公布日：2022.10.11
申请日：2022.07.22
分类号：C02F9/06(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种污水电吸附‑还原耦合芬顿处理系统及工艺方法，包括芬顿反应器、电吸附装置、还原再生反应器和沉淀池，所述芬顿反应器底部一侧设置有进水管，所述进水管两端之间设置有污水进水泵和硫酸加药泵，且污水进水泵和硫酸加药泵为并联设置，且芬顿反应器内部位于进水管位置设置有布水器，所述芬顿反应器的中部一侧设置有过氧化氢加料管，且其两端之间设置有过氧化氢加药泵。本发明通过利用芬顿反应，在酸性条件下，Fe3+以离子形式存在，通过电吸附将Fe3+富集、提浓，脱附后的Fe3+进入还原再生单元，利用还原剂将Fe3+还原为Fe2+，重新返回芬顿反应中，实现Fe3+向Fe2+的有效循环。
权利要求书
1.一种污水电吸附-还原耦合芬顿处理系统，包括芬顿反应器（1）、电吸附装置（2）、还原再生反应器（3）和沉淀池（4），其特征在于：所述芬顿反应器（1）底部一侧设置有进水管（5），所述进水管（5）两端之间设置有污水进水泵（6）和硫酸加药泵（7），且污水进水泵（6）和硫酸加药泵（7）为并联设置，且芬顿反应器（1）内部位于进水管（5）位置设置有布水器（8），所述芬顿反应器（1）的中部一侧设置有过氧化氢加料管（9），且其两端之间设置有过氧化氢加药泵（10），芬顿反应器（1）内部位于过氧化氢加料管（9）位置设置有过氧化氢分布器（11），所述芬顿反应器（1）的顶部与电吸附装置（2）相连接。
2.根据权利要求1所述的一种污水电吸附-还原耦合芬顿处理系统，其特征在于：所述电吸附装置（2）由不少于两组电吸附槽（12）组成，每组电吸附槽（12）内安装有偶数组阳级板（13）和阴极板（14），并且阴极板（14）和阳极板交错分布，其中一组电吸附槽（12）脱附时，其余组电吸附槽（12）进行吸附工作。
3.根据权利要求2所述的一种污水电吸附-还原耦合芬顿处理系统，其特征在于：所述电吸附装置（2）一侧设置有控制电源（15），所述控制电源（15）设置有电源正极（16）和电源负极（17），所述阳极板与电源正极（16）采用导线电性连接，阴极板（14）与电源负极（17）采用导线电性连接。
4.根据权利要求2所述的一种污水电吸附-还原耦合芬顿处理系统，其特征在于：所述电吸附装置（2）底部与还原再生反应器（3）相连接，且之间设置有三通阀（18），所述还原再生反应器（3）底部一侧与芬顿反应器（1）相连接，且之间设置有第一管道混合器（19），所述第一管道混合器（19）一端连接有硫酸亚铁加药泵（20），所述芬顿反应器（1）内部位于与还原再生反应器（3）连接的位置设置有硫酸亚铁分布器（21）。
5.根据权利要求4所述的一种污水电吸附-还原耦合芬顿处理系统，其特征在于：所述电吸附装置（2）采用三通阀（18）与沉淀池（4）相连接，且三通阀（18）与沉淀池（4）之间的管道设置有第二管道混合器（22），所述第二管道混合器（22）一端连接有氢氧化钠加药泵（23），所述沉淀池（4）顶部设置有出水堰（24），底部设置有芬顿铁泥出口管（25）。
6.根据权利要求1所述的一种污水电吸附-还原耦合芬顿处理系统，其特征在于：所述还原再生反应器（3）内部设置有还原剂，采用零价铁、铁碳填料、亚硫酸钠、盐酸羟胺、邻苯二酚等无机或有机或复合还原剂的一种或几种组合。
7.一种处理权利要求1-6所述的污水电吸附-还原耦合芬顿处理的工艺方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤S1：污水先与硫酸在管道混合器内混合，调节pH值至3-
4.5后进入芬顿氧化器底部，然后与硫酸亚铁溶液混合，经布水装置混合均匀后与过氧化氢混合，发生芬顿反应2Fe2++H2O2+2H+→2Fe3++2H2O，生成羟基自由基（HO•）将有机物氧化，同时Fe2+转化成Fe3+；步骤S2：酸性条件下，Fe3+仍以离子的形式存在，芬顿反应完成后含Fe3+的污水经进水分布装置进入到电吸附槽（12），在电场力的作用下，Fe3+被吸附到阴极区，脱除部分Fe3+的污水进入后续阶段，经过一段时间的吸附，阳极和阴极电源反接，吸附的Fe3+在正电的作用下脱附，脱附后的高浓Fe3+溶液进入Fe3+还原再生单元，Fe3+与还原剂发生反应，生成Fe2+，重新返回芬顿反应器（1）中；步骤S3：脱除部分Fe3+的污水与氢氧化钠溶液在管道混合器内混合进入沉淀池（4），调节pH值至8-10，生成Fe(OH)3胶体沉淀，上清液经出水堰（24）从沉淀池（4）上部排出，生成的芬顿铁泥从沉淀池（4）底部排出。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种污水电吸附-还原耦合芬顿处理系统及工艺方法，减少芬顿铁泥产量，同时保留沉淀阶段Fe(OH)3胶体对污水中有机物的吸附作用，同时，减少NaOH的消耗量。在芬顿反应第一阶段，酸性条件下，Fe3+以离子形式存在，通过电吸附将Fe3+富集、提浓，脱附后的Fe3+进入还原再生单元生成Fe2+，重新返回芬顿反应中，实现Fe3+向Fe2+的有效循环，通过控制电吸附的工艺条件，可实现Fe3+回收比例的有效控制。在芬顿反应第一阶段将Fe3+还原回用，减少了沉淀阶段碱的消耗，同时减少了芬顿铁泥的产生量，降低了芬顿铁泥处理费用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种污水电吸附-还原耦合芬顿处理系统，包括芬顿反应器、电吸附装置、还原再生反应器和沉淀池，所述芬顿反应器底部一侧设置有进水管，所述进水管两端之间设置有污水进水泵和硫酸加药泵，且污水进水泵和硫酸加药泵为并联设置，且芬顿反应器内部位于进水管位置设置有布水器，所述芬顿反应器的中部一侧设置有过氧化氢加料管，且其两端之间设置有过氧化氢加药泵，芬顿反应器内部位于过氧化氢加料管位置设置有过氧化氢分布器，所述芬顿反应器的顶部与电吸附装置相连接。
进一步的，所述电吸附装置由不少于两组电吸附槽组成，每组电吸附槽内安装有偶数组阳级板和阴极板，并且阴极板和阳极板交错分布，其中一组电吸附槽脱附时，其余组电吸附槽进行吸附工作。
进一步的，所述电吸附装置一侧设置有控制电源，所述控制电源设置有电源正极和电源负极，所述阳极板与电源正极采用导线电性连接，阴极板与电源负极采用导线电性连接。
进一步的，所述电吸附装置底部与还原再生反应器相连接，且之间设置有三通阀，所述还原再生反应器底部一侧与芬顿反应器相连接，且之间设置有第一管道混合器，所述第一管道混合器一端连接有硫酸亚铁加药泵，所述芬顿反应器内部位于与还原再生反应器连接的位置设置有硫酸亚铁分布器。
进一步的，所述电吸附装置采用三通阀与沉淀池相连接，且三通阀与沉淀池之间的管道设置有第二管道混合器，所述第二管道混合器一端连接有氢氧化钠加药泵，所述沉淀池顶部设置有出水堰，底部设置有芬顿铁泥出口管。
进一步的，所述还原再生反应器内部设置有还原剂，采用零价铁、铁碳填料、亚硫酸钠、盐酸羟胺、邻苯二酚等无机或有机或复合还原剂的一种或几种组合，优选的还原剂为零价铁和铁碳填料。
本发明还公开了一种污水电吸附-还原耦合芬顿处理的工艺方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤S1：污水先与硫酸在管道混合器内混合，调节pH值至3-
4.5后进入芬顿氧化器底部，然后与硫酸亚铁溶液混合，经布水装置混合均匀后与过氧化氢混合，发生芬顿反应2Fe2++H2O2+2H+→2Fe3++2H2O，生成羟基自由基(HO•)将有机物氧化，同时Fe2+转化成Fe3+；
步骤S2：酸性条件下，Fe3+仍以离子的形式存在，芬顿反应完成后含Fe3+的污水经进水分布装置进入到电吸附槽，在电场力的作用下，Fe3+被吸附到阴极区，脱除部分Fe3+的污水进入后续阶段，经过一段时间的吸附，阳极和阴极电源反接，吸附的Fe3+在正电的作用下脱附，脱附后的高浓Fe3+溶液进入Fe3+还原再生单元，Fe3+与还原剂发生反应，生成Fe2+，重新返回芬顿反应器中；
步骤S3：脱除部分Fe3+的污水与氢氧化钠溶液在管道混合器内混合进入沉淀池，调节pH值至8-10，生成Fe(OH)3胶体沉淀，上清液经出水堰从沉淀池上部排出，生成的芬顿铁泥从沉淀池底部排出。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明通过利用芬顿反应，酸性条件下，Fe3+以离子形式存在，通过电吸附将Fe3+富集、提浓，脱附后的Fe3+进入还原再生单元，利用还原剂将Fe3+还原为Fe2+，重新返回芬顿反应中，实现Fe3+向Fe2+的有效循环。
2、本发明通过控制电吸附的工艺条件，可实现Fe3+回收比例的有效控制。
3、本发明通过在芬顿反应第一阶段将Fe3+还原回用，避免了沉淀阶段碱的消耗，同时减少了芬顿铁泥的产生量，降低了芬顿铁泥处理费用。
（发明人：姜勇）
