本發(fā)明涉及一種利用曝氣條件下非均相鐵基材料復合亞硫酸鹽氧化降解水中有機污染物的方法。

背景技術：

伴隨著國家對工業(yè)污廢水排放要求和生活飲用水衛(wèi)生安全要求的提高，開發(fā)經濟、高效的去除水體中難生物降解的有機污染物的技術具有顯著的經濟效益和社會效益。而對于難生物降解的工業(yè)有機廢水和有機微污染水體，高級氧化方法是被認為是一種行之有效的技術。在已知的高級氧化方法中，以fenton(fenton指的是英國人fenton發(fā)現(xiàn)采用fe/&shy；h2o2體系能氧化多種有機物。后人為紀念他將亞鐵鹽和過氧化氫的組合稱為fenton試劑,它能有效氧化去除傳統(tǒng)廢水處理中無法去除的難降解有機物。)為主的利用鐵基材料的高級氧化技術由于運行成本低、除污染效果好而受到了廣泛關注，被在污廢水深度處理和給水凈化中得到了應用。fenton體系通常采用鐵基材料和過氧化物(過氧化氫、過硫酸鹽)來實現(xiàn)，但由于過氧化物將三價鐵還原為二價鐵的能力有限，會出現(xiàn)三價鐵積累，從而使得傳統(tǒng)fenton體系只有在強酸性條件下(ph<4.0)才有較好的效果，且產泥量大、鐵利用率低。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種利用曝氣條件下非均相鐵基材料復合亞硫酸鹽氧化降解水中有機污染物的方法，高效經濟、綠色簡潔、適用范圍廣，確保工業(yè)生產過程中所產生的難降解有機物廢水可以達標排放，并可保障以有機為污染水體作為水源的水產的供水安全。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術方案為：一種利用曝氣條件下非均相鐵基材料復合亞硫酸鹽氧化降解水中有機污染物的方法，向需處理的有機污染水體中進行曝氣，并在富氧水中分別投入鐵基材料和亞硫酸鹽。

進一步的，所述的鐵基材料中鐵元素的含量為0.1mmol/l-50mmol/l，所述的亞硫酸鹽的投量為0.1mmol/l-10mmol/l，反應的初始ph值為2.5-8.0。

再進一步的，反應的初始ph值為4.0-7.0。

進一步的，所述的曝氣方式為預曝氣或者間歇式曝氣或者持續(xù)曝氣，曝氣使得水體中溶解氧的含量穩(wěn)定在5mg/l以上。

優(yōu)選的，曝氣的氣體為空氣或氧氣。

優(yōu)選的，所述的鐵基材料為零價鐵或磁性氧化鐵或鋼渣中的一種或者多種。

優(yōu)選的，所述的亞硫酸鹽為亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉或亞硫酸鉀或亞硫酸鹽氫鉀中的一種或者多種。

進一步的，并同時投射紫外光或可見光或太陽光中的一種或者多種。

本發(fā)明的技術效果在于：本發(fā)明所提供的方法，采用亞硫酸鹽代替過硫酸鹽，亞硫酸鹽與鐵離子反應可以生成亞硫酸根自由基，并進一步被曝氣所提供的氧氣轉化為硫酸根自由基進而降解有機污染物。與過氧化物相比，亞硫酸鹽可以將三價鐵還原為二價鐵，進而提高鐵的利用率，減少產泥量，擴寬實驗所需ph值范圍；此外，亞硫酸鹽比過氧化物價格便宜，因此具有更好的經濟性。通過本發(fā)明的方法，高效經濟、綠色簡潔、適用范圍廣，確保工業(yè)生產過程中所產生的難降解有機物廢水可以達標排放，并可保障以有機為污染水體作為水源的水產的供水安全。

附圖說明

圖1為初始ph值對零價鐵/亞硫酸鹽體系降解x-3b的影響；

圖2為鋼渣/過硫酸鹽體系(a)和鋼渣/亞硫酸鹽體系(b)對實際染料廢水的脫色效果；

圖3為鋼渣/過硫酸鹽體系(a)和鋼渣/亞硫酸鹽體系(b)對實際染料廢水cod的去除效果；

圖4為鋼渣/過硫酸鹽體系(a)和鋼渣/亞硫酸鹽體系(b)對實際染料廢水bod的影響。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

下面是本發(fā)明的總體方法：

一種利用曝氣條件下非均相鐵基材料復合亞硫酸鹽氧化降解水中有機污染物的方法，向需處理的有機污染水體中進行曝氣，并在富氧水中分別投入鐵基材料和亞硫酸鹽。

進一步的，所述的鐵基材料中鐵元素的含量為0.1mmol/l-50mmol/l，所述的亞硫酸鹽的投量為0.1mmol/l-10mmol/l，反應的初始ph值為2.5-8.0。

再進一步的，反應的初始ph值為4.0-7.0。

進一步的，所述的曝氣方式為預曝氣或者間歇式曝氣或者持續(xù)曝氣，曝氣使得水體中溶解氧的含量穩(wěn)定在5mg/l以上。

優(yōu)選的，曝氣的氣體為空氣或氧氣。

優(yōu)選的，所述的鐵基材料為零價鐵或磁性氧化鐵或鋼渣中的一種或者多種。

優(yōu)選的，所述的亞硫酸鹽為亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉或亞硫酸鉀或亞硫酸鹽氫鉀中的一種或者多種。

進一步的，并同時投射紫外光或可見光或太陽光中的一種或者多種。

下面對上述方法的適用條件及實施步驟進行詳述：

1、有機廢水處理

(1)該方法可用于有機污廢水的深度處理，通過在二沉池之后增加曝氣化學反應池，控制池中水體的ph值為4.0-7.0，然后在反應池中分別投加一定量的鐵基材料(0.1mmol/l-50mmol/l鐵)和亞硫酸鹽(0.1mmol/l-10mmol/l)，水體中的有機污染物可以被該方法體系中產生的活性自由基氧化降解。

(2)該方法亦可用于有機污廢水的預處理。大量工業(yè)有機廢水的可生化性較低，難以在生物處理過程中被有效降解。該方法可通過在生物池前設立曝氣化學反應池，控制池中水體的ph值為2.5-8.0，然后在反應池中分別投加一定量的鐵基材料(0.1mmol/l-50mmol/l鐵)和亞硫酸鹽(0.1mmol/l-10mmol/l)，通過該體系氧化后將難生物降解的有機污染物氧化成易于被生物利用的有機物，進而在生物池中去除

2、給水處理

該方法可用于降解微污染水體中難降解有機污染物的去除，通過在給水處理工藝中增設曝氣化學反應池，該反應池既可置于濾池之前、也可置于濾池之后?？刂破貧饣瘜W反應池中水體的ph值為4.0-7.5，然后在反應池中分別投加一定量的鐵基材料(0.1mmol/l-50mmol/l鐵)和亞硫酸鹽(0.1mmol/l-10mmol/l)，通過該體系內產生的活性自由基氧化降解水體中的有機污染物。

本發(fā)明的原理：

(1)鐵基材料在酸性或者富氧條件下可向水體中釋放鐵離子，釋放的鐵離子與亞硫酸根或者亞硫酸氫根絡合，進而可生成亞硫酸根自由基，亞硫酸根自由基與水體中的氧氣快速反應后可生成具有強氧化活性的硫酸根自由基。在該方法內，硫酸根自由基是降解有機污染物的主要活性自由基。

(2)亞硫酸根或者亞硫酸氫根可將該方法體系內的三價鐵還原為二價鐵，進而提高鐵的利用率，抑制鐵泥的生成。

(3)亞硫酸根或者亞硫酸氫根作為還原劑可以有效抑制鐵基材料表面鈍化反應，從而提高鐵基材料的利用率。

下面以染料廢水為例，通過實驗研究脫色效果、鐵基材料的利用率、水體可生化性的變化、以及與傳統(tǒng)過氧化物體系的對比發(fā)現(xiàn)該發(fā)明具有如下優(yōu)點：

(1)具有高效的脫色效果；

(2)由于過氧化物價格較高，該發(fā)明方法具有更高的經濟性；

(3)可有效抑制鐵基材料的表面鈍化，進而提高鐵基材料的利用率；

(4)通過二價鐵和三價鐵的循環(huán)，減少鐵泥的生成；

(5)該方法的最優(yōu)運行ph值為4.0-7.0，為弱酸性或中性，相比于傳統(tǒng)fenton體系，具有更高的實際應用價值。

具體實施過程如下：

(1)零價鐵復合亞硫酸鈉降解活性艷紅x-3b：如圖1所示，當零價鐵投量為0.5mmol/l，亞硫酸鈉投量為1mmol/l時，20mg/l的x-3b在反應ph值為3.0-7.0范圍內均可以被有效去除，其中最優(yōu)ph值為4.0-6.0，在該ph范圍內，反應60min后，x-3b的去除率可達到70％以上；即使反應ph值為7.0，在相同的反應時間內，x-3b的去除率也可達到57％。

(2)太陽光照射下鋼渣復合亞硫酸鈉處理實際染料廢水：取某印染廠的實際廢水開展實驗，并將該發(fā)明所提方法與過硫酸鹽進行對照，其實驗條件見圖2至圖4所示實驗條件。通過圖2和圖3可知，本發(fā)明所提供的鋼渣復合亞硫酸鹽體系可以有效去除實際染料廢水的色度(約85％去除率)，并可去除部分cod，且該方法的處理效果優(yōu)于鋼渣復合過硫酸鹽體系。圖4表明經過鋼渣復合亞硫酸鹽體系處理后的染料廢水的bod顯著增高，表明水體的可生化性顯著提高。該實驗所用實際染料廢水的的bod5/cod值在0.14～0.19，表明其可生化性較差，經鋼渣復合過硫酸鹽體系處理后，bod5/cod值提高到0.19～0.29，而經鋼渣復合亞硫酸鹽體系處理后，bod5/cod值提高到了0.34～0.40，大大提高了染料廢水出水的可生化性，出水的可生化性已能基本滿足生物法的處理要求。

具體的，圖1初始ph值對零價鐵/亞硫酸鹽體系降解x-3b的影響，實驗條件:[x-3b]＝20mgl^-1,[fe(0)]0＝0.5mm,[na2so3]0＝1mm，曝空氣；

圖2鋼渣/過硫酸鹽體系(a)和鋼渣/亞硫酸鹽體系(b)對實際染料廢水的脫色效果，實驗條件：[na2so3]0＝1mm,[ps]0＝2mm,steelslag＝10g/l,曝氣,太陽光照射；

圖3鋼渣/過硫酸鹽體系(a)和鋼渣/亞硫酸鹽體系(b)對實際染料廢水cod的去除效果，實驗條件：[na2so3]0＝1mm,[ps]0＝2mm,steelslag＝10g/l,曝氣,太陽光照射；

圖4鋼渣/過硫酸鹽體系(a)和鋼渣/亞硫酸鹽體系(b)對實際染料廢水bod的影響，實驗條件：[na2so3]0＝1mm,[ps]0＝2mm,steelslag＝10g/l,曝氣,太陽光照射。

對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。