申请日2013.11.20
公开(公告)日2014.02.26
IPC分类号C02F9/04
摘要
一种联锁控制的模块式芬顿试剂处理废水方法及装置，是使废水依次连续通过第一调节池、第二调节池、强氧化反应池、pH值回调池和絮凝池五个反应池;废水在第一调节池中调节pH值至3.0-5.0;废水进入第二调节池中加入H2O2，使强氧化应池中废水的氧化还原电位控制在1.8V-2.8V;废水在强氧化应池进行反应;在pH值回调池中加入氢氧化钠，使废水pH值回调至6-9;最后使废水进入絮凝池，在絮凝池中投加絮凝剂。本发明设置多个反应池，使反应更充分，减少了中间产物的生成，提高了氧化剂的利用率，实现了连续进水，连续反应，提高了自动化程度和药剂投加量的精确度，可实现投加药剂的量化控制，降低运行误差，减小运行难度。
权利要求书
1.一种联锁控制的模块式芬顿试剂处理废水方法，是使废水依次连续通过第一调节池、第二调节池、强氧化反应池、pH值回调池和絮凝池五个反应池，其特征是，具体包括以下步骤：
(1)废水首先进入第一调节池，在该调节池中对废水进行pH值调节，向废水中投加浓H2SO4，调节废水pH值至3.0-5.0，如果废水pH值低于3.0，则不投加浓硫酸;同时加入FeSO4，投加量根据废水在步骤(3)强氧化反应后的氧化还原电位决定，并根据步骤(4)中检测的废水COD调整;通过搅拌强化混合，创造反应环境，保证充分反应;
(2)调节pH值后的废水由第一调节池进入第二调节池，在第二调节池中加入H2O2，并充分搅拌混和，创造氧化环境;H2O2的投加量根据废水在步骤(3)强氧化反应中的氧化还原电位决定，并根据步骤(4)中检测的废水COD调整;
(3)废水继续进入强氧化反应池进行反应，实现强氧化反应，采用搅拌强化混合，充分混合均匀，反应时间控制在20分钟-45分钟，使废水在强氧化反应池中的氧化还原电位控制在1.8V-2.8V;
(4)之后废水进入pH值回调池，在pH值回调池中加入氢氧化钠，采用搅拌强化混合，使废水pH值回调至6-9，创造絮凝反应环境;同时检测废水COD，确认处理后的废水是否达到排放要求，如果达不到排放要求就在各参数的范围内调整各参数，直至达到排放要求;如果达到了排放要求就进入絮凝反应池;
(5)最后使废水进入絮凝反应池，在絮凝反应池中投加絮凝剂，实现絮凝反应，使废水中泥水分离。
2.一种实现上述方法的联锁控制的模块式芬顿试剂处理废水装置，其特征是：包括第一调节池、第二调节池、强氧化反应池、pH值回调池和絮凝池五个模块以及PLC可编程控制器，第一调节池、第二调节池、强氧化反应池、pH值回调池和絮凝池依次连通，各池中均设置有搅拌装置;第一调节池上设有进水管，进水管上连接有进水pH值自动检测仪、流量计和进水COD自动检测仪，第一调节池中设有H2SO4投加管和FeSO4投加管，H2SO4投加管和FeSO4投加管上均设有计量泵，第一调节池的出水口处设有出水pH值自动检测仪;第二调节池中设置有H2O2投加管，H2O2投加管上设有计量泵，第二调节池中还设有氧化还原电位检测仪;pH值回调池中设有NaOH投加管，NaOH投加管上设有计量泵，pH值回调池中还设有回调pH值自动检测仪和出水COD自动检测仪;絮凝反应池上设有出水管，絮凝反应池中设有絮凝剂投加管，絮凝剂投加管上设有计量泵;各处的pH值自动检测仪、计量泵、COD自动检测仪、流量计和氧化还原电位检测仪均与PLC可编程控制器连接;
上述装置的运行过程如下所述：
(1)废水首先通过进水管进入第一调节池，并通过设置在进水管上的进水pH值自动检测仪、流量计和进水COD自动检测仪在线实时检测废水的pH值、流量和COD，并将检测数据传输给PLC可编程控制器;当检测到废水的pH值高于5.0时，通过H2SO4投加管向第一调节池中投加浓H2SO4，调节废水pH值至设定范围3.0-5.0，并通过出水pH值自动检测仪检测是否达到该设定范围，如果检测的废水pH值低于3.0，则不投加浓硫酸;按上述要求控制H2SO4投加量，PLC可编程控制器根据该投加量控制H2SO4计量泵;同时向第一调节池中通过FeSO4投加管投加FeSO 4溶液，由PLC可编程控制器控制FeSO4计量泵来控制投加量;通过第一调节池中的搅拌机搅拌，充分反应;
(2)经过步骤(1)pH值调节后的废水进入第二调节池，在第二调节池中通过H2O2投加管投加H2O2，投加量控制在使强氧化反应池中的氧化还原电位至1.8V-2.8V，根据强氧化反应池中的氧化还原电位检测仪检测的数据确定H2O2投加量，PLC可编程控制器根据该投加量控制H2O2投加管上的H2O2计量泵;通过第二调节池中的搅拌机充分搅拌混和;
(3)废水继续进入强氧化反应池进行反应，反应时间控制在20分钟-45分钟，通过强氧化反应池中的搅拌机充分搅拌混和，使强氧化反应池中的氧化还原电位至1.8V-2.8V;
(4)废水在强氧化反应池反应后进入pH值回调池，在pH值回调池中通过NaOH投加管投加NaOH溶液，使废水pH值回调至6-9，完成强氧化反应;根据回调的pH值确定NaOH的投加量，PLC可编程控制器 根据该投加量控制NaOH投加管上的NaOH计量泵;通过pH值回调池中的回调pH值自动检测仪检测pH值是否回调至6-9;通过pH值回调池中的出水COD自动检测仪检测出水COD，确认处理后的废水是否达到排放要求，如果达不到排放要求就调整各参数，直至达到排放要求;如果达到了排放要求就进入絮凝反应池;通过pH值回调池中的搅拌机充分搅拌混和;
(5)最后使废水进入絮凝反应池，在絮凝反应池中通过絮凝剂投加管投加絮凝剂聚丙烯酰胺，使步骤(4)反应后的废水中的泥水分离。
说明书
一种联锁控制的模块式芬顿试剂处理废水方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于废水处理的芬顿试剂反应方法及装置，属于污水处理技术领域。
背景技术
芬顿(Fenton)试剂法是一种目前常用的废水处理高级氧化技术，具有较高的去除难降解有机污染物的能力。Fenton试剂法催化氧化处理工艺原理是借助H2O2与铁盐等催化氧化反应机制，产生具有极强氧化性的羟基自由基(·OH)，借助羟基自由基具有“攻击”有机物分子内高电子云密度部位的特点，破坏分子链结构，使大部分难降解的有机物迅速被·OH自由基彻底矿化为CO2和H2O。强氧化反应主要是在一个搅拌反应池中进行。
Fenton试剂法是一种有效的废水处理方法，但目前主要反应方式为在一个搅拌反应池内进行，一般为非连续反应，存在以下问题：(1)反应条件不好掌握，pH值的调节范围、药剂的最佳投加量等需要人工控制，容易造成误差，工作难度大;(2)不能充分矿化有机物，初始物质部分转化为某些中间产物，这些中间产物或与Fe3+形成络合物，或与羟基自由基·OH的生成路线发生竞争，并可能对环境的危害更大;(3)无法精确控制反应参数，造成药剂投加量不精确，如H2O2的利用率不高。
发明内容
本发明针对现有Fenton试剂法处理废水技术存在的不足，提供一种氧化反应更充分、能够提高氧化剂利用率的联锁控制的模块式芬顿试剂处理废水方法，同时提供一种实现该方法的装置。
本发明的联锁控制的模块式芬顿试剂处理废水方法，是使废水依次连续通过第一调节池、第二调节池、强氧化反应池、pH值回调池和絮凝反应池五个反应池，具体包括以下步骤：
(1)废水首先进入第一调节池，在该调节池中对废水进行pH值调节，向废水中投加浓H2SO4，调节废水pH值至3.0-5.0，如果废水pH值低于3.0，则不投加浓硫酸;同时加入FeSO4，投加量根据废水在步骤(3)强氧化反应后的氧化还原电位决定，并根据步骤(4)中检测的废水COD调整，通过搅拌强化混合，创造反应环境，保证充分反应;
(2)调节pH值后的废水由第一调节池进入第二调节池，在第二调节池中加入H2O2，并充分搅拌混和，创造氧化环境;H2O2的投加量根据废水在步骤(3)强氧化反应中的氧化还原电位决定，并根据步骤(4)中检测的废水COD调整;
(3)废水继续进入强氧化反应池进行反应，实现强氧化反应，采用搅拌强化混合，充分混合均匀，反应时间控制在20分钟-45分钟，使废水在强氧化反应池中的氧化还原电位控制在1.8V-2.8V;
(4)之后废水进入pH值回调池，在pH值回调池中加入氢氧化钠，采用搅拌强化混合，使废水pH值回调至6-9，创造絮凝反应环境;同时检测废水COD，确认处理后的废水是否达到排放要求，如果达不到排放要求就在各参数的范围内调整各参数(各参数是指第一调节池进水流量、pH值、氧化还原电位及各药剂投加量)，直至达到排放要求;如果达到了排放要求就进入絮凝反应池;
(5)最后使废水进入絮凝反应池，在絮凝反应池中投加絮凝剂，实现絮凝反应，使废水中泥水分离。
实现上述方法的联锁控制的模块式芬顿试剂处理废水装置，采用下述技术解决方案：
该装置，包括第一调节池、第二调节池、强氧化反应池、pH值回调池和絮凝池五个模块以及PLC可编程控制器，第一调节池、第二调节池、强氧化反应池、pH值回调池和絮凝池依次连通，各池中均设置有搅拌装置;第一调节池上设有进水管，进水管上连接有进水pH值自动检测仪、流量计和进水COD自动检测仪，第一调节池中设有H2SO4投加管和FeSO4投加管，H2SO4投加管和FeSO4投加管上均设有计量泵，第一调节池的出水口处设有出水pH值自动检测仪;第二调节池中设置有H2O2投加管，H2O2投加管上设有计量泵，第二调节池中还设有氧化还原电位检测仪;pH值回调池中设有NaOH投加管，NaOH投加管上设有计量泵，pH值回调池中还设有回调pH值自动检测仪和出水COD自动检测仪;絮凝反应池上设有出水管，絮凝反应池中设有絮凝剂投加管，絮凝剂投加管上设有计量泵;各处的pH值自动检测仪、计量泵、COD自动检测仪、流量计和氧化还原电位检测仪均与PLC可编程控制器连接。
上述装置的运行过程如下所述：
(1)废水首先通过进水管进入第一调节池，并通过设置在进水管上的进水pH值自动检测仪、流量计和进水COD自动检测仪在线实时检测废水的pH值、流量和COD，并将检测数据传输给PLC可编程控制器;当检测到废水的pH值高于5.0时，通过H2SO4投加管向第一调节池中投加浓H2SO4，调节废水pH值至设定范围3.0-5.0，并通过出水pH值自动检测仪检测是否达到该设定范围，如果检测的废水pH值低于3.0，则不投加浓硫酸;按上述要求控制H2SO4投加量，PLC可编程控制器根据该投加量控制H2SO4计量泵;同时向第一调节池中通过FeSO4投加管投加FeSO 4溶液，由PLC可编程控制器控制FeSO4计量泵来控制投加量;通过第一调节池中的搅拌机搅拌，充分反应;
(2)经过步骤(1)pH值调节后的废水进入第二调节池，在第二调节池中通过H2O2投加管投加H2O2，投加量控制在使强氧化反应池中的氧化还原电位至1.8V-2.8V，根据强氧化反应池中的氧化还原电位检测仪检测的数据确定H2O2投加量，PLC可编程控制器 根据该投加量控制H2O2投加管上的H2O2计量泵;通过第二调节池中的搅拌机充分搅拌混和;
(3)废水继续进入强氧化反应池进行反应，反应时间控制在20分钟-45分钟，通过强氧化反应池中的搅拌机充分搅拌混和，使强氧化反应池中的氧化还原电位至1.8V-2.8V;
(4)废水在强氧化反应池反应后进入pH值回调池，在pH值回调池中通过NaOH投加管投加NaOH溶液，使废水pH值回调至6-9，完成强氧化反应;根据回调的pH值确定NaOH的投加量，PLC可编程控制器 根据该投加量控制NaOH投加管上的NaOH计量泵;通过pH值回调池中的回调pH值自动检测仪检测pH值是否回调至6-9;通过pH值回调池中的出水COD自动检测仪检测出水COD，确认处理后的废水是否达到排放要求，如果达不到排放要求就调整各参数，直至达到排放要求;如果达到了排放要求就进入絮凝反应池;通过pH值回调池中的搅拌机充分搅拌混和;
(5)最后使废水进入絮凝反应池，在絮凝反应池中通过絮凝剂投加管投加絮凝剂聚丙烯酰胺，使步骤(4)反应后的废水中的泥水分离。
废水在上述装置的各个模块反应池中是连续运行的，自动检测第一调节池的进水流量和pH值，通过PLC可编程控制器自动控制投加H2SO4，自动调节强化反应所需要的pH值，同时自动控制投加FeSO4。在第二调节池的进水口处投加H2O2，控制氧化还原电位。在强氧化反应池中进行Fenton强氧化反应，并检测出水的PH值，根据该pH值通过PLC可编程控制器自动控制pH值回调池中的NaOH投加量，强氧化反应池可以设置多个串联的分池，以增加强氧化反应时间。在絮凝反应池投加絮凝剂，使反应后泥水能快速分离。通过各反应池中搅拌机的搅拌，使药剂与废水充分混合和反应。
本发明设置多个串联连通的反应池，使反应更充分，减少了中间产物的生成，提高了氧化剂的利用率，实现了连续进水，连续反应，并通过PLC可编程控制器进行数据分析和控制，在每个反应阶段均实现了在线检测和数据的实时采集，通过在线信号控制药剂投加量，提高了自动化程度和药剂投加量的精确度，可实现投加药剂的量化控制，降低系统运行误差，减轻运行难度。
