一种促进高级氧化效果的废水处理控制方法技术

本发明专利技术公开了一种促进高级氧化效果的废水处理控制方法，属于废水处理领域。具体包括如下步骤：(1)测定废水中含有的重金属离子种类及相应的摩尔浓度；(2)向废水中加入氧化剂，对废水进行高级氧化处理，根据废水中的重金属离子含量来确定氧化剂的添加量；(3)对步骤(2)中的出水进行检测，若出水中COD浓度值≤50mg/L，TOC浓度值≤20mg/L，则停止进行高级氧化处理；否则需进行进一步的高级氧化处理；从所处理废水水质实际出发，在最大化提高氧化反应效率的同时有效节约药剂，减少运行成本。

A control method of wastewater treatment to promote advanced oxidation effect

The invention discloses a wastewater treatment control method for promoting advanced oxidation effect, belonging to the field of wastewater treatment. The specific steps are as follows: (1) determine the type of heavy metal ions contained in the wastewater and the corresponding molar concentration; (2) add oxidant to the wastewater for advanced oxidation treatment, and determine the amount of oxidant according to the content of heavy metal ions in the wastewater; (3) detect the effluent in step (2), if the COD concentration value in the effluent is \u2264 50mg / L and the TOC concentration value is \u2264 20mg / L, then Stop high-level oxidation treatment; otherwise, further high-level oxidation treatment is required; proceed from the actual water quality of the treated wastewater, effectively save chemicals and reduce operation cost while maximizing the oxidation reaction efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种促进高级氧化效果的废水处理控制方法
本专利技术属于废水处理领域，具体来说涉及一种促进高级氧化效果的废水处理控制方法。
技术介绍
目前，大部分行业(如制药、化工、石化、电镀、农药等)排放的污水中会含有有机物，现行的GB18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级排放A级标准规定COD允许排放浓度为50mg/L；GB8978-1996《污水综合排放标准》中规定TOC的最高排放量浓度为20mg/L。对于诸多领域的污水来说，均存在某些难以降解、处理的污染物，一般经过传统的处理后，其污水二级的出水(二级排放的污水中COD最高浓度可达100mg/L；TOC的最高浓度也远远高于20mg/L)仍然可能无法达到排放标准，因此，有必要对其采用深度处理法作出进一步的处理。对于制药、化工、石化、电镀及农药等领域的污水来说其污水中必然会存在以下两种污染物：重金属及有机污染物。对于重金属离子来说一般存在以下两种处理方法：一是使污水中呈溶解状态的重金属转变成不溶的重金属化合物或元素，经沉淀和上浮从污水中去除，可应用中和沉淀法、硫化物沉淀法、上浮分离法、离子浮选法、电解沉淀或电解上浮法、隔膜电解法等；二是将污水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行浓缩和分离，可应用反渗透法、电渗析法、蒸发法、离子交换法等，第一类方法特别是中和沉淀法、硫化物沉淀法和电解沉淀法应用最广。对于有机污染物的去除来说主要存在以下两种处理方法：一是利用微生物在缺氧或好氧环境下的生命活动实现对污染物的去除方法；二是利用羟基自由基(·OH)与有机物间接反应的高级氧化法。高级氧化法主要包括芬顿氧化、臭氧氧化、微电解等技术。其中芬顿氧化主要是利用双氧水和亚铁离子反应，生成大量的·OH，从而实现有机物的去除。由于芬顿工艺对于污水中的有机物的氧化比较彻底，操作简单，且工艺的基建投资比较少，因此，近年来芬顿工艺被广泛应用于工业污水的二级污水处理中，但在实际应用中该项技术还存在以下缺陷：一、因芬顿氧化法在使用过程中存在反应效率低的缺点，在实际应用中存在芬顿试剂投加量较大，导致污水处理的运行成本增加，且当实验中加入过量的双氧水时，当芬顿氧化反应完成后，残留的双氧水会对后端处理工艺的处理效果及检测数据造成影响；二、在现有的技术中，催化剂(主要是铁离子)的投加量过高，因此在反应结束后除了还要调节水体pH值之外，还要增加去除水体中大量铁离子的步骤。所以，芬顿体系的应用受到一定的限制。为了精准控制芬顿试剂的投加量，中国专利申请文件，申请号：CN201810139236.1申请日：2018-02-11，公开了一种序批式芬顿氧化反应器试剂投加过程控制方法，专利技术序批式芬顿氧化反应法的芬顿试剂投加过程控制方法以序批式芬顿氧化反应器内的氧化还原电位ORP为控制变量，采用反馈控制结构，调控过氧化氢投加计量泵和硫酸亚铁投加计量泵的运行，控制芬顿试剂投加过程。上述方案在一定程度上可避免芬顿试剂投加量过高或过低对氧化效果、污泥产量、后续处理等的影响。但采用检测水体氧化还原电位的方法反应水体中氧化性或者还原性的相对程度，若弱氧化还原电位太弱则不能完全表现出某种氧化物或者还原物的浓度，且在实际污水处理二级污水中，除了铁离子及羟基自由基浓度，污水中各种物质的浓度变化均影响着氧化还原电位，因此依据污水的氧化还原电位确定芬顿试剂的投加量存在较大误差。臭氧氧化是以臭氧作为强氧化剂，在污水工程中应用均比较广泛。臭氧氧化法在去除污水中污染物时反应迅速，且与氯系氧化剂相比具有无二次污染的优点，此外臭氧在使用过程中无需运输和储存，操作简单且使用方便，在二级污水处理中臭氧的应用越来越广泛，但单独的臭氧对于一些抗臭氧有机物的去除效果并不十分理想，因此，以金属作为催化剂的多项催化臭氧氧化法应运而生，同其它臭氧氧化技术如O3/H2O2、UV/O3一样，金属催化臭氧化技术也是利用反应过程中产生羟基自由基来氧化分解水中的有机物从而达到水质净化的目的。金属离子催化剂一般为过渡金属，如Fe2+、Mn2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Co2+、Cr3+、Ni2+等，根据所用催化剂物相的不同，此项技术大致可分为两类:利用溶液中金属(离子态)的均相金属催化臭氧化和以固体金属、金属氧化物或负载在载体上金属或金属氧化物为催化剂的非均相金属催化臭氧化，离子态的金属催化剂会促进臭氧分子更快更多的产生羟基自由基，因此促进臭氧氧化法对COD或TOC的去除。虽然均相金属催化臭氧氧化法对有机物的去除效果很好且催化剂价格低廉易获得，但其存在以下两个问题：其一、均相催化剂易流失而造成经济损失以及对环境的二次污染，从出水中回收催化剂所进行的后续处理流程较为复杂，污水处理的成本增大；其二、臭氧投加量会影响出水水质，低浓度臭氧处理有机物时不能将其完全氧化为二氧化碳和水，而是生成一系列中间产物，如醛、梭酸等；若臭氧投加量过多会极大的提高处理成本，限制应用的实际性意义。中国专利技术专利申请，申请号：CN201610218102.X申请日：2016-04-08，公开了一种臭氧催化氧化法处理工业污水的装置及处理工艺，其中装置中从管道反应器的进水端到出水端依次设置第一气液预混段、氧化反应段、第二气液预混段和催化氧化反应段；氧化反应段中设置有分段填装的惰性材料，催化氧化反应段中设置有分段填装的臭氧催化氧化催化剂；在每段惰性材料、每段臭氧催化氧化催化剂和第一气液预混段的进水端均设置臭氧曝气装置；臭氧曝气装置连通到臭氧发生装置。本专利技术通过管道反应器的形式，利用静态混合器、超声波微波联用混合装置对臭氧及污水进行充分混合，大幅增强了气、液两相传质效果，提高催化反应的速率。同时，减少大型塔器设备的使用，节约了成本。但是，上述方案仍然存在以下问题：污水处理工艺中臭氧投加量的确定主要依据经验值，并未考虑水质对于臭氧投加量的影响。为了解决臭氧投加过量带来的资源浪费，中国专利技术专利，申请号：CN201110127284.7申请日：2011-05-17提供了一种用于确定水处理中臭氧投加量的设备及其方法，该设备包括：臭氧反应器，为柱体，其底部设置有连通臭氧发生器的进气口，上部连接有进水泵，顶部设置有尾气出口；尾气破坏装置，与臭氧反应器的尾气出口相连通；和臭氧计量投加装置，包括数据处理器、设置在臭氧发生器出气端的进气流量计以及与数据处理器信号连接的进气臭氧浓度检测仪和尾气臭氧浓度检测仪，进气臭氧浓度检测仪设置在臭氧发生器与臭氧反应器的进气口之间，尾气臭氧浓度检测仪设置在臭氧反应器的尾气出口与尾气破坏装置之间。本专利技术提供一种准确、简便、快速的确定臭氧投加量的设备和方法，提高了臭氧利用率，为水厂工艺设计和运行中提供依据。但利用此方法对工艺中臭氧投加量需要根据进水水质及出水水质共同确定，而实际污水处理中需要考虑污水在处理工艺中的停留时间，此法并未充分水力停留时间的影响，在调整时臭氧投加量时具有滞后性且不够准确；另外此法运行时需安装臭氧发生器、数据处理器、臭氧破坏装置、臭氧进气流量计、进气臭氧浓度检测仪、尾气臭氧浓度检测仪等，操作较为复杂。因此，针对现有技术中应用高级氧化处理办法时，不考虑水质自身本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种促进高级氧化效果的废水处理控制方法，所述废水为含有重金属离子的二级污水，所述高级氧化法包括芬顿氧化法或均相臭氧氧化法，其特征在于：具体包括如下步骤：/n(1)测定废水中含有的重金属离子种类及相应的摩尔浓度；/n(2)向废水中引入氧化剂，对废水进行高级氧化处理，并根据废水中重金属离子含量来确定氧化剂的添加量；/n(3)对步骤(2)中的出水进行检测，当COD浓度值≤50mg/L，TOC浓度值≤20mg/L，则无需再进行高级氧化处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种促进高级氧化效果的废水处理控制方法，所述废水为含有重金属离子的二级污水，所述高级氧化法包括芬顿氧化法或均相臭氧氧化法，其特征在于：具体包括如下步骤：
(1)测定废水中含有的重金属离子种类及相应的摩尔浓度；
(2)向废水中引入氧化剂，对废水进行高级氧化处理，并根据废水中重金属离子含量来确定氧化剂的添加量；
(3)对步骤(2)中的出水进行检测，当COD浓度值≤50mg/L，TOC浓度值≤20mg/L，则无需再进行高级氧化处理。


2.根据权利要求1所述的促进高级氧化效果的废水处理控制方法，其特征在于：所述的重金属离子为Fe2+、Mn2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Co2+、Cr3+以及Ni2+中的一种或一种以上。


3.根据权利要求2所述的促进高级氧化效果的废水处理控制方法，其特征在于：所述的高级氧化法为均相臭氧氧化法时，步骤(2)中，向废水中引入的氧化剂为臭氧，所述臭氧的引入的浓度，依据公式①计算：



式中：

为臭氧的浓度，单位mg/L；
a取值范围为2～4，b取值范围为3～5，c取值范围为6～8，d取值范围为2～4，e取值范围为3～5，f的取值范围为3～5；

分别Fe2+、Mn2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+、以及Ni2+离子的浓度，单位：mol/L；
T为0～10的任一整数。


4.根据权利要求3所述的促进高级氧化效果的废水处理控制方法，其特征在于：
所述T＝3t1+3t2+t3+t4+t5+t6；
其中t1、t2、t3、t4、t5以及t6分别对应Fe2+、Mn2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+以及Ni2+
的存在状态，当对应的重金属离子存在时，其相应的取值为1，当对应的重金属离子不存在时，其相应的取值为0。


5.根据权利要求2所述的促进高级氧化效果的废水...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炜铭，贾如雪，单超，潘丙才，吕路，
申请(专利权)人：南京大学，江苏南大环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32