一種鐵廢棄物回用于芬頓技術(shù)的方法及其水處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及固體廢棄物的資源化和化學(xué)氧化處理有機(jī)廢水技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及 一種鐵廢棄物回用于芬頓技術(shù)的方法及其水處理裝置。 技術(shù)背景
[0002] 近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各類(lèi)工業(yè)廢料的產(chǎn)量與日倶增，工業(yè)鐵廢棄物便是 其中最典型的例子之一。冶金和化工行業(yè)是工業(yè)鐵渣的兩大主要來(lái)源，大量的含鐵廢棄物 被當(dāng)成廢料或堆放一邊，或被填埋，不僅占用土地，污染環(huán)境，還造成資源的極大浪費(fèi)。水廠 和污水廠也是鐵廢棄物的來(lái)源之一，鐵鹽混凝法處理廢水時(shí)，沉淀池底泥一般都含有較多 的氫氧化鐵沉淀物，即鐵泥。芬頓氧化法是工業(yè)廢水處理中常用到的工藝，其機(jī)理可以概述 為：催化劑Fe 2+和H 202組成芬頓試劑，F(xiàn)e 2+可以分解H 202生成氧化性極強(qiáng)的羥基自由基，進(jìn) 而氧化目標(biāo)有機(jī)物，但反應(yīng)結(jié)束后Fe 2+離子會(huì)生成大量的鐵泥沉淀物，而鐵泥很難繼續(xù)參 與芬頓反應(yīng)。
[0003] 這些鐵廢棄物如果不妥善處理會(huì)產(chǎn)生各種危害，如占用大量土地、污泥堆放會(huì)破 壞土壤的結(jié)構(gòu)、直接排放嚴(yán)重污染水體、加重大氣污染、嚴(yán)重危害人類(lèi)健康。因此，如何實(shí)現(xiàn) 鐵廢棄物的處理處置和回收利用是環(huán)境保護(hù)工作者面臨的迫切問(wèn)題。
[0004] 非均相芬頓反應(yīng)可以將部分鐵氧化物或者鐵的氫氧化物、零價(jià)鐵等作為催化劑， 與雙氧水反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基降解目標(biāo)有機(jī)物。但非均相芬頓反應(yīng)為界面反應(yīng)，傳質(zhì)過(guò)程 會(huì)限制整個(gè)反應(yīng)的速率。因此有研究提出可以通過(guò)投加有機(jī)絡(luò)合劑（如草酸等）或者引入 紫外光照等手段來(lái)提高反應(yīng)速率。有機(jī)絡(luò)合劑的投加會(huì)對(duì)水體造成二次污染；紫外光催化 芬頓技術(shù)的成本較高，難于大規(guī)模應(yīng)用。另外，非均相芬頓反應(yīng)中使用的鐵氧化物或者鐵的 氫氧化物、零價(jià)鐵等催化劑，隨著使用次數(shù)的增加，會(huì)逐漸失活，而這些失活催化劑的處理 處置也是環(huán)境工作者面臨的難題。因此尋找既可以加速非均相芬頓反應(yīng)速率，同時(shí)也能實(shí) 現(xiàn)鐵泥零排放的新型芬頓技術(shù)或者裝置成為必須。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：為提高了鐵廢棄物在芬頓體系中的反應(yīng)速率，拓寬芬頓體系的有效pH 范圍，同時(shí)實(shí)現(xiàn)鐵泥的零排放，減少環(huán)境污染，本發(fā)明提供一種鐵廢棄物回用于芬頓技術(shù)的 方法及其水處理裝置。
[0006] 技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明一種鐵廢棄物回用于芬頓技術(shù)的方法，包 括如下步驟：向待處理廢水中加入雙氧水、鐵廢棄物和活化劑，攪拌使所述鐵廢棄物分散于 反應(yīng)體系中，反應(yīng)，然后進(jìn)行固液分離，其中，所述的活化劑為亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸 鎂、亞硫酸鈣、硫代硫酸鈉、硫代硫酸鉀、硫代硫酸鈣、硫代硫酸鎂、硼氫化鈉、硼氫化鉀、鹽 酸羥胺、抗壞血酸中的任意一種或幾種的混合物。
[0007] 其中，所述的待處理廢水中有機(jī)污染物的濃度為1~1000mg/L ;所述的雙氧水的 濃度為1~IOmmoVL ;所述的活化劑的濃度為0. 1~lmmol/L ;所述的鐵廢棄物的投加量為 0? 1 ~2g/L。
[0008] 優(yōu)選地，所述的攪拌速率為50~500r/min，攪拌時(shí)間為5min~2h。所述的攪拌 速率應(yīng)滿(mǎn)足使鐵廢棄物分散于反應(yīng)體系中。
[0009] 所述的待處理廢水為難降解有機(jī)廢水，為印染廢水、煤化工廢水、石化廢水、制藥 廢水、油漆廢水、啤酒廢水、酒精廢水中的任意一種。
[0010] 優(yōu)選地，所述的鐵廢棄物為鐵的有效成分高于40%的鐵廢棄物，所述的鐵的有效 成分為零價(jià)鐵、鐵氧化物、鐵的氫氧化物、硫化亞鐵、二硫化亞鐵、鐵礦石、二價(jià)鐵鹽和三價(jià) 鐵鹽中的任意一種或幾種的混合物；或者所述的鐵廢棄物為傳統(tǒng)芬頓反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的鐵 泥。
[0011] 優(yōu)選地，所述的鐵氧化物為FeO、Fe203、Fe 3O4中的任意一種或幾種的混合物；所述 的鐵的氫氧化物為Fe (OH) 2、Fe (OH) 3、a -FeOOH、P -FeOOH和y -FeOOH中的任意一種或幾 種的混合物；所述的鐵礦石為磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、黃鐵礦和菱鐵礦中的任意一種或幾 種的混合物。
[0012] 優(yōu)選地，整個(gè)反應(yīng)體系適用的pH范圍為1~6。
[0013] 本發(fā)明進(jìn)一步提出了一種鐵廢棄物回用于芬頓技術(shù)的水處理裝置，該裝置包括中 央控制系統(tǒng)、蠕動(dòng)栗、流量計(jì)、雙氧水儲(chǔ)液槽、活化劑儲(chǔ)液槽、待處理廢水儲(chǔ)液槽、鐵廢棄物 自動(dòng)投加系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、PH調(diào)節(jié)系統(tǒng)、液位計(jì)、芬頓反應(yīng)器、排水管和放空排泥管，所述雙 氧水儲(chǔ)液槽、活化劑儲(chǔ)液槽、待處理廢水儲(chǔ)液槽分別依次與蠕動(dòng)栗和流量計(jì)連接，通過(guò)蠕動(dòng) 栗將雙氧水、活化劑和待處理廢水分別投加至芬頓反應(yīng)器中；所述攪拌系統(tǒng)、液位計(jì)和PH 調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)置于所述芬頓反應(yīng)器中；所述排水管設(shè)置于所述芬頓反應(yīng)器的下部，所述放空 排泥管設(shè)置于所述芬頓反應(yīng)器的底部；所述蠕動(dòng)栗、流量計(jì)、鐵廢棄物自動(dòng)投加系統(tǒng)、攪拌 系統(tǒng)、pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)和液位計(jì)均由中央控制系統(tǒng)程序控制。
[0014] 放空排泥管的末端連接鐵廢棄物自動(dòng)投加系統(tǒng)，當(dāng)對(duì)所述芬頓反應(yīng)器進(jìn)行檢修 時(shí)，中央控制系統(tǒng)控制與所述放空排泥管連接的蠕動(dòng)栗將芬頓反應(yīng)器內(nèi)的剩余鐵泥排出暫 存至鐵廢棄物自動(dòng)投加系統(tǒng)。
[0015] 更近一步地，本發(fā)明提出了利用上述水處理裝置處理廢水的方法，包括如下步 驟：
[0016] (1)進(jìn)水階段：中央控制系統(tǒng)控制與待處理廢水儲(chǔ)液槽連接的蠕動(dòng)栗和流量計(jì)將 待處理廢液從待處理廢水儲(chǔ)液槽中加入至芬頓反應(yīng)器，當(dāng)芬頓反應(yīng)器液面達(dá)到最高時(shí)，液 位計(jì)傳輸信號(hào)至中央控制系統(tǒng)，停止待處理廢水的進(jìn)水；
[0017] (2)反應(yīng)：由中央控制系統(tǒng)啟動(dòng)攪拌系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，同時(shí)控制連接活化劑儲(chǔ)液槽 的蠕動(dòng)栗開(kāi)始工作，待投加劑量達(dá)到要求時(shí)，與活化劑儲(chǔ)液槽連接的流量計(jì)傳輸信號(hào)至中 央控制系統(tǒng)，停止活化劑的加液；同時(shí)控制鐵廢棄物自動(dòng)投加系統(tǒng)和PH調(diào)節(jié)系統(tǒng)開(kāi)始工 作，待pH調(diào)節(jié)至反應(yīng)要求值時(shí)，控制與雙氧水儲(chǔ)液槽連接的懦動(dòng)栗開(kāi)始工作，待投加劑量 達(dá)到要求時(shí)與雙氧水儲(chǔ)液槽連接的流量計(jì)傳輸信號(hào)至中央控制系統(tǒng)，停止雙氧水的加液， 開(kāi)始反應(yīng)；
[0018] (3)沉淀：待反應(yīng)完成后，停止攪拌，靜置半小時(shí)；
[0019] (4)出水：打開(kāi)排水管開(kāi)始進(jìn)行排水，待液面達(dá)到最低時(shí)，液位計(jì)傳輸信號(hào)至中央 控制系統(tǒng)，停止排水，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程即完成。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0021] (1)本發(fā)明中的活化劑可以大大提高鐵廢棄物在芬頓體系中的反應(yīng)速率，將傳統(tǒng) 芬頓體系的有效pH范圍從1~3提高為1~6 ;
[0022] (2)本發(fā)明解決了傳統(tǒng)芬頓技術(shù)產(chǎn)生大量鐵泥的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了固體廢物的資源化 利用和零排放；
[0023] (3)本發(fā)明中將鐵廢棄物回用于芬頓反應(yīng)比現(xiàn)有的鐵泥煉鋼、制鐵系顏料，更易推 廣普及，兼具資源節(jié)約與環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)；
[0024] (4)本發(fā)明適用于多種有機(jī)廢水處理，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1為本發(fā)明的水處理裝置的示意圖，其中：中央控制系統(tǒng)1、蠕動(dòng)栗2、流量計(jì)3、 雙氧水儲(chǔ)液槽4、活化劑儲(chǔ)液槽5、廢水儲(chǔ)液槽6、液位計(jì)7、攪拌系統(tǒng)8、pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)9、鐵廢 棄物自動(dòng)投加系統(tǒng)10、芬頓反應(yīng)器11、排水管12和放空排泥管13 ;
[0026] 圖2為實(shí)施例1對(duì)難降解有機(jī)物的去除率變化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 本發(fā)明提出了一種鐵廢棄物回用于芬頓技術(shù)的方法，通過(guò)向待處理廢水中投加雙 氧水（濃度1~lOmmol/L)和鐵廢棄物（0. 1~2g/L)，同時(shí)投加活化劑（濃度0. 1~lmmol/ U，攪拌反應(yīng)，然后停止攪拌、進(jìn)行固液分離，處理過(guò)程即完成。
[0028] 如圖1所示，本發(fā)明提出了一種鐵廢棄物回用于芬頓技術(shù)的水處理裝置，其包括 中央控制系統(tǒng)1、蠕動(dòng)栗2、流量計(jì)3、雙氧水儲(chǔ)液槽4、活化劑儲(chǔ)液槽5、廢水儲(chǔ)液槽6、鐵廢 棄物自動(dòng)投加系統(tǒng)7、攪拌系統(tǒng)8、pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)9、液位計(jì)10、芬頓反應(yīng)器11、排水管12和放 空排泥管13,其中，雙氧水儲(chǔ)液槽、活化劑儲(chǔ)液槽、待處理廢水儲(chǔ)液槽分別依次與蠕動(dòng)栗和 流量計(jì)連接，通過(guò)蠕動(dòng)栗將雙氧水、活化劑和待處理廢水分別投加至芬頓反應(yīng)器中；攪拌系 統(tǒng)、液位計(jì)和PH調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)置于芬頓反應(yīng)器中；排水管設(shè)置于所述芬頓反應(yīng)器的下部，放 空排泥管設(shè)置于所述芬頓反應(yīng)器的底部，放空排泥管的末端連接鐵廢棄物自動(dòng)投加系統(tǒng)， 當(dāng)對(duì)所述芬頓反應(yīng)器進(jìn)行檢修時(shí)，中央控制系統(tǒng)控制與放空排泥管連接的蠕動(dòng)栗將芬頓反 應(yīng)器內(nèi)的剩余鐵泥排出暫存至鐵廢棄物自動(dòng)投加系統(tǒng)；蠕動(dòng)栗、流量計(jì)、鐵廢棄物自動(dòng)投加 系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、PH調(diào)節(jié)系統(tǒng)和液位計(jì)均由中央控制系統(tǒng)程序控制。在使用時(shí)，主要包括如 下步驟：
[0029] (1)進(jìn)水階段：中央控制系統(tǒng)控制與待處理廢水儲(chǔ)液槽連接的蠕動(dòng)栗和流量計(jì)將 待處理廢液從待處理廢水儲(chǔ)液槽中加入至芬頓反應(yīng)器，當(dāng)芬頓反應(yīng)器液面達(dá)到最高時(shí)，液 位計(jì)傳輸信號(hào)至中央控制系統(tǒng)，停止待處理廢水的進(jìn)水；
[0030] (2)反應(yīng)：由中央控制系統(tǒng)啟動(dòng)攪拌系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，同時(shí)控制連接活化劑儲(chǔ)液槽 的蠕動(dòng)栗開(kāi)始工作，待投加劑量達(dá)到要求時(shí)，與活化劑儲(chǔ)液槽連接的流量計(jì)傳輸信號(hào)至中 央控制系統(tǒng)，停止活化劑的加液；同時(shí)控制鐵廢棄物自動(dòng)投加系統(tǒng)和pH調(diào)節(jié)系統(tǒng)開(kāi)始工 作，待pH調(diào)節(jié)至反應(yīng)要求值時(shí)，控制與雙氧水儲(chǔ)液槽連接的懦動(dòng)栗開(kāi)始工作，待投加劑量 達(dá)到要求時(shí)與雙氧水儲(chǔ)液槽連接的流量計(jì)傳輸信號(hào)至中央控制系統(tǒng)，停止雙氧水的加液， 開(kāi)始反應(yīng)；
[0031] (3)沉淀：待反應(yīng)完成后，停止攪拌，靜置半小時(shí)；
[0032] (4)出水：打開(kāi)排水管開(kāi)始進(jìn)行排水，待液面達(dá)到最低時(shí)，液位計(jì)傳輸信號(hào)至中央 控制系統(tǒng)，停止排水，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程即完成。
[0033] 下述實(shí)施例均采用上述裝置完成。
[0034] 實(shí)施例1
[0035] 取含有印染廢水的待處理水樣500mL，難降解有機(jī)物取用橙黃G (OG)，體系pH值