A Fenton oxidációs szennyvízkezelési folyamatának részletes magyarázata – Tipikus forgatókönyv-adaptáció és pontos gyakorlati útmutató

A Fenton oxidációs eljárás egy alapvető fejlett oxidációs technológia a nem megfelelő szerves szennyvíz kezelésére. Vasion-katalízist használ, hogy in situ erős oxidáló hidroxil-gyököket hozzon létre a hidrogén-peroxidból, hatékonyan bontva le a rendkívül mérgező és biológiailag gyengén lebontható szerves szennyeződéseket. Használható előkezelési eljárásként a szennyvíz biológiai lebonthatóságának javítására, vagy fejlett kezelési eljárásként annak biztosítására, hogy a szennyvíz megfeleljen a kibocsátási szabványoknak. Ennek a folyamatnak nincsenek rögzített univerzális értékei, csak egy alapvető paramétertartomány. Az optimalizálás kisméretű-vízminőségi teszteket igényel. Széles körben alkalmazható öt tipikus ipari forgatókönyvre: vegyipar, gyógyszeripar, nyomtatás és festés, hulladéklerakók csurgalékvíz, cellulóz- és papírgyártás. Az alábbiakban egy átdolgozott és teljes gyakorlati útmutató található.

A Fenton-reakció folyamata hat fő szakaszból áll: savbeállítás, katalizátorkeverés, oxidációs reakció, semlegesítés és gáztalanítás, szilárd{0}}folyadék elválasztás és veszélyes hulladékok ártalmatlanítása. Minden paraméter megfelel az anaerob és fejlett oxidációs műszaki előírásoknak:

1. Savbeállítási szakasz: Híg kénsavat adunk hozzá, hogy a szennyvíz pH-ját az optimális 3,0 és 4,0 közötti reakciótartományra állítsuk. Legalább 2 percig mechanikus vagy hidraulikus keverést kell alkalmazni. Egy online pH-mérő és adagolószivattyú biztosítja az automatikus és precíz savszabályozást, megakadályozva a helyi túlsavasodást vagy túl-lúgosságot.

2. Katalizátor keverési szakasz: katalizátorként vas-szulfát oldatot adunk hozzá. Az oldat koncentrációját 30% alá, alacsony hőmérsékleten pedig 20% ​​alá kell szabályozni. Erős keverési módot alkalmazunk, ahol a sebességgradiens G értéke 500 és 1000 másodperc között van szabályozva, és legalább 2 percig keverjük, hogy biztosítsuk a vasionok teljes és egyenletes diszperzióját a szennyvízben.

3. Oxidációs reakció szakasz: Közvetlenül adjon hozzá 30%-os ipari -minőségű hidrogén-peroxid törzsoldatot előzetes hígítás vagy feloldás nélkül. A reagens arányát a víz minősége alapján határozzák meg. Az oxidációs szakaszban gyenge keverési módot alkalmaznak, a G sebességgradiens értékét 50-70 másodpercre szabályozzák, és csak az iszap fluidizációs állapotát tartják fenn a hidroxilgyök veszteség megelőzése érdekében. A hidraulikus retenciós idő előkezelésnél 4-8 óra, előrehaladott kezelésnél 2-6 óra. A reakciótartály 316 literes rozsdamentes acélból készül, a belső falon üvegpehely bevonattal a korrózióvédelem érdekében.

4. Semlegesítési és gáztalanítási szakasz: Adjon hozzá nátrium-hidroxidot vagy nátrium-karbonát-oldatot, hogy a szennyvíz pH-ját 7,0-8,0-ra állítsa. Alapos keverés után a szennyvíz a gáztalanító tartályba kerül, hogy eltávolítsa a reakció során keletkező oldott oxigént. A hidraulikus tartózkodási idő a gáztalanító tartályban nem kevesebb, mint 15 perc, és a gáz{5}}víz arány nem kevesebb, mint 5:1.

5. Szilárd-folyadék leválasztása: A vasiszap elkülönítése a tiszta víztől ülepítő tartályok vagy flotációs tartályok segítségével. Ha az elválasztási hatás nem kielégítő, adjon hozzá 100-200 mg/L polialumínium-kloridot és 3-5 mg/L poliakrilamidot, hogy fokozza a lebegő szilárd anyagok és a vasiszap ülepítő hatását.

6. Vasiszap ártalmatlanítása: A Fenton reakció során keletkező vasiszap HW22 veszélyes hulladéknak minősül. Sűríteni, lemezes és keretes szűrőpréssel vízteleníteni kell, majd az előírásoknak megfelelően minősített veszélyeshulladék-kezelő egységben kell ártalmatlanítani. A véletlenszerű lerakás és kiürítés szigorúan tilos.

1. Vegyi szennyvíz (fenolos, benzolos, halogénezett szénhidrogén szennyvíz)

Ennek a szennyvíznek az alapvető jellemzői az 1000-5000 mg/l KOI-koncentráció, amely fenolokat, benzol-sorozatú vegyületeket, halogénezett szénhidrogéneket és egyéb visszamaradt szerves anyagokat tartalmaz. Biológiai lebonthatósági aránya kisebb, mint 0,2, rendkívül magas biológiai toxicitást mutat. A közvetlen biológiai kezelés nem felel meg a szabványoknak. Az eljárást előkezelésként pozicionálják, amelynek alapvető célja a biológiai lebonthatósági arány 0,3 fölé történő növelése. Az optimális paraméterek: hidrogén-peroxid/KOI tömegarány 1,5-2,0:1, hidrogén-peroxid-vas-ion tömegarány 3-5:1, hidraulikus retenciós idő 4-6 óra, reakció pH-ja 3,0-3,5. A legfontosabb műveleti pontok a következők: fenolos szennyvíz esetén a hidrogén-peroxidot két-három lépésben kell hozzáadni a helyi túlzott oxidáció elkerülése érdekében; halogénezett szénhidrogén szennyvíz esetén a vas-ion adagja megfelelően növelhető a katalitikus oxidációs hatás fokozása érdekében.

2. Gyógyszerészeti szennyvíz (antibiotikumok, gyógyszeripari köztes szennyvíz)

Ennek a szennyvíznek az alapvető jellemzői a bonyolult összetétele, a 800-3000 mg/l közötti KOI-koncentráció nagy ingadozásokkal, valamint az antibiotikumok, heterociklusos szerves vegyületek jelenléte és rendkívül magas biotoxicitása, valamint a szervetlen ionok, például a klorid- és szulfátionok magas szintje. Az eljárást az előkezelés és a fejlett kezelés kettős-módusú megközelítéseként pozicionálják. Az előkezelés javítja a biológiai lebonthatóságot, míg a fejlett kezelés eltávolítja a maradék szennyező anyagokat a biológiai szennyvízből. A megfelelő paraméterek a következők: Az előkezelési szakaszban a hidrogén-peroxid/KOI tömegarány 1,2-1,8:1, a hidrogén-peroxid/vasion tömegarány 4-6:1, a hidraulikus retenciós idő 3-5 óra; az előrehaladott kezelési szakaszban a hidrogén-peroxid/KOI tömegarány 1,0-1,5:1, a hidraulikus retenciós idő 2-3 óra, és a reakció pH-ja 3,0-3,5. A legfontosabb gyakorlati szempontok a következők: magas szervetlen iontartalmú szennyvíz esetén a hidrogén-peroxid adagját 10-20%-kal kell növelni, hogy az ionok reakciót gátló hatását ellensúlyozzák; az előkezelést követően hidrolízises savanyítási eljárást kell követni a szennyvíz biológiai lebonthatóságának további javítása érdekében.

3. Festés és nyomda szennyvíz (Azo és antrakinon festék szennyvíz)

Ennek a szennyvíznek az alapvető jellemzői a rendkívül magas színintenzitás, amely eléri a száz-ezerszeresét, azo- és antrakinon színezékeket tartalmaz, 300-1000 mg/l KOI-koncentráció, és 0,25-nél kisebb biológiai lebonthatósági arány. A színintenzitás az alapvető ellenőrző jelző. Egyes szennyvizek felületaktív anyagokat tartalmaznak, ami megnehezíti a flokkulációt. Az eljárást fejlett kezelésként helyezték el, amelynek fő célja a maradék szín és KOI eltávolítása a biológiai szennyvízből, hogy a szennyvíz megfeleljen a szabványoknak. A megfelelő paraméterek a következők: hidrogén-peroxid/KOI tömegarány 1,0-1,5:1, hidrogén-peroxid/vas-ion tömegarány 5-8:1, hidraulikus retenciós idő 2-4 óra, és a reakció pH-ja 3,5-4,0. A legfontosabb gyakorlati szempontok közé tartozik a vas-ion adagjának megfelelő növelése a pelyhesedés és az elszíneződés fokozása érdekében; felületaktív anyagokat tartalmazó szennyvíz esetében a polialumínium-klorid adagolása növelhető a semlegesítési szakaszban a szilárd{16}}folyadék elválasztási hatékonyságának javítása érdekében.

4. Hulladéklerakó csurgalékvíz (középső-–-késői szakaszban lerakók és égetőművek csurgalékvíze)

Ennek a szennyvíznek a fő jellemzői a 800-5000 mg/l közötti KOI-koncentráció, a 0,2-nél kisebb biológiai lebonthatósági arány, a huminsav, fulvosav és más visszamaradt szerves anyagok jelenléte, valamint a magas ammónia-nitrogéntartalom, ami tipikusan nagy-nehézségű szennyvíznek számít. Az eljárást fejlett kezelésként helyezték el, integrálva az MBR-rel, az A/O-val és más biológiai folyamatokkal, hogy eltávolítsák a maradék szennyeződéseket a szennyvízből. Az optimális paraméterek a következők: hidrogén-peroxid/KOI tömegarány 1,8-2,0:1, hidrogén-peroxid-vas-ion tömegarány 2-4:1, hidraulikus retenciós idő 6-8 óra, és a reakció pH-ja 3,0-3,5. A legfontosabb gyakorlati szempontok közé tartozik a gáztalanítási folyamat megerősítése annak megakadályozása érdekében, hogy az oldott oxigén befolyásolja a következő szűrőfolyamatokat; Fenton + levegőztetett biológiai szűrő kombinációs eljárás javasolt a szennyvíz KOI-nak az elfogadható határértékre való további csökkentésére.

5. Cellulóz és papír szennyvíz (köztes és végvíz)

Ennek a szennyvíznek a fő jellemzője a lignin, a cellulóz és más visszafogott szerves anyagok jelenléte; KOI koncentrációja 300-800 mg/L; élénk szín; és magas lebegőanyag-tartalom. A közvetlen kibocsátás könnyen vízszennyezést okozhat. A folyamat lehet előkezelés vagy előrehaladott kezelés. A köztes víz előkezelése javítja annak biológiai lebonthatóságát, míg a végvíz fejlett kezelése eltávolítja a színt és a maradék KOI-t. A megfelelő paraméterek a következők: hidrogén-peroxid/KOI tömegarány 1,0-1,5:1, hidrogén-peroxid/vas-ion tömegarány 4-6:1, hidraulikus retenciós idő 3-4 óra. A legfontosabb gyakorlati szempontok közé tartozik a koagulációs és ülepítési előkezelés hozzáadása a folyamat elején, hogy eltávolítsák a lebegő szilárd anyagokat, és megakadályozzák a vasionok adszorbeálódását és hatástalanná tételét. A reagensköltségekre és az iszaptermelésre vonatkozó szigorú követelményeket támasztó projekteknél a fluidágyas Fenton eljárás választható a reagensfelhasználás javítása és az iszaptermelés csökkentése érdekében.

1. Pontos pH-szabályozás: A pH-t 3,0 és 4,0 között kell szabályozni az oxidációs reakció szakaszában. A 3,0 alatti pH gátolja a vasionok katalitikus ciklusát, míg 4,0 feletti pH esetén a vasionok hidrolizálnak és hidroxid csapadékot képeznek, elveszítve katalitikus hatásukat. A semlegesítési szakaszban a pH-t szigorúan 7,0 és 8,0 között kell szabályozni, hogy megfeleljen a kibocsátási követelményeknek.

2. Fokozatos keverés szabályozása: A reagenskeverési szakaszban erős keverést alkalmaznak az egyenletes reagens diszperzió biztosítása érdekében; az oxidációs reakció szakaszában gyenge keverést alkalmaznak az iszap fluidizációjának fenntartására, elkerülve az erős keverést, amely károsíthatja a hidroxilgyököket és csökkentheti a kezelés hatékonyságát.

3. Reagens-adagolási szabványok: A hidrogén-peroxidot közvetlenül adják hozzá 30%-os ipari törzsoldattal, feloldás vagy hígítás nélkül; A vas-szulfátot azonnal elkészítik és felhasználják, és lezárt tartályokban tárolják, hogy megakadályozzák a vas-ionokká való oxidációt, így elkerülhető a katalitikus aktivitás teljes elvesztése a hagyományos Fenton-eljárások során.

4. Zavaró ionszabályozás: A klorid-, szulfát- és foszfátionok nagy koncentrációja gátolja a reakciót. A reagensek adagját előzetesen be kell állítani kis-léptékű tesztekkel, vagy előkezelési eljárást kell hozzáadni a zavaró ionok eltávolításához.

5. Reakcióhőmérséklet szabályozása: Az optimális reakcióhőmérséklet 25-35 fok. A 40 fok feletti hőmérséklet felgyorsítja a hidrogén-peroxid spontán bomlását, jelentősen csökkentve az oxidációs hatékonyságot; ezért a hőmérséklet szabályozása döntő fontosságú.

A reagens tárolását illetően a hidrogén-peroxidot fénytől és hőtől távol, zárt tartályokban, hőforrásoktól és gyúlékony és robbanásveszélyes anyagoktól távol kell tárolni; a vas-szulfátot nedvesség--és oxidáció--biztosan kell tárolni; a savas és lúgos reagenseket külön kell tárolni, hogy elkerüljük a keveredést és a lehetséges biztonsági reakciókat. Ami a felszerelést illeti, a reakciótartály 316 literes rozsdamentes acélt használ, üvegpelyhes korróziógátló-bevonattal, amely alkalmas erős oxidáló környezetekhez; online pH-mérővel, nagy-precíziós adagolószivattyúval és áramlásmérővel van felszerelve a reagensek automatikus és pontos adagolásához; iszapsűrítő tartállyal, valamint lemezes és keretes szűrőpréssel van felszerelve a vasiszap víztelenítésének és ideiglenes tárolásának befejezéséhez, megfelelve a veszélyes hulladékok előkezelésének-követelményeinek.

Az alacsony kezelési hatékonyság fő okai a pH eltérés a tartománytól, a túlzott keverés az oxidációs szakaszban és a kiegyensúlyozatlan reagens arányok. A megoldások közé tartozik a pH-mérő kalibrálása, a keverés intenzitásának csökkentése az oxidációs szakaszban, és a reagens arányának újra-optimalizálása kis-léptékű tesztekkel. A rossz vasiszap ülepedés fő oka a túlzott lebegőanyag az elülső végén vagy a nem megfelelő koaguláns hozzáadása. A megoldások az előkezelés megerősítése a lebegő szilárd anyagok eltávolítására, valamint a poliakrilamid adagolásának és módszerének módosítása. A szennyvízben maradó hidrogén-peroxid fő oka a túlzott oxidálószer hozzáadása. A megoldások célja a hidrogén-peroxid adagjának csökkentése és az oxidációs reakcióidő megfelelő meghosszabbítása.

Az előkezelés elfogadási követelményei a következők: a szennyvíz biológiai lebonthatósági aránya legalább 0,3, és a KOI eltávolítási arány 40-60%. A fejlett kezelés elfogadási követelményei a következők: a szennyvíz KOI, színe és pH értékei, amelyek megfelelnek a megfelelő ipari kibocsátási szabványoknak; lebegőanyag-koncentráció 30 mg/L vagy annál kisebb; és a vasiszap teljes leválasztása veszteség nélkül. A megfeleléshez szükséges átvételi követelmények a következők: a veszélyes hulladék vasiszap ártalmatlanítási nyilvántartása; a berendezés stabil működése; valamint pontos és megbízható automatikus adagoló- és paraméterfigyelő rendszerek.