一种基于铁离子循环的芬顿-电化学还原联用反应方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于铁离子循环的芬顿

【技术实现步骤摘要】
一种基于铁离子循环的芬顿
‑
电化学还原联用反应方法及系统


[0001]本专利技术涉及污泥处理
，特别是涉及一种基于铁离子循环的芬顿
‑
电化学还原联用反应方法及系统。

技术介绍

[0002]芬顿氧化是一种常见的污水处理方法，芬顿氧化反应在强酸条件下进行，以亚铁离子作为催化剂，与过氧化氢反应产生具有强氧化性的羟基自由基，氧化废水中的难降解有机物。目前，由于芬顿氧化反应需要投入大量的亚铁离子，投加的亚铁离子被氧化成三价铁离子进入污泥中，不仅造成污泥处理困难，而且使得芬顿氧化反应运行成本高，以及大量的铁资源浪费。
[0003]而现有技术中，如专利文献“CN110040821B
‑
一种脉冲式双阴极电芬顿氧化反应器及利用其处理有机废水的方法”，公开了一种将双阴极还原反应与芬顿氧化反应集于一体的反应器，然而如果将芬顿氧化反应和铁离子的氧化还原反应设置在同一反应装置中，其中主反应为原位电芬顿氧化反应，目的是降解水中有机污染物，铁离子的氧化还原实际是副反应。第一方面，反应器处理能力有限，难以同时兼顾阳极原位产H2O2、Fe
3+
以及双阴极下Fe
3+
还原为Fe
2+
这两方面的反应。第二方面，废水中的各种杂质特别是水中、固体沉淀中的还原性物质，也影响Fe3+的还原反应效率。第三方面，芬顿氧化反应降解水中有机污染物和铁离子还原反应的最佳pH值不同，导致同一反应器中两个反应都不能在最适宜的条件下进行，同时影响污染物降解效率和Fe
3+
还原为Fe
2+
，因此不能形成良性循环，而且反应过程中pH不断变化会影响污泥处理效果。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于：
[0005]第一方面，提供一种基于铁离子循环的芬顿
‑
电化学还原联用反应方法，其关键在于，包括以下步骤：
[0006]芬顿氧化反应的废水溶液经过滤装置过滤后，在沉淀装置中，向过滤后的废水溶液内加入氢氧化物溶液至三价铁离子充分形成絮状沉淀，再通过固液分离装置进行固液分离得到含铁污泥，在调节池中向含铁污泥中加入酸性溶液至絮状沉淀充分溶解，三价铁离子完全浸出并得到三价铁离子混合溶液，三价铁离子混合溶液通入双阴极还原反应器进行双阴极还原反应，将三价铁离子还原为亚铁离子，得到亚铁离子混合溶液。
[0007]结合第一方面，在一种实现方式中，所述亚铁离子混合溶液回流至所述芬顿氧化反应和/或存储备用。
[0008]结合第一方面，在一种实现方式中，所述氢氧化物溶液加入废水溶液调节pH值至6
‑
10。
[0009]结合第一方面，在一种实现方式中，所述氢氧化物溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化
钾溶液、氢氧化钙溶液中的一种或多种。
[0010]结合第一方面，在一种实现方式中，所述固液分离得到的含铁污泥的含水率为88％
‑
95％。
[0011]结合第一方面，在一种实现方式中，所述酸性溶液加入含铁污泥调节pH值至2
‑
4.5。
[0012]结合第一方面，在一种实现方式中，所述酸性溶液包括浓度为5％
‑
30％的盐酸溶液和/或硫酸溶液。
[0013]第二方面，提供一种基于铁离子循环的芬顿
‑
电化学还原联用反应系统，包括芬顿氧化反应器，其关键在于，还包括：
[0014]过滤装置，与所述芬顿氧化反应器的废水溶液出口连接并用于去除废水溶液中的杂质和悬浮颗粒物；
[0015]沉淀装置，与所述过滤装置的出水口连接并用于加入氢氧化物溶液形成絮状沉淀；
[0016]固液分离装置，与所述沉淀装置连接并用于对所述絮状沉淀进行分离得到含铁污泥；
[0017]调节池，与所述固液分离装置连接并用于加入酸性溶液浸出三价铁离子；
[0018]双阴极还原反应器，与所述调节池连接并用于将浸出的所述三价铁离子还原为亚铁离子。
[0019]结合第二方面，在一种实现方式中，所述双阴极还原反应器与所述芬顿氧化反应器连接并用于将还原得到的亚铁离子回流。
[0020]结合第二方面，在一种实现方式中，所述双阴极还原反应器包括容器、设于容器外的电源、设于容器内的阳极、第一阴极、第二阴极和用于搅拌的搅拌装置，所述电源的正极接线端连接所述阳极，所述电源的两个负极接线端对应连接所述第一阴极和第二阴极，所述阳极为金属或金属复合电极，所述第一阴极和第二阴极分别为气体扩散电极和碳电极。
[0021]结合第二方面，在一种实现方式中，所述固液分离装置的分离液出水管与所述调节池之间连接有用于调节含铁污泥含水率进行调节的回流管道。
[0022]如上所述，本专利技术的一种基于铁离子循环的芬顿
‑
电化学还原联用反应方法及系统，具有至少以下有益效果：将芬顿氧化反应和铁离子还原系统进行模块化设置，各个模块分开进行，不会互相干扰，有利于控制每个部分的反应协调进行，使得芬顿氧化反应和Fe
3+
还原反应均保持高效率。另外，反应方法不使用絮凝剂、还原剂等药剂实现亚铁离子的循环利用，降低了处理成本。
附图说明
[0023]图1是本申请的一示例性实施例示出的一种基于铁离子循环的芬顿
‑
电化学还原联用反应系统的结构示意图。
[0024]图2为本专利技术一示例性实施例所示的一种基于铁离子循环的芬顿
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电化学还原联用反应方法的流程图
[0025]其中1
‑
芬顿氧化反应器；2
‑
过滤装置；3
‑
沉淀装置；4
‑
固液分离装置；41
‑
分离液出水管；5
‑
调节池；6
‑
双阴极还原反应器；61
‑
容器；62
‑
电源；63
‑
阳极；64
‑
第一阴极；65
‑
第二
阴极；66
‑
搅拌装置；7
‑
回流管道；8
‑
收集池；9
‑
双氧水加药罐；10
‑
亚铁盐加药罐。
具体实施方式
[0026]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的保护范围。
[0027]在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本专利技术实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本专利技术的实施例是显而易见的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于铁离子循环的芬顿
‑
电化学还原联用反应方法，其特征在于，包括以下步骤：芬顿氧化反应的废水溶液经过滤装置过滤后，在沉淀装置中，向过滤后的废水溶液中加入氢氧化物溶液至三价铁离子充分形成絮状沉淀，再通过固液分离装置进行固液分离得到含铁污泥，在调节池中向含铁污泥中加入酸性溶液至絮状沉淀充分溶解，三价铁离子完全浸出并得到三价铁离子混合溶液，三价铁离子混合溶液通入双阴极还原反应器进行双阴极还原反应，将三价铁离子还原为亚铁离子，得到亚铁离子混合溶液。2.根据权利要求1所述基于铁离子循环的芬顿
‑
电化学还原联用反应方法，其特征在于：所述亚铁离子混合溶液回流至所述芬顿氧化反应和/或存储备用。3.根据权利要求1所述基于铁离子循环的芬顿
‑
电化学还原联用反应方法，其特征在于：所述氢氧化物溶液加入废水溶液调节pH值至6
‑
10。4.根据权利要求1所述基于铁离子循环的芬顿
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电化学还原联用反应方法，其特征在于：所述氢氧化物溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液中的一种或多种。5.根据权利要求1所述基于铁离子循环的芬顿
‑
电化学还原联用反应方法，其特征在于：所述固液分离得到的含铁污泥的含水率为88％
‑
95％。6.根据权利要求1所述基于铁离子循环的芬顿
‑
电化学还原联用反应方法，其特征在于：所述酸性溶液加入含铁污泥调节pH值至2
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4.5。7.根据权利要求1所述基于铁离子循环的芬顿

【专利技术属性】
技术研发人员：宫瑶，冉玉芳，孙云霄，何丹，徐春，洪晨，胡家硕，赵承旺，
申请(专利权)人：重庆钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：