一种强化Fenton处理工业废水的方法技术

本发明专利技术公开一种强化Fenton处理工业废水的方法。将压滤生化污泥与FeCl3饱和溶液混合搅拌过滤，滤渣于80℃下干燥后，在N2保护下于500℃恒温热解3h，得生物炭负载Fe0复合物。将复合物投加到Fenton处理工业废水体系，FeSO4、复合物、H2O2与COD质量比为0.6:0.6：1：1，pH为4，反应30min。当出水COD浓度超出限值时，复合物进行再生。本发明专利技术效果和益处是利用压滤生化污泥制备生物炭负载纳米Fe0复合物强化Fenton处理工业废水，保持体系Fe

【技术实现步骤摘要】
一种强化Fenton处理工业废水的方法


[0001]本专利技术属于环境工程废水处理
，涉及一种强化Fenton处理工业废水的方法。

技术介绍

[0002]工业废水往往含有较多的难生化物质，无法直接采用生化工艺，需采用高级氧化工艺进行预处理或深度处理。在高级氧化工艺中，Fenton氧化技术由于一次性投资低、操作简便而被广泛应用。传统的Fenton试剂由催化剂Fe
2+
和氧化剂H2O2组成，在工业废水处理中催化剂被氧化为Fe
3+
产生大量污泥，一般作为危废处置，费用高。且Fe
2+
的大量消耗，使催化剂量不足，催化效率降低，H2O2无效分解增加，废水处理效果不理想。
[0003]在传统Fenton技术基础上发展起来的类Fenton技术，采用Fe0、Fe
3+
、Fe3O4代替Fe
2+
，污泥生成量减少，但废水处理效果较传统Fenton技术差，主要是因为类Fenton试剂产生的催化剂Fe
2+
少，催化效率低，且H2O2利用效率低这一传统Fenton技术存在的缺陷仍然未解决。类Fenton试剂中，以Fe0作为催化剂，在酸性条件下不断生成Fe
2+
，Fe
2+
生成量可保持相对恒定，并且Fe0可维持体系较低氧化还原电位，使Fe
2+
氧化为Fe
3+
的量减少，从而使废水处理效果相对较好。不论是传统还是类Fenton技术，都存在电子不能及时传递而导致H2O2产生自由基淬灭率高、与废水中污染物反应效率不高的问题。
[0004]近几年，生物炭及其负载金属材料在污水处理中应用已成为水处理领域研究和开发的热点。生物炭具有良好的电子传递作用，具有较大吸附面积，可为各种金属提供负载载体，使电子及金属充分与废水中污染物接触，从而提高废水处理效果。此外生物炭一般都是利用废物如剩余生化污泥、农林废弃物制备，实现以废治废，从经济和环保角度都是非常有前景的。目前生物炭及其负载金属材料多用于废水絮凝、吸附和生化处理，很少被用于高级氧化系统。
[0005]本专利技术旨在针对现有技术的不足，提供一种强化Fenton处理工业废水的方法。利用压滤生化污泥制备生物炭负载纳米Fe0复合物，并投加到传统Fenton体系中处理工业废水，保持体系一定浓度的Fe
2+
，减少Fe
3+
生成量，强化H2O2利用效率，提高废水处理效果，减小污泥产生量，为目前工业废水处理提供一种经济有效的技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对处理工业废水的传统Fenton氧化技术效率低、污泥产生量大的缺点，为工业废水提供一种强化Fenton处理的经济高效的方法。
[0007]本专利技术的技术解决方案是利用压滤生化污泥制备生物炭负载纳米Fe0用于强化传统Fenton氧化技术处理工业废水，Fe0可以维持体系中低的氧化还原电位，控制体系中Fe
2+
浓度，减少Fe
3+
的生成量，不仅可以保证强化Fenton体系催化剂量充足，而且可以减少污泥产生量；生物炭不仅为负载Fe0提供大的比表面积，具有良好的电子传递作用，将电子及时传递给生成的Fe
3+
，还原Fe
3+
为Fe
2+
，促进催化剂的再生，且可以减少Fenton体系自由基的淬
灭，提高H2O2利用效率，提高废水处理效果；反应结束，利用生物炭上残存的Fe0，通过磁回收系统回收生物炭复合物，再进一步负载Fe0，实现持续强化Fenton氧化技术处理工业废水。
[0008]本专利技术的技术方案：
[0009]一种强化Fenton处理工业废水的方法，该方法包括以下步骤：
[0010]步骤1：生物炭负载Fe0复合物的制备
[0011]将压滤生化污泥自然晾干后进行研磨，研磨后的污泥过100目筛后得到污泥粉末；用去离子水配制FeCl3饱和溶液，在60mL FeCl3饱和溶液中加入15g污泥粉末，采用搅拌器将其混合均匀后进行抽滤，滤渣于80℃恒温干燥箱干燥，干燥后的样品重新进行研磨后放入坩埚中，置于管式炉中在氮气保护下以10℃/min的升温速率加热至500℃，恒温热解3h，自然冷却至室温，即得生物炭负载Fe0复合物。
[0012]步骤2：强化Fenton体系处理工业废水
[0013]将步骤1制备的生物炭负载Fe0复合物投加到Fenton氧化处理工业废水体系，H2O2投加量依据原水COD浓度确定，与COD质量比为1:1，FeSO4按照与H2O2质量比0.6:1进行投加，生物炭负载Fe0复合物按照与FeSO4质量比1:1进行投加；体系pH控制在4，在室温下反应30min。
[0014]步骤3：生物炭负载Fe0复合物再生
[0015]步骤2体系中，当出水COD浓度超过出水限值要求时，利用磁回收系统回收反应器底部残存的生物炭负载Fe0复合物，加入到FeCl3饱和溶液中，采用搅拌器将其混合均匀后进行抽滤，滤渣于80℃恒温干燥箱干燥，置于管式炉中在氮气保护下以10℃/min的升温速率加热至200℃，恒温1h，自然冷却至室温，得到再生的生物炭负载Fe0复合物，实现重复利用。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017](1)利用压滤生化污泥制备生物炭负载纳米Fe0复合物强化传统Fenton体系中处理工业废水，实现以废治废，具有良好的经济效益和环保效益。
[0018](2)生物炭负载Fe0复合物中Fe0在酸性条件下腐蚀产氢，使体系处于还原氛围，生物炭具有促进电子传递的作用，作为催化剂的Fe
2+
被氧化为Fe
3+
纳米能够及时还原为Fe
2+
，保持体系一定浓度的Fe
2+
，减少Fe
3+
生成量，强化H2O2利用效率，提高废水处理效果，减小污泥产生量。
[0019](3)生物炭负载Fe0复合物投加到传统Fenton体系中后，废水处理效果远高于单独传统Fenton体系和单独生物炭负载Fe0复合物，具有协同作用。
附图说明
[0020]图1是本专利技术提供的生物炭负载Fe0复合物强化Fenton体系处理农药中间体废水(蒸馏预处理后)一个典型周期的曲线图，原水COD浓度为5000mg/L左右。图中：纵坐标表示COD去除率，单位为％；横坐标为时间，单位为min(分钟)。
[0021]图中在处理农药中间体废水的强化Fenton体系中，H2O2投加量为5g/L，硫酸亚铁和生物炭负载Fe0复合物投加量均为3g/L，即与H2O2质量比均为0.6:1，体系pH为4，反应30min后，COD去除率为91.0％，而传统Fenton体系(H2O2投加量为5g/L，硫酸亚铁投加量为10g/L)COD去除率为40.7％，单独生物炭负载Fe0复合物体系(H2O2投加量为5g/L，复合物投加量为10g本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强化Fenton处理工业废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：生物炭负载Fe0复合物的制备将压滤生化污泥自然晾干后进行研磨，研磨后的污泥过100目筛后得到污泥粉末；用去离子水配制FeCl3饱和溶液，在60mL FeCl3饱和溶液中加入15g污泥粉末，采用搅拌器将其混合均匀后进行抽滤，滤渣于80℃恒温干燥箱干燥，干燥后的样品重新进行研磨后放入坩埚中，置于管式炉中在氮气保护下以10℃/min的升温速率加热至500℃，恒温热解3h，自然冷却至室温，获得生物炭负载Fe0复合物。步骤2：强化Fenton体系处理工业废水将步骤1制备的生物炭负载Fe0复合物投加到Fenton氧化处理工业废水体系，H2O2投加量依据原水COD浓度确定，与COD质量比为1:1，FeSO4按照与H2O2质量比0.6:1进行投加，生物炭负载Fe0复合物按照与FeSO4质量比1:1进行投加；体系pH控制在4，在室温下反应30min。步骤3：生物炭负载F...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恒，蓝惠霞，王龙玉，刘合生，张杨，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：