Detaljeret forklaring af Fenton-oxidationsspildevandsbehandlingsprocessen – typisk scenarietilpasning og præcis praktisk vejledning

Fenton-oxidationsprocessen er en avanceret kerne-oxidationsteknologi til behandling af genstridigt organisk spildevand. Den anvender ferro-ion-katalyse til at generere stærke oxiderende hydroxylradikaler in situ fra hydrogenperoxid, der effektivt nedbryder meget giftige og dårligt bionedbrydelige organiske forurenende stoffer. Det kan bruges som en forbehandlingsproces for at forbedre spildevandets biologiske nedbrydelighed, eller som en avanceret behandlingsproces for at sikre, at spildevandet lever op til udledningsstandarderne. Denne proces har ingen faste universelle værdier, kun et grundlæggende parameterområde. Optimering kræver små-vandkvalitetstests. Det er bredt anvendeligt til fem typiske industrielle scenarier: kemisk, farmaceutisk, trykning og farvning, lossepladsperkolat og papirmasse- og papirfremstilling. Det følgende er den reviderede og komplette praktiske vejledning.

Fenton-reaktionsprocessen består af seks kernetrin: syrejustering, katalysatorblanding, oxidationsreaktion, neutralisering og afgasning, faststof-væskeseparering og bortskaffelse af farligt affald. Alle parametre overholder anaerobe og avancerede oxidationstekniske specifikationer:

1. Syrejusteringstrin: Fortyndet svovlsyre tilsættes for at justere spildevandets pH til det optimale reaktionsområde på 3,0 til 4,0. Mekanisk eller hydraulisk omrøring anvendes i mindst 2 minutter. En online pH-meter og målepumpe leveres til at opnå automatisk og præcis syrekontrol, hvilket forhindrer lokaliseret over-surhed eller over-alkalinitet.

2. Katalysatorblandingstrin: Jernsulfatopløsning tilsættes som katalysator. Opløsningskoncentrationen kontrolleres til under 30 % og under 20 % under lave-temperaturforhold. Der anvendes en stærk omrøringstilstand, med hastighedsgradienten G-værdien kontrolleret mellem 500 og 1000 sekunder⁻¹, og omrøring udføres i mindst 2 minutter for at sikre fuldstændig og ensartet spredning af jernholdige ioner i spildevandet.

3. Oxidationsreaktionstrin: Tilsæt direkte 30 % industrielt-hydrogenperoxidstamopløsning uden forudgående fortynding eller opløsning. Reagensforholdet bestemmes ud fra vandkvaliteten. En svag omrøringstilstand anvendes under oxidationstrinnet, med hastighedsgradienten G-værdien styret til 50-70 sekunder⁻1, idet der kun opretholdes slamfluidiseringstilstanden for at forhindre tab af hydroxylradikal. Den hydrauliske retentionstid er 4-8 timer for forbehandling og 2-6 timer for avanceret behandling. Reaktionstanken er lavet af 316L rustfrit stål med glasflagebelægning på indervæggen for korrosionsbeskyttelse.

4. Neutraliserings- og afgasningsstadiet: Tilsæt natriumhydroxid eller natriumcarbonatopløsning for at justere spildevandets pH til 7,0-8,0. Efter grundig omrøring kommer spildevandet ind i afgasningstanken for at fjerne opløst ilt, der dannes under reaktionen. Den hydrauliske opholdstid i afgasningstanken er ikke mindre end 15 minutter, og gas--til-vand-forholdet er ikke mindre end 5:1.

5. Fast-Væskeseparation: Adskil jernslam fra rent vand ved hjælp af sedimentationstanke eller flotationstanke. Hvis adskillelseseffekten er utilfredsstillende, tilsættes 100-200 mg/L polyaluminiumchlorid og 3-5 mg/L polyacrylamid for at øge bundfældningseffekten af ​​suspenderede stoffer og jernslam.

6. Bortskaffelse af jernslam: Jernslam produceret af Fenton-reaktionen er klassificeret som HW22 farligt affald. Det skal fortykkes, afvandes med plade- og rammefilterpresse og derefter bortskaffes i overensstemmelse med reglerne af en kvalificeret behandlingsenhed for farligt affald. Tilfældig dumpning og udledning er strengt forbudt.

1. Kemisk spildevand (phenolisk, benzen, halogeneret kulbrintespildevand)

Kerneegenskaberne for dette spildevand er en COD-koncentration på 1000-5000 mg/L, indeholdende phenoler, benzenserieforbindelser, halogenerede kulbrinter og andet genstridigt organisk materiale. Dets bionedbrydelighedsforhold er mindre end 0,2, hvilket udviser ekstrem høj biologisk toksicitet. Direkte biologisk behandling kan ikke opfylde standarderne. Processen er placeret som forbehandling med det centrale mål at øge bionedbrydelighedsforholdet til over 0,3. De optimale parametre er: hydrogenperoxid til COD masseforhold på 1,5 til 2,0:1, hydrogenperoxid til ferro-ion masseforhold på 3 til 5:1, hydraulisk retentionstid på 4 til 6 timer og reaktions-pH på 3,0 til 3,5. Nøgle operationelle punkter er: For phenolholdigt spildevand bør hydrogenperoxid tilsættes i to til tre trin for at undgå lokal overoxidation; for halogeneret kulbrintespildevand kan jern-ion-doseringen øges passende for at øge den katalytiske oxidationseffekt.

2. Farmaceutisk spildevand (antibiotika, farmaceutisk mellemspildevand)

Kerneegenskaberne ved dette spildevand er dets komplekse sammensætning, COD-koncentration på 800 til 3000 mg/L med store udsving og tilstedeværelsen af ​​antibiotika, heterocykliske organiske forbindelser og ekstremt høj biotoksicitet sammen med høje niveauer af uorganiske ioner såsom chlorid- og sulfationer. Processen er positioneret som en dobbelt-metode til forbehandling og avanceret behandling. Forbehandling forbedrer den biologiske nedbrydelighed, mens avanceret behandling fjerner resterende forurenende stoffer fra det biologiske spildevand. De egnede parametre er som følger: For forbehandlingstrinnet er masseforholdet mellem hydrogenperoxid og COD 1,2 til 1,8:1, masseforholdet mellem hydrogenperoxid og ferro-ion er 4 til 6:1, og den hydrauliske retentionstid er 3 til 5 timer; for det avancerede behandlingstrin er masseforholdet mellem hydrogenperoxid og COD 1,0 til 1,5:1, den hydrauliske retentionstid er 2 til 3 timer, og reaktionens pH er 3,0 til 3,5. Nøgle praktiske punkter er: For spildevand med højt indhold af uorganiske ioner skal hydrogenperoxiddoseringen øges med 10% til 20% for at modvirke den hæmmende effekt af ioner på reaktionen; efter forbehandling skal en hydrolyseforsuringsproces følges for yderligere at forbedre spildevandets biologiske nedbrydelighed.

3. Farvning og udskrivning af spildevand (azo- og antraquinonfarvevand)

Kerneegenskaberne for dette spildevand er ekstrem høj farveintensitet, der når hundredvis til tusindvis af gange højere, indeholder azo- og anthraquinonfarvestoffer, COD-koncentration på 300 til 1000 mg/L og et bionedbrydelighedsforhold på mindre end 0,25. Farveintensitet er kernekontrolindikatoren. Noget spildevand indeholder overfladeaktive stoffer, hvilket gør flokkulering vanskelig. Processen er positioneret som avanceret behandling med det kerneformål at fjerne resterende farve og COD fra biologisk spildevand for at sikre, at spildevandet lever op til standarderne. Egnede parametre er: masseforhold mellem hydrogenperoxid og COD på 1,0 til 1,5:1, masseforhold mellem hydrogenperoxid og ferro-ion på 5 til 8:1, hydraulisk retentionstid på 2 til 4 timer og reaktions-pH på 3,5 til 4,0. Nøgle praktiske punkter omfatter en passende forøgelse af ferroion-doseringen for at øge flokkulering og affarvning; for spildevand, der indeholder overfladeaktive stoffer, kan doseringen af ​​polyaluminiumchlorid øges under neutraliseringsstadiet for at forbedre faststof-væskeseparationseffektiviteten.

4. Perkolat fra lossepladser (midt-til-perkolat fra deponeringsanlæg og forbrændingsanlæg i sen fase)

Kerneegenskaberne for dette spildevand er en COD-koncentration på 800 til 5000 mg/L, et bionedbrydelighedsforhold på mindre end 0,2, tilstedeværelsen af ​​humussyre, fulvinsyre og andet genstridigt organisk materiale og højt ammoniaknitrogenindhold, hvilket gør det til et typisk spildevand med høj-sværhedsgrad. Processen er positioneret som avanceret behandling, der integreres med MBR, A/O og andre biologiske processer for at fjerne resterende forurenende stoffer i spildevandet. De optimale parametre er: masseforhold mellem hydrogenperoxid og COD på 1,8 til 2,0:1, masseforhold mellem hydrogenperoxid og ferro-ion på 2 til 4:1, hydraulisk retentionstid på 6 til 8 timer og reaktions-pH på 3,0 til 3,5. Nøgle praktiske punkter omfatter styrkelse af afgasningsprocessen for at forhindre opløst oxygen i at påvirke efterfølgende filterprocesser; en Fenton + beluftet biologisk filterkombinationsproces anbefales for yderligere at reducere spildevands-COD til den acceptable grænse.

5. Pulp- og papirspildevand (mellem- og bagvand)

Dette spildevands kerneegenskaber er tilstedeværelsen af ​​lignin, cellulose og andet genstridigt organisk materiale; COD-koncentration på 300 til 800 mg/L; høj farve; og højt indhold af suspenderede faste stoffer. Direkte udledning kan let forårsage vandforurening. Processen kan enten være forbehandling eller avanceret behandling. Forbehandling af mellemvandet forbedrer dets biologiske nedbrydelighed, mens avanceret behandling af halevandet fjerner farve og resterende COD. De egnede parametre er: masseforhold mellem hydrogenperoxid og COD på 1,0 til 1,5:1, masseforhold mellem hydrogenperoxid og ferro-ion på 4 til 6:1 og hydraulisk retentionstid på 3 til 4 timer. Nøgle praktiske punkter omfatter tilføjelse af koagulations- og sedimentationsforbehandling i forkanten af ​​processen for at fjerne suspenderede faste stoffer og forhindre jernholdige ioner i at blive adsorberet og gjort ineffektive. Til projekter med strenge krav til reagensomkostninger og slamproduktion kan en fluid bed Fenton-proces vælges for at forbedre reagensudnyttelsen og reducere slamproduktionen.

1. Præcis pH-kontrol: pH-værdien skal kontrolleres mellem 3,0 og 4,0 under oxidationsreaktionsfasen. En pH under 3,0 vil hæmme den katalytiske cyklus af ferro-ioner, mens en pH-værdi over 4,0 vil få ferro-ioner til at hydrolysere og danne hydroxidudfældninger, der mister deres katalytiske effekt. pH-værdien under neutraliseringstrinnet skal være strengt kontrolleret mellem 7,0 og 8,0 for at opfylde udledningskravene.

2. Trinvis omrøringskontrol: Kraftig omrøring anvendes under reagensblandingsstadiet for at sikre ensartet reagensspredning; svag omrøring bruges under oxidationsreaktionstrinnet for kun at opretholde slamfluidisering, undgå stærk omrøring, der kan beskadige hydroxylradikaler og reducere behandlingseffektiviteten.

3. Reagensdoseringsstandarder: Hydrogenperoxid tilsættes direkte ved hjælp af en 30 % industriel stamopløsning uden behov for opløsning eller fortynding; Jernsulfat fremstilles og anvendes med det samme og opbevares i forseglede beholdere for at forhindre oxidation til ferri-ioner, hvorved man undgår fuldstændigt tab af katalytisk aktivitet under konventionelle Fenton-processer.

4. Interfererende ionkontrol: Høje koncentrationer af chlorid-, sulfat- og fosfationer vil hæmme reaktionen. Doseringen af ​​reagenser skal justeres på forhånd gennem små-tests, eller der skal tilføjes en forbehandlingsproces for at fjerne interfererende ioner.

5. Reaktionstemperaturkontrol: Den optimale reaktionstemperatur er 25-35 grader. Temperaturer over 40 grader vil fremskynde den spontane nedbrydning af hydrogenperoxid, hvilket reducerer oxidationseffektiviteten betydeligt; derfor er temperaturkontrol afgørende.

Med hensyn til opbevaring af reagenser skal hydrogenperoxid opbevares væk fra lys og varme, i forseglede beholdere og holdes væk fra varmekilder og brandbare og eksplosive materialer; jernsulfat skal opbevares fugtsikkert-og oxidationssikkert-måde; syre- og alkalireagenser skal opbevares separat for at forhindre blanding og potentielle sikkerhedsreaktioner. Med hensyn til valg af udstyr, bruger reaktionstanken 316L rustfrit stål med glasflage anti-korrosionsbelægning, velegnet til stærkt oxiderende miljøer; den er udstyret med et online pH-meter, høj-målepumpe og flowmåler for at opnå automatisk og nøjagtig dosering af reagenser; den er udstyret med en slamfortykningstank og en plade- og rammefilterpresse for at afslutte afvandingen og midlertidig opbevaring af jernslam, der opfylder kravene til forbehandling af farligt affald.-

Hovedårsagerne til lav behandlingseffektivitet er pH-afvigelse fra området, overdreven omrøring i oxidationssektionen og ubalancerede reagensforhold. Løsningerne skal kalibrere pH-måleren, reducere omrøringsintensiteten i oxidationssektionen og gen-optimere reagensforholdet gennem små-tests. Hovedårsagerne til dårlig bundfældning af jernslam er for store mængder suspenderet faststof ved forenden eller forkert tilsætning af koaguleringsmiddel. Opløsningerne skal styrke forbehandlingen for at fjerne opslæmmede faste stoffer og justere doseringen og metoden til polyakrylamidtilsætning. Hovedårsagen til resterende hydrogenperoxid i spildevandet er overdreven tilsætning af oxidationsmidler. Opløsningerne skal reducere hydrogenperoxiddoseringen og på passende måde forlænge oxidationsreaktionstiden.

Acceptkravene for forbehandling er: et bionedbrydelighedsforhold for spildevand på 0,3 eller højere og en COD-fjernelsesgrad på 40 % til 60 %. Acceptkravene for avanceret behandling er: spildevands-COD, farve og pH-værdier, der opfylder de tilsvarende industriemissionsstandarder; suspenderet faststofkoncentration Mindre end eller lig med 30mg/L; og fuldstændig adskillelse af jernslam uden tab. Godkendelseskravene for overholdelse er: fuldstændige registreringer af bortskaffelse af farligt affald af jernslam; stabil drift af udstyr; og nøjagtige og pålidelige automatiske doserings- og parameterovervågningssystemer.