10m3/d地埋式生活污水处理设备

10m3/d地埋式生活污水处理设备
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1 处理工艺

1.1 芬顿氧化法概述

芬顿法的实质是二价铁离子(fe2+)、和双氧水之间的链反应催化生成羟基自由基，具有较强的氧化能力，其氧化电位仅次于氟，高达2.80v。无机化学反应过程是，过氧化氢(h2o2)与二价铁离子(fe2+)的混合溶液将很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态。

另外, 羟基自由基具有很高的电负性或亲电性，其电子亲和能高达 569.3kj 具有很强的加成反应特性，因而fenton反应具有去除难降解有机污染物的高能力，在印染废水、含油废水、含酚废水、焦化废水、含硝基苯废水、二苯胺废水等废水处理中体现了很广泛的应用。

1.2 氧化机理

芬顿氧化法是在酸性条件下，h2o2在fe2+存在下生成强氧化能力的羟基自由基(·oh)，并引发更多的其他活性氧，以实现对有机物的降解,其氧化过程为链式反应。其中以·oh产生为链的开始，而其他活性氧和反应中间体构成了链的节点，各活性氧被消耗，反应链终止。

其反应机理较为复杂,这些活性氧仅供有机分子并使其矿化为co2和h2o等无机物。从而使fenton氧化法成为重要的氧化技术之一。

当芬顿发现芬顿试剂时，尚不清楚过氧化氢与二价铁离子反应到底生成了什么氧化剂具有如此强的氧化能力。二十多年后，有人假设可能反应中产生了羟基自由基，否则，氧化性不会有如此强。

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因此，以后人们采用了一个较广泛引用的化学反应方程式来描述芬顿试剂中发生的化学反应：fe2++ h2o2→fe3++oh-+oh? ①从上式可以看出，1mol的h2o2与1mol的fe2+反应后生成1mol的fe3+，同时伴随生成1mol的oh-外加1mol的羟基自由基。正是羟基自由基的存在，使得芬顿试剂具有强的氧化能力。据计算在ph= 4 的溶液中，?oh自由基的氧化电势高达2.73 v。

在自然界中，氧化能力在溶液中仅次于氟气。因此，持久性有机物，特别是通常的试剂难以氧化的芳香类化合物及一些杂环类化合物，在芬顿试剂面前全部被无选择氧化降解掉。1975年,美国环境化学家walling c 系统研究了芬顿试剂中各类自由基的种类及fe 在fenton试剂中扮演的角色，得出如下化学反应方程：

h2o2+ fe2+→ fe3++ o2? + 2h +② o2+ fe2+→ fe3++ o2?

③可以看出,芬顿试剂中除了产生1mol的oh?自由基外,还伴随着生成1mol的过氧自由基o2?,但是过氧自由基的氧化电势只有1.3v左右，所以，在芬顿试剂中起主要氧化作用的是oh?自由基。

1.3 fenton系统工艺流程简述

在二沉池出水井用fenton供料泵送至fenton氧化塔，将废水中难以降解的污染物氧化降解，fenton氧化塔出水自流至中和池，在中和池投加液碱，将废水中和至中性；中和池废水自流至脱气池中，通过鼓风搅拌，将废水中的少量气泡脱除；脱气池出水自流至混凝反应池中，在该池中投加絮凝剂pam并进行充分反应，使废水中铁泥絮凝；混凝反应后的废水自流至终沉池，将其中的铁泥沉淀，上清液达标排放。终沉池铁泥由污泥泵送至原污泥处理系统进行处理。

01 、多相催化氧化技术原理

多相催化氧化技术，是利用负载特殊组分碳基催化剂填充，同时通水曝气，形成三相接触流化床体系，以保证水中溶氧更大面积的在催化剂表面产生催化反应，产生羟基自由基物质，同时辅以微弱电场增强整个反应体系的电势差，强化氧在催化剂表面和水的三相催化过程，大大提高溶氧利用效率。

在这个体系中，重要的组分是碳基催化剂，这种催化剂以改性碳基为载体，通过高温焙烧技术负载特殊贵金属成分催化剂，可以提高水中羟基自由基的产生效率，是本技术的核心材料。

根据多项催化氧化技术制备而成的反应器，其主要由3部分组成：曝气系统+直流电源+催化氧化反应器，其中曝气系统负责向催化氧化反应器内充氧，促进氧化剂的形成，直流电源负责提供一定的电场，激发水中氧气在催化剂表面产生羟基自由基的效率，催化氧化反应器是主要的部件，内装催化填料，为废水的终处理提供反应场所。

02 、多相催化氧化技术优势

1.特别适合带颜色的高浓度废水，迄今而至经过实际验证过的几种高浓度废水，例如橘黄色的农药废水、深红色的医药中间体废水等，经过10-20min停留时间后即可实现脱色，且仅看脱色效果的话，处理费用在0.1元/吨水左右，甚至更低。

2.适合cod高于1000mg/l的废水，此时处理效果好，而当水中cod＜1000mg/l时效率会降低。

3.可以极大的提升废水b/c比，经过该技术的处理后，原废水中的大分子有机物质会转变为小分子易生化有机物质，所以该技术单独应用很难直接把高浓度废水处理到达标排放，但是和传统生化工艺相结合，则可以起到优势互补的效果。

该技术的开发初衷，是综合考虑了目前市面上常见氧化技术的不足，并进行针对性的改进，达到补齐短板，发扬长处的效果。

首先，多相催化氧化技术和电催化技术相比，该技术对于水中含盐量要求不高，高低含盐量废水均可处理，且从效果上看，对于低盐废水的处理效果还要优于高盐，并且一个重要的优点是节能，电催化技术处理高盐废水，一般每度电去除每吨水cod仅仅为40mg/l左右，而多项催化氧化技术高时每度电可达到每吨水1000mg/l的cdo去除效果，因此多相催化氧化技术应用于高浓度废水前处理是可行的，而电催化氧化作为高浓污水处理前端，往往收效甚微。

其次，多项催化氧化技术和芬顿技术相比，两者同样可以实现高浓度cod的前处理，并且起到提高b/c比的效果，并且多相催化氧化技术无需额外投加药剂（h2o2、亚铁、酸碱等），因此处理成本要远低于芬顿，且整个运行过程中没有固废的产生，不论从操作步骤还是后续处理方面，都更胜一筹；

然后，多项催化氧化技术和铁碳技术相比，该技术所具备的优势同样是不需要提前调酸，且反应过程中不会增加水中的含盐量，不会产生铁泥，对于cod的去除效率更高；

后，多项催化氧化技术和臭氧技术相比，该技术的单位能源消耗所能降解的cod数值要远远高于臭氧，毕竟臭氧理论上可以实现1:1的降解效率，但在实际运行中往往需要消耗3个臭氧才能去除1个cod，其运行效率和传统电催化氧化工艺不相上下，折合每度电去除cod效率也仅为30mg/l左右，且臭氧设备一次性投资高，而多项催化氧化技术的设备一次性投资则不足臭氧设备一半。