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fenton设计资料整理汇总上课讲义
fenton设计资料整理汇总
一、fenton概述
1894年,化学家Fenton首次发现有机物在(H2O2)与Fe组成的混合溶液中能被迅速氧化,并把这种体系称为标准Fenton试剂,可以将当时很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态,氧化效果十分明显。
Fenton试剂是由H2O2和Fe混合得到的一种强氧化剂,特别适用于某些难治理的或对生物有毒性的工业废水的处理。
由于具有反应迅速、温度和压力等反应条件缓和且无二次污染等优点,近30年来,其在工业废水处理中的应用越来越受到国内外的广泛重视。
Fenton法主要有普通fenton法、电fenton法、流体化床fenton法、光fenton法、超声fenton法等。
二、fenton试剂反应机理
目前,一般的文献中描述,fenton的氧化机理认为•OH是氧化主体。
后期研究,在整个降解动力学方程外除了有•OH氧化的贡献外,还同时伴随eaq-的还原降解的贡献。
除此之外,许多人提出了不同的Fe、PH、H2O2反应途径和中间产物。
Fenton反应会产生被水包围并与Fe疏松连接的•OH它能氧化大多数有机物。
Fenton反应产生亚铁离子,H2O2反应产生铁水络和物。
证明Fenton试剂具有一定得絮凝沉淀功能,Fenton试剂所具有的这种絮凝沉淀功能是Fenton试剂降解COD的重要组成部分。
三、影响fenton试剂处理难降解有机废水的因素
1、pH值
Fe在溶液中的存在形式受制于溶液的pH值,所以Fenton试剂只在酸性条件下发生作用,在中性和碱性环境中,Fe不能催化H202产生·OH。
pH值升高不仅抑制·OH的产生,而且使溶液中的Fe2+以氢氧化物的形成沉淀而失去催化功能。
当pH过低时,溶液中的H+浓度过高,反应受到抑制。
Fe3+不能顺利的被还原Fe2+,催化反应受阻。
一般废水pH在3-5范围时,COD去除率较高,但针对不同废水,其适宜的pH范围不尽相同,并且也不是所有废水都必须在酸性条件下才能被降解。
2、试剂配比
在Fenton反应中,Fe起到催化剂的作用,是催化H202产生自由基的必要条件。
在无Fe条件下,H202难于分解产生自由基。
当Fe浓度很低时,反应速度很慢,自由基的产生量小,产生速度慢,整个过程受到限制。
当Fe浓度过高时,会将H202还原且被氧化成Fe,造成色度增加。
3、反应温度
根据反应动力学原理,随着温度的增加,反应速度加快。
但对于Fenton试剂这样的复杂反映体系,温度升高,不仅加速正反应的进行,也加速副反应。
因此,温度对Fenton试剂处理废水的影响复杂。
适当的温度可以激活·OH自由基,温度过高会使H202分解成H2O和O2。
4、投加方式
Fenton试剂在不同的Fe/H202比值下具有不同的处理功能。
FeSO4大于H202时,Fenton试剂具有化学絮凝作用。
当后者大于前者时,Fenton试剂具有化学氧化功能。
因此,将整个反应过程分为两步进行,两步中考察不同的侧重点,可能具有实际意义。
5、动力学影响
Fenton试剂化学氧化过程可用m级反应动力学模型表示;反应速率常数和温度、FeSO4 和H202 的初始浓度有关,而且和H202 比较起来,Fenton氧化对FeSO4的依赖更大。
此外,影响Fenton试剂处理程度的因素还有诸如有机物的浓度、停留时间、压力等,因此,在工程实践中需要综合考虑多种因素以确定最佳的处理工艺,才能取得良好的经济运行效果。
6、催化剂种类
7、反应时间
四、影响因素设计参考
五、fenton法在废水处理中的应用研究
(6)焦化废水
(7)煤化工废水
六、项目案例
1、增塑剂生产废水
增塑剂生产废水酸性强,有机物浓度高,且含强氧化性物质。
产生废水量Q=100m3/d,COD=6000-8000mg/L,BOD5=2500-3000mg/L,Ph=2-3,氨氮<5mg/L,生产废油2-5g/L,双氧水<0.1%。
出水达到《污水综合排放标准》GB8978-1996三级标准。
确定工艺流程:
2、垃圾渗滤液
广西桂林平山堆肥厂垃圾渗滤液处理改造项目新增的FENTON系统,处理能力为300m3/d。
设计进、出水参数表
废水种类
水量
(m3/D)(m3/h)
CODcr
(mg/L)
BOD5
(mg/L)
SS
(mg/L)
进水
30012.5
500
300
400
出水
30012.5
100
30
30
(1)原有处理系统工艺流程
本项目原有处理系统工艺流程如下页图所示:
(2)新增FENTON系统工艺流程
本项目拟定在二沉池出水增加一套FENTON系统,FENTON系统工艺流程如下图所示:
(3)设备描述及技术规格
1)Fenton氧化塔供料泵
型号离心泵
材质普通材质
数量2台,1用1备
规格Q=12.5m3/h,H=12m
功率2.2kW
2)Fenton氧化塔
材质壳体:
不锈钢316L
布水系统:
不锈钢316L
固液分离系统:
PP
载体:
3000kg石英砂(~Ф0.5mm)
型号Ф1.5×7m
数量1套
配套设备
循环泵
型号离心泵
材质过流部分:
不锈钢316L
数量4台,2用2备
规格Q=50m3/h,H=12m
功率3kW
3)中和脱气池
材质不锈钢304
数量1座
水力停留时间43min
水面超高取0.5m
有效容积9m3
尺寸2×1.5×3.5m
配套设备
穿孔管2组
4)混凝反应池
材质不锈钢304
数量1座
水力停留时间22min
水面超高取0.5m
有效容积4.5m3
尺寸1.5×1.0×3.5m
配套设备
穿孔管1组
5)终沉池
材质不锈钢304
数量1座
水力停留时间3h
表面水力负荷1.02m3/(m2·h)
水面超高取0.5m
尺寸3.5×3.5×3.5m
配套设备
斜板
数量11m3
污泥泵
型号离心泵
材质壳体:
碳钢+防腐
叶轮、泵轴:
不锈钢
数量2台,1用1备
规格Q=10m3/h,H=10m
功率0.75kW
6)H2O2加药系统
A双氧水溶解池
材质不锈钢304
数量1只
尺寸1.0×1.0×1.5m
B加药泵
型号计量泵
数量2台,1用1备
规格Q=1.5-90L/h,P=0.5MPa
功率0.18kW
7)FeSO4加药系统
A硫酸亚铁溶解池
材质不锈钢304
数量1座(分2格)
尺寸2.0×2.0×1.5m
B加药泵
型号计量泵
数量2台,1用1备
规格Q=1.5-900L/h,P=0.5MPa
功率0.75kW
8)液碱加药系统
A液碱溶解池
材质不锈钢304
数量1只
尺寸1.0×1.0×1.5m
B加药泵
型号计量泵
数量2台,1用1备
规格Q=1.5-90L/h,P=0.5MPa
功率0.18kW
9)PAM加药系统(共用原有系统)
A加药泵
型号计量泵
数量2台,1用1备
规格Q=1.5-90L/h,P=0.5MPa
功率0.18kW
设备一览表
序号
项目名称
规格或型号
单位
数量
材质
备注
1
Fenton供料泵
Q=12.5m3/h,H=12,功率2.2kw
台
2
离心泵
2
Fenton氧化塔
Ф1.5×7m
套
1
不锈钢316
3
Fenton循环泵
Q=50m3/h,H=12,功率3kw
台
4
离心泵
5
中和脱气池
2×1.5×3.5
座
1
不锈钢304
6
混凝反应池
1.5×1.0×3.5
座
1
不锈钢304
7
终沉池
3.5×3.5×3.5
座
1
不锈钢304
8
终沉池斜板
11m3
套
1
9
污泥泵
Q=10m3/h,H=10m
台
1
离心泵
10
双氧水溶解池
1.0×1.0×1.5
座
1
不锈钢304
11
液碱溶解池
1.0×1.0×1.5
座
1
不锈钢304
12
硫酸亚铁溶解池
2.0×2.0×1.5
座
2
不锈钢304
13
双氧水加药泵
Q=1.5-90L/h,P=0.5MPa,功率0.18kw
台
2
计量泵
14
液碱加药泵
Q=1.5-90L/h,P=0.5MPa,功率0.18kw
台
2
计量泵
15
硫酸亚铁加药泵
Q=1.5-900L/h,P=0.5MPa,功率0.75kw
台
2
计量泵
16
PAM加药泵
Q=1.5-90L/h,P=0.5MPa,功率0.18kw
台
2
计量泵
17
管道阀门
批
1
18
电气仪表
批
1
3、高浓度化工废水
废水含有大量的邻硝基甲苯、邻硝基溴苯、邻硝基苯甲醇、邻硝基苯甲醛、邻硝基苯甲酸等硝基苯类副产物,COD、色度值高,pH值为2.5~3.0。
根据水质特点,采用芬顿试剂-微电解工艺进行预处理后,再采用厌氧滤池(AF)-序批式活性污泥法(SBR)工艺对该类废水进行处理[20],工艺流程如图1所示:
这个工艺流程在实际运用中取得了良好的效果,出水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级排放标准。
处理每立方米废水运行费用约为2.80元,如果处理后废水回用,则处理每立方米废水运行费用约为0.9元。
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