，芬頓反應(yīng)完成后含F(xiàn)e3+的污水經(jīng)進(jìn)水分布裝置進(jìn)入到電吸附槽（12），在電場(chǎng)力的作用下，F(xiàn)e3+被吸附到陰極區(qū)，脫除部分Fe3+的污水進(jìn)入后續(xù)階段，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的吸附，陽(yáng)極和陰極電源反接，吸附的Fe3+在正電的作用下脫附，脫附后的高濃Fe3+溶液進(jìn)入Fe3+還原再生單元，F(xiàn)e3+與還原劑發(fā)生反應(yīng)，生成Fe2+，重新返回芬頓反應(yīng)器（1）中；步驟S3：脫除部分Fe3+的污水與氫氧化鈉溶液在管道混合器內(nèi)混合進(jìn)入沉淀池（4），調(diào)節(jié)pH值至8-10，生成Fe(OH)3膠體沉淀，上清液經(jīng)出水堰（24）從沉淀池（4）上部排出，生成的芬頓鐵泥從沉淀池（4）底部排出。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種污水電吸附-還原耦合芬頓處理系統(tǒng)及工藝方法，減少芬頓鐵泥產(chǎn)量，同時(shí)保留沉淀階段Fe(OH)3膠體對(duì)污水中有機(jī)物的吸附作用，同時(shí)，減少NaOH的消耗量。在芬頓反應(yīng)第一階段，酸性條件下，F(xiàn)e3+以離子形式存在，通過(guò)電吸附將Fe3+富集、提濃，脫附后的Fe3+進(jìn)入還原再生單元生成Fe2+，重新返回芬頓反應(yīng)中，實(shí)現(xiàn)Fe3+向Fe2+的有效循環(huán)，通過(guò)控制電吸附的工藝條件，可實(shí)現(xiàn)Fe3+回收比例的有效控制。在芬頓反應(yīng)第一階段將Fe3+還原回用，減少了沉淀階段堿的消耗，同時(shí)減少了芬頓鐵泥的產(chǎn)生量，降低了芬頓鐵泥處理費(fèi)用，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種污水電吸附-還原耦合芬頓處理系統(tǒng)，包括芬頓反應(yīng)器、電吸附裝置、還原再生反應(yīng)器和沉淀池，所述芬頓反應(yīng)器底部一側(cè)設(shè)置有進(jìn)水管，所述進(jìn)水管兩端之間設(shè)置有污水進(jìn)水泵和硫酸加藥泵，且污水進(jìn)水泵和硫酸加藥泵為并聯(lián)設(shè)置，且芬頓反應(yīng)器內(nèi)部位于進(jìn)水管位置設(shè)置有布水器，所述芬頓反應(yīng)器的中部一側(cè)設(shè)置有過(guò)氧化氫加料管，且其兩端之間設(shè)置有過(guò)氧化氫加藥泵，芬頓反應(yīng)器內(nèi)部位于過(guò)氧化氫加料管位置設(shè)置有過(guò)氧化氫分布器，所述芬頓反應(yīng)器的頂部與電吸附裝置相連接。

進(jìn)一步的，所述電吸附裝置由不少于兩組電吸附槽組成，每組電吸附槽內(nèi)安裝有偶數(shù)組陽(yáng)級(jí)板和陰極板，并且陰極板和陽(yáng)極板交錯(cuò)分布，其中一組電吸附槽脫附時(shí)，其余組電吸附槽進(jìn)行吸附工作。

進(jìn)一步的，所述電吸附裝置一側(cè)設(shè)置有控制電源，所述控制電源設(shè)置有電源正極和電源負(fù)極，所述陽(yáng)極板與電源正極采用導(dǎo)線電性連接，陰極板與電源負(fù)極采用導(dǎo)線電性連接。

進(jìn)一步的，所述電吸附裝置底部與還原再生反應(yīng)器相連接，且之間設(shè)置有三通閥，所述還原再生反應(yīng)器底部一側(cè)與芬頓反應(yīng)器相連接，且之間設(shè)置有第一管道混合器，所述第一管道混合器一端連接有硫酸亞鐵加藥泵，所述芬頓反應(yīng)器內(nèi)部位于與還原再生反應(yīng)器連接的位置設(shè)置有硫酸亞鐵分布器。

進(jìn)一步的，所述電吸附裝置采用三通閥與沉淀池相連接，且三通閥與沉淀池之間的管道設(shè)置有第二管道混合器，所述第二管道混合器一端連接有氫氧化鈉加藥泵，所述沉淀池頂部設(shè)置有出水堰，底部設(shè)置有芬頓鐵泥出口管。

進(jìn)一步的，所述還原再生反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置有還原劑，采用零價(jià)鐵、鐵碳填料、亞硫酸鈉、鹽酸羥胺、鄰苯二酚等無(wú)機(jī)或有機(jī)或復(fù)合還原劑的一種或幾種組合，優(yōu)選的還原劑為零價(jià)鐵和鐵碳填料。

本發(fā)明還公開了一種污水電吸附-還原耦合芬頓處理的工藝方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

步驟S1：污水先與硫酸在管道混合器內(nèi)混合，調(diào)節(jié)pH值至3-

4.5后進(jìn)入芬頓氧化器底部，然后與硫酸亞鐵溶液混合，經(jīng)布水裝置混合均勻后與過(guò)氧化氫混合，發(fā)生芬頓反應(yīng)2Fe2++H2O2+2H+→2Fe3++2H2O，生成羥基自由基(HO•)將有機(jī)物氧化，同時(shí)Fe2+轉(zhuǎn)化成Fe3+；

步驟S2：酸性條件下，F(xiàn)e3+仍以離子的形式存在，芬頓反應(yīng)完成后含F(xiàn)e3+的污水經(jīng)進(jìn)水分布裝置進(jìn)入到電吸附槽，在電場(chǎng)力的作用下，F(xiàn)e3+被吸附到陰極區(qū)，脫除部分Fe3+的污水進(jìn)入后續(xù)階段，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的吸附，陽(yáng)極和陰極電源反接，吸附的Fe3+在正電的作用下脫附，脫附后的高濃Fe3+溶液進(jìn)入Fe3+還原再生單元，F(xiàn)e3+與還原劑發(fā)生反應(yīng)，生成Fe2+，重新返回芬頓反應(yīng)器中；

步驟S3：脫除部分Fe3+的污水與氫氧化鈉溶液在管道混合器內(nèi)混合進(jìn)入沉淀池，調(diào)節(jié)pH值至8-10，生成Fe(OH)3膠體沉淀，上清液經(jīng)出水堰從沉淀池上部排出，生成的芬頓鐵泥從沉淀池底部排出。

本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明通過(guò)利用芬頓反應(yīng)，酸性條件下，F(xiàn)e3+以離子形式存在，通過(guò)電吸附將Fe3+富集、提濃，脫附后的Fe3+進(jìn)入還原再生單元，利用還原劑將Fe3+還原為Fe2+，重新返回芬頓反應(yīng)中，實(shí)現(xiàn)Fe3+向Fe2+的有效循環(huán)。

2、本發(fā)明通過(guò)控制電吸附的工藝條件，可實(shí)現(xiàn)Fe3+回收比例的有效控制。

3、本發(fā)明通過(guò)在芬頓反應(yīng)第一階段將Fe3+還原回用，避免了沉淀階段堿的消耗，同時(shí)減少了芬頓鐵泥的產(chǎn)生量，降低了芬頓鐵泥處理費(fèi)用。

（發(fā)明人：姜勇）