[发明专利]一种汽提内循环芬顿流化床耦合催化微电解内回流用于高浓度有机废水预处理的工艺

说明书

一种汽提内循环芬顿流化床耦合催化微电解内回流用于高浓度有机废水预处理的工艺，采用汽提内循环芬顿流化床‑催化微电解塔‑絮凝沉淀工艺流程，适用于几乎所有的高浓度有机废水预处理，特别是需要还原反应破坏分子结构的重氮、叠氮、偶氮、硝基氮类有机氮废水和有机氯废水、有机磷废水等。通过本发明解决了芬顿微电解组合技术在工程应用上的一系列不足：第一芬顿流化床采用汽提内循环结构，克服了传统芬顿流化床为实现流化的高能耗投入和大的高径比问题；第二是芬顿流化床在前，催化微电解在后，芬顿流化床会消耗掉酸度，催化微电解的PH值上升意味铁碳填料消耗速度会降低；第三是通过催化微电解向芬顿流化床的内回流，提供了是芬顿反应所需的亚铁，减少了亚铁盐的投加；第四内回流的存在，增大了催化微电解塔内的上向流速，无需曝气即可改善铁碳填料的传质、反应效率、表面更新。

技术领域

本发明提供一种汽提内循环芬顿流化床耦合催化微电解内回流工艺，用于各种高浓度有机废水预处理，属于废水处理技术领域。

背景技术

芬顿氧化能够产生氧化能力强的羟基自由基，使废水中生化抑制性、难降解性有机污染物分解成可生化性较好的小分子有机物，减轻生化系统的处理负荷，确保生化处理系统的稳定高效运行，同时芬顿氧化能够有效破坏有机胺的分子结构，通过羟基自由基的强氧化作用使其分子链断裂，加速释放出氨氮，为后续生物脱氮创造条件，提高生化处理系统的氨氮去除效率；但芬顿对重氮、叠氮、偶氮、硝基氮类有机氮废水等效果较差，无法将其胺基化和氨化，对生化脱氮不利；对部分有机氯、有机磷废水效果也一般；芬顿氧化药剂量投加量大，产生的危废量大。

催化微电解在酸性条件下发生电化学反应产生的了初生态的Fe²⁺和原子H，具有高化学活性，能改变废水中许多有机物的结构和特性,使有机物发生断链、开环等作用；极强的还原作用对重氮、叠氮、偶氮、硝基氮类有机氮废水脱氮，对有机氯废水脱氯，对有机磷废水脱磷效果极好；但由于反应环境为酸性，铁碳填料会溶出消耗，酸度越大，消耗越快；工程应用中为减弱浓差极化、加速电极反应及更新微电解填料表面，一般设置曝气，但也会将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，减弱了体系的还原能力。

芬顿和催化微电解的组合是化工、制药等高难度高浓度废水广泛应用的预处理技术，一般是先催化微电解后芬顿的形式，利用催化微电解产生多余的亚铁离子，减少芬顿的投药量，但催化微电解在前，必然承受酸度更高的环境，凸显了铁碳填料消耗的问题。

芬顿流化床是芬顿工艺的一种发展形式，利用流体化床的模式使芬顿法所产生的三价铁大部份得以结晶或沉淀披覆在流体化床的载体填料表面上，结合了同相化学氧化、异相化学氧化(H₂O₂/FeOOH)、流体化床结晶及FeOOH的还原溶解等功能。这项技术将传统的芬顿氧化法作了大幅度的改良，可减少50%的污泥量，同时在载体表面形成的铁氧化物具有异相催化的效果，流化床模式亦促进了反应及传质效率。

芬顿流化床的工程应用有几个局限，首先较高流化速度限制了密度较大填料如铁矿类的应用，其次废水流化的动能来源一般采用循环泵，含铁填料流化速度都要在60m/h以上，导致循环泵能耗高，第三为增加实际停留时间，在保证上向流速，设备只能做高，高径比达到3:1~5:1，增加了设备制作成本和一次提升能耗。第四工程应用中只是减少了亚铁盐的投加量，但仍要投加。芬顿流化床多用于低浓度生化性较差废水深度处理，因为所需停留时间较短，一般20~30min，应用于高浓度废水较少，由于停留时间在2h以上，为实现工艺效果的投入和成本都会大大增加。以浙江台州某高浓度医化废水为例，COD约20000~30000mg/L，采用芬顿流化床生化前预处理，处理能力50t/h，水力停留时间2h，塔尺寸3.6m*12.5m，高径比达到3.5:1，采用的循环泵流量600t/h，功率达到30kW.h。

发明内容