一種鐵鹽循環利用的芬頓汙泥處理方法及裝置與流程
2023-05-08 04:49:41 4
本發明為鐵鹽循環利用的芬頓汙泥處理方法及裝置，涉及汙泥處理領域，尤其涉及一種芬頓汙泥的資源化、減量化處理方法及裝置。
背景技術：
芬頓氧化是一種常見的汙水處理方法，芬頓反應在強酸條件下進行，以亞鐵離子作為催化劑，與過氧化氫反應產生具有強氧化性的羥基自由基，氧化廢水中的難降解有機物，反應後用鹼液將ph回調至中性，使鐵離子形成的氫氧化物絮體以及被絮體吸附、包裹的有機物質從廢水中分離。芬頓氧化水處理方法多用於化工廢水、製藥廢水、印染廢水、造紙廢水、垃圾滲濾液等，這類廢水含有大量難降解有機物、有毒有機物，cod極高，芬頓反應產生的芬頓汙泥屬於危險固體廢棄物，處置難度大、處理成本極高。並且，芬頓反應需要投加大量亞鐵離子，投加的亞鐵離子被氧化成鐵離子進入芬頓汙泥中，不僅造成芬頓汙泥處理困難，而且使得芬頓反應運行成本高，以及大量的鐵資源浪費。
對芬頓汙泥中的鐵鹽進行回收，並且還原成二價鐵回用到芬頓反應中，減少芬頓汙泥對環境的汙染，避免鐵資源的浪費，節約運行成本，是芬頓汙泥最佳的資源化、無害化、減量化處置方式。由於芬頓反應後氫氧化鐵絮體吸附和包裹大量有機物，不能直接靠電解的方法得到還原，因此，電還原法回收芬頓汙泥中的鐵離子效率低；酸溶法對汙泥中的鐵離子回收效率高，但是由於三價鐵溶出的ph很低，在1~3之間，因此耗酸量大、操作困難，且設備一直在較低ph下運行腐蝕嚴重。
技術實現要素：
針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種鐵鹽循環利用的芬頓汙泥處理方法及裝置，為芬頓汙泥的資源化提供一種亞鐵離子回用效率高，減量程度大，操作簡便，處理成本低，適用範圍廣，易於在工程中推廣使用的有效處理方法。
本發明的技術方案是通過以下步驟實現的：將芬頓汙泥中的三價鐵鹽還原成二價鐵鹽；將二價鐵鹽溶解為二價鐵離子；還原後的含二價鐵離子的溶液回用到芬頓反應中；對減量後的汙泥進行中和、脫水處理，脫水後的泥餅外運。
為了更好的實施本發明，其將芬頓汙泥中的三價鐵鹽還原成二價鐵鹽，將二價鐵鹽溶解為二價鐵離子的過程可細化為：對芬頓汙泥進行生物厭氧處理，再向經生物厭氧處理後的芬頓汙泥中注入還原劑，並攪拌，將汙泥中的氫氧化鐵還原成硫化亞鐵或氫氧化亞鐵，再向其中投加酸溶液，將硫化亞鐵或氫氧化亞鐵溶解到溶液中，並對得到的汙泥進行淘洗。
為了更好的實施本發明，其將芬頓汙泥中的三價鐵鹽還原成二價鐵鹽，將二價鐵鹽溶解為二價鐵離子的過程還可以是：對芬頓汙泥進行生物厭氧處理，將汙泥中的氫氧化鐵還原成硫化亞鐵或氫氧化亞鐵，再向其中投加酸溶液，將硫化亞鐵或氫氧化亞鐵溶到溶液中，並對得到的汙泥進行淘洗。
為了更好的實施本發明，其將芬頓汙泥中的三價鐵鹽還原成二價鐵鹽，將二價鐵鹽溶解為二價鐵離子的過程還可以是：直接向芬頓汙泥中注入還原劑，將汙泥中的氫氧化鐵還原成硫化亞鐵或氫氧化亞鐵，再向其中投加酸溶液，將硫化亞鐵或氫氧化亞鐵溶到溶液中，並對得到的汙泥進行淘洗。
進一步，所述還原劑與汙泥中鐵離子的摩爾比為0.5~1.5:1。
進一步，所述對芬頓汙泥進行生物厭氧的時間為2天~10天。
進一步，將芬頓汙泥中的三價鐵鹽還原成二價鐵鹽，將二價鐵鹽溶解為二價鐵離子的過程還可以是：直接向芬頓汙泥中注入還原劑。
本發明的一種鐵鹽循環利用的芬頓汙泥處理裝置包括：芬頓反應池（1）；沉澱池（2），與所述芬頓反應池（1）相連；厭氧還原裝置（3），與所述沉澱池（2）相連；化學還原裝置（4），與所述厭氧還原裝置（3）相連；溶解裝置（5），與所述化學還原裝置（4）和所述芬頓反應池（1）相連；淘洗裝置（6），與所述溶解裝置（5）和所述芬頓反應池（1）相連；汙泥中和裝置（7），與所述淘洗裝置（6）相連；脫水裝置（8），與所述汙泥中和裝置（7）相連；還原劑儲存罐（9），與所述化學還原裝置（4）相連；酸溶液儲存罐（10），與所述溶解裝置（5）相連；鹼溶液儲存罐（11），與所述汙泥中和裝置（7）相連；除臭裝置（12），與所述厭氧還原裝置（3）、化學還原裝置（4）、溶解裝置（5）相連。
進一步，沉澱池（2）與化學還原裝置（4）相連。
進一步，厭氧還原裝置（3）與溶解裝置（5）相連。
進一步，所述厭氧還原裝置（3）、化學還原裝置（4）、溶解裝置（5）為密封裝置。
本發明的有益效果為：
1、芬頓汙泥中的鐵主要以氫氧化鐵沉澱形式存在，若直接加酸溶液將三價鐵離子溶到溶液中，需將汙泥溶液的ph調節到1~3，加酸量大，且設備腐蝕嚴重。本發明首先將汙泥中的三價鐵鹽還原成二價鐵鹽，再加入酸溶液將汙泥中的二價鐵鹽溶解到溶液中，汙泥中的二價鐵鹽在ph為3~4時便可大量溶解到溶液中，大大減少了酸的用量。
2、在厭氧條件下，汙泥中的三價鐵可在厭氧菌作用下還原為二價鐵鹽，本發明通過厭氧還原大大節約了還原劑的使用量，若場地面積有限則可通過還原劑還原三價鐵鹽。
3、本發明對二價鐵回用效率高，95%以上的二價鐵回用到芬頓反應中；汙泥減量程度大，芬頓汙泥減量80%以上；操作簡便，處理成本低，適用範圍廣，易於在工程中推廣使用。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明一種鐵鹽循環利用的芬頓汙泥處理裝置示意圖；
圖2為本發明另一種鐵鹽循環利用的芬頓汙泥處理裝置示意圖；
圖3為本發明又一種鐵鹽循環利用的芬頓汙泥處理裝置示意圖。
圖中：
1-芬頓反應池，2-沉澱池，3-厭氧還原裝置，4-化學還原裝置，5-溶解裝置，6-淘洗裝置，7-汙泥中和裝置，8-脫水裝置，9-還原劑儲存罐，10-酸溶液儲存罐，11-鹼溶液儲存罐，12-除臭裝置。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發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明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
本發明的技術方案是通過以下步驟實現的：將芬頓汙泥中的三價鐵鹽還原成二價鐵鹽；將二價鐵鹽溶解為二價鐵離子；還原後的含二價鐵離子的溶液回用到芬頓反應中；對減量後的汙泥進行中和、脫水處理，脫水後的泥餅外運。
其工藝步驟具體如下：芬頓反應產生的汙泥在沉澱池中進行沉澱，沉澱後的芬頓汙泥在厭氧裝置中進行生物厭氧處理，厭氧條件下，微生物利用硫酸根離子作為電子受體產生h2s，h2s對汙泥中的三價鐵鹽進行還原，其化學反應式為：
so42-+2ch2o+2h+→h2s+2co2+2h2o；
2fe(oh)3+h2s→2fe(oh)2+s+2h2o
fe(oh)2+h2s→fes+2h2o
向厭氧不徹底的汙泥溶液中注入還原性物質，進一步還原汙泥中的三價鐵鹽；或直接向芬頓汙泥中注入還原性物質，如硫化鈉溶液、硫氫化鈉溶液或鐵粉，將汙泥中的三價鐵鹽還原為二價鐵鹽，其化學反應式為：
2fe(oh)3+s2-→2fe(oh)2+s+2oh-
fe+2fe(oh)3→3fe(oh)2
fe(oh)2+s2-→fes+2oh-
向還原後的汙泥溶液中投加酸溶液，將硫化亞鐵或氫氧化亞鐵溶液到溶液中，其化學反應式為：
2fe(oh)2+2h+→fe2++2h2o
fes+2h+→fe2++h2s
得到含有二價鐵離子的酸性溶液回用到芬頓反應中，對處理後的汙泥進行淘洗，淘洗溶液回用到芬頓反應中，淘洗後的汙泥經中和、脫水後外運。
實施例1：
某洗滌劑廠生產廢水，芬頓反應進水cod=41g/l，出水cod=22g/l，芬頓汙泥直接投加硫氫化鈉溶液，投加量為s2-:fe3+=1.5:1，再投加稀硫酸溶液，調節ph=3，攪拌反應1小時，所得溶液回流到芬頓反應池中，將汙泥進行淘洗，淘洗清液回流到芬頓反應池中，芬頓反應池中feso4的補充量小於首次作為芬頓催化劑的feso4的加藥量的5%。
實施例2：
某製藥廢水，芬頓反應進水cod=7980mg/l，出水cod=4210mg/l，芬頓汙泥生物厭氧10天，再投加稀硫酸溶液，調節ph=4，攪拌反應2小時，所得溶液回流到芬頓反應池中，將汙泥溶液進行淘洗，淘洗清液回流到芬頓反應池中，芬頓反應池中feso4的補充量小於首次作為芬頓催化劑的feso4的加藥量的10%。
實施例3：
某煤化工廢水，芬頓反應進水cod=6720mg/l，出水cod=2310mg/l，芬頓汙泥生物厭氧2天，再投加硫氫化鈉溶液，投加量為s2-:fe3+=0.5:1，再投加稀硫酸溶液，調節ph=3.2，攪拌反應1.5小時，所得溶液回流到芬頓反應池中，將汙泥溶液進行淘洗，淘洗清液回流到芬頓反應池中，芬頓反應池中feso4的補充量小於首次作為芬頓催化劑的feso4的加藥量的8%。