[发明专利]一种芬顿污水处理工艺及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种芬顿污水处理工艺及其设备，属于污水处理领域。

背景技术

 芬顿氧化技术是以芬顿试剂进行化学氧化的废水处理方法。芬顿试剂是由H₂O₂和Fe²⁺混合而成的一种氧化能力很强的氧化剂。其氧化机理主要是在酸性条件下(一般pH<3.5)，利用Fe²⁺作为H₂O₂的催化剂，生成具有很强氧化电性且反应活性很高的·OH，羟基自由基在水溶液中与难降解有机物生成有机自由基使之结构破坏，最终氧化分解。同时Fe²⁺被氧化成Fe³⁺产生混凝沉淀，将大量有机物凝结而去除，芬顿氧化技术的主要反应如下：

Fe²⁺ +H₂O₂→Fe³⁺ +OH^-+?OH

Fe³⁺ +H₂O₂+OH^-→Fe²⁺ +H₂O+?OH

Fe³⁺ +H₂O₂→Fe²⁺ +H⁺ +HO₂

HO₂+H₂O₂→H₂O+O₂↑+?OH

芬顿氧化技术具有快速高效、可产生絮凝、设备简单、处理效果好等优点而得到了广泛的发展和应用。也正是由于芬顿氧化法的优良处理效果，在二价铁离子与双氧水的氧化体系技术原理基础上，发展起来了一系列的处理技术，如类芬顿氧化体系、电芬顿氧化体系、光芬顿氧化处理体系，取得了一定的处理效果。

但这些新型的芬顿反应体系的基本原理仍然是二价铁离子与过氧化氢反应产生羟基自由基。在此原理下，芬顿处理技术存在较大的问题在于铁泥产生量十分高，铁泥产生量高的原因在于反应体系中需要大量的亚铁盐作为反应试剂，而亚铁经过芬顿反应后生成三价铁，最终通过沉淀的形式排出而产生了大量的含铁铁泥；在芬顿体系中，每升废水中二价铁离子的投加量在几百甚至几千毫克，这些铁盐经过反应后成为三价铁，最终都需要通过沉淀的形式从系统中分离出来，从而使得芬顿氧化法产生的铁泥量十分高。

大量二价铁离子盐的投加不仅造成了最终铁泥量的增加，同时造成了运行成本的增加，提高了企业的负担。虽然目前有众多的学者也致力于研究无铁泥排放的芬顿氧化技术，如Nafion-Fenton法，但其材料昂贵，且本身还处于实验研究阶段，并没有大量的实际应用；也有利用电化学对芬顿铁泥进行再生利用的技术，如FSR(电芬顿铁还原)法。目前，FSR只是一个概念，还没有实际应用。

FSR法最大的弊病就是还原的效率低，芬顿反应后得到氢氧化铁絮状物质对有机物的吸附沉淀效果是比较好的，这些铁不能通过直接电解的方法得到还原。故难分解有机物会一直积累使处理效果逐步的降低，故再生率不高，使得进水负荷升高，出现水质不达标的情况。因此，十分有必要开发能够高效循环利用铁资源，且有效控制有机质及重金属的累积导致出水不达标的问题，同时提高芬顿氧化的处理效果，降低运行成本，解决铁泥产生量大的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在芬顿氧化处理污水过程中实现铁资源的回收，并进一步提供实现铁资源的回收的设备。

本发明为解决以上的技术问题，提供一种芬顿污水处理工艺，依次包括以下步骤：(a)调节污水pH值；(b)在污水中加入H₂O₂和Fe²⁺；(c)加碱生成铁泥沉淀；(d)使铁泥沉淀与上清液分离；(e)上清液流出后进行生化处理；含铁泥沉淀的浑浊液排出后加酸使铁泥沉淀溶解；(f)通过电催化氧化使步骤(e)流出的溶液中的铁络合物氧化破络得到Fe³⁺；再用电解还原使Fe³⁺电解还原成Fe²⁺，通过回流使Fe³⁺充分电解还原Fe²⁺；电解还原的Fe²⁺用来代替步骤(b)中所加入的Fe²⁺。