一种由钙和有机酸类络合物介导的促进芬顿氧化的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种由钙和有机酸类络合物介导的促进芬顿氧化的控制方法，属于废水处理领域。其处理步骤如下：调节废水pH值至2～5，加入Fe

A Control Method for Promoting Fenton Oxidation Mediated by Complexes of Calcium and Organic Acids

【技术实现步骤摘要】
一种由钙和有机酸类络合物介导的促进芬顿氧化的控制方法
本专利技术属于废水处理领域，涉及一种促进芬顿氧化效果的废水处理控制方法，具体涉及一种由钙和有机酸类络合物介导的促进芬顿氧化的控制方法。
技术介绍
目前，大部分行业(如制药、化工、石化、电镀、农药等)排放的废水中会含有有机物，现行的排放标准中也明确了废水中COD的排放限值。因此在废水排放前需要将废水中的有机物去除。废水中有机物的高级氧化是现有企业常用的处理方法，主要包括芬顿氧化、臭氧氧化、微电解等技术，其中芬顿氧化因其在反应过程产生大量的羟基自由基(·OH)，能氧化废水中的绝大多数有机物，因此在工程中应用比较广泛。芬顿氧化主要是利用过氧化氢和亚铁离子反应，生成大量的·OH，从而实现有机物的去除。利用芬顿工艺处理废水中的有机物已是十分成熟的工艺，其氧化比较彻底，反应时间相对较短，且工艺的基建投资比较少，操作简单。因此，芬顿工艺在近年来的工业废水处理中被广泛的应用，取得了良好的效果。然而，现有的芬顿氧化处理装置中主要存在的问题就是反应效率较低，由反应效率低引发了一系列问题，主要有如下几点：(1)芬顿药剂的投加量增加。芬顿药剂主要为过氧化氢和亚铁药剂，由于反应中Fe2+向Fe3+的转化，造成反应效率降低。因此，为了提高氧化效果需要增加药剂的投加量，尤其是亚铁药剂需要增加，导致芬顿氧化的处理成本大幅度增加。(2)产生的固体废弃物显著增加。芬顿反应一般是在酸性条件下进行的，反应完全后需要调节废水pH至中性，将废水中的Fe2+和Fe3+沉淀。氧化效率低导致药剂投加量加大，在调节pH的过程中会产生大量的铁泥沉淀，造成产生的固废大幅度提高。(3)残留的过氧化氢会对下一阶段的处理造成影响。芬顿氧化作为高级氧化手段，一般有两方面的作用，一是作为预处理提高可生化性，另一方面做为深度处理直接降解COD，两种应用方式均会产生一定的残留过氧化氢，会影响后端处理工艺的处理效果或者检测数据，造成影响。为了解决芬顿反应Fe2+投加量过高，和类芬顿反应速率低的缺陷问题，中国专利申请号201810776510.6，公开日期为2018年10月23日的申请案为了解决目前芬顿、类芬顿体反应水体pH值受限，芬顿反应Fe2+投加量过高，和类芬顿反应速率低的缺陷，公开了一种促进芬顿反应的水处理方法，该方法向1L待处理有机废水中加入3～5mg氯化铁、8～10g黄铁矿粉末和5～8g火山岩粉末，调节pH为3～5，在搅拌下滴入2～4μL质量浓度为30％的双氧水，搅拌5～10min，沉淀，有机物被降解，上清液可以排放，收集的沉淀物可以重复使用，该申请案的方法通过利用硫化铁有助于促进参与反应的Fe3+/Fe2+之间的循环，突破芬顿反应的速度控制步骤，使有机物降解速度大大加快。中国专利申请号201010108952.7，公开日期为2010年8月4日的申请案公开了芬顿、类芬顿体系强化剂及其使用方法，其通过向被处理水体中加入芬顿、类芬顿体系强化剂、被强化药剂和过氧化氢，然后均匀搅拌反应，强化剂选自抗坏血酸、亚硫酸钠、亚硫酸锂、亚硫酸钾、亚硫酸镁、亚硫酸钙、盐酸羟胺、高氯酸羟胺、硫酸羟胺、联氨、N，N-二乙基羟胺、碳酰肼、胺基乙醇胺、羟胺溶液或氮四取代苯二胺。上述申请案均是通过加入能够促进芬顿或类芬顿反应的药剂的方式提高芬顿或类芬顿反应效率，然而对于该类促进剂需要加入的量过高会造成资源浪费，加入量过少则促进效果不明显。因此，针对于现有芬顿氧化处理工艺中反应效率低、药剂投加量大、投入成本高的问题，亟需专利技术一种促进芬顿氧化的精准控制方法。
技术实现思路
1.要解决的问题针对现有芬顿氧化处理工艺中反应效率低、药剂投加量大、投入成本高的问题，本专利技术的方法在芬顿氧化处理体系中同时引入Ca2+和有机酸类络合物，大大突破芬顿氧化反应的限速步骤，促进芬顿反应效率，而且根据废水中有机物浓度和过氧化氢浓度精准控制引入Ca2+的浓度，并根据Fe2+和Ca2+的浓度计算废水中有机酸类络合物的浓度，进而确定有机酸类络合物的投加量，在最大化提高芬顿反应效率的同时有效节约药剂，减少运行成本。2.技术方案为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：本专利技术提供了一种由钙和有机酸类络合物介导的促进芬顿氧化的控制方法，包括以下步骤：1)调节废水pH值至2～5，向废水中引入Fe2+和过氧化氢；再引入Ca2+和有机酸类络合物，搅拌混合均匀进行芬顿氧化反应，，所述过氧化氢的质量浓度为27％；2)步骤1)反应完成后调节pH至中性，絮凝沉淀，上清液进入下一处理工序。所述步骤1)废水中Ca2+的浓度根据废水中的COD的浓度和过氧化氢的浓度计算，具体为：当0<CCOD≤2000mg/L时，根据公式CCa＝0.1×(CCOD/1000+CH)计算；当2000<CCOD≤5000mg/L时，根据公式CCa＝0.07×(CCOD/1000+CH)计算；当5000<CCOD≤10000mg/L时，根据公式CCa＝0.06×(CCOD/1000+CH)计算；当CCOD>10000mg/L时，根据公式CCa＝0.05×(CCOD/1000+CH)计算；式中，CCOD为废水中的COD浓度，单位mg/L；CH为废水中的过氧化氢(以浓度为27％计)的投加浓度，单位g/L；CCa为废水Ca2+(以氯化钙计)的投加浓度，单位g/L。本专利技术的方法根据废水中的COD的浓度和过氧化氢的浓度计算引入Ca2+的浓度，精准控制Ca2+的投加量，能有效防止Ca2+投加量过多造成的水体硬度大的问题以及投加量过少芬顿氧化效果促进不明显的问题。作为本专利技术更进一步的改进，所述步骤1)中废水中有机酸类络合物的浓度根据废水中的Fe2+的浓度和Ca2+的浓度进行计算，具体为：当废水中0<CCOD≤2000mg/L时，根据公式CL＝6×CFe-0.5×CCa计算；当废水中2000<CCOD≤5000mg/L时，根据公式CL＝8×CFe-0.6×CCa计算；当废水中5000<CCOD≤10000mg/L时，根据公式CL＝10×CFe-0.8×CCa计算；当废水中C1>10000mg/L时，根据公式CL＝12×CFe-1.0×CCa计算；式中，CCOD为废水中的COD浓度，单位mg/L；CFe为废水中Fe2+(以硫酸亚铁计)的投加浓度，单位g/L；CCa为废水中Ca2+(以氯化钙计)的投加浓度，单位g/L，CL为废水中有机酸类络合物的投加浓度，单位mg/L。本专利技术的方法利用在芬顿氧化处理体系中同时引入Ca2+和有机酸类络合物，有机酸类络合物与Fe(Ⅱ)之间形成的更稳定化合物，有效维持废水中的Fe(Ⅱ)的有效浓度，同时抑制其转化成Fe(Ⅲ)的速率，使芬顿反应朝着生成羟基自由基的方向进行，提高了·OH的生成率，而同时加入的Ca2+作为强化剂，大大促进有机酸类络合物与Fe(Ⅱ)之间的相互作用，大大突破芬顿氧化反应的限速步骤，而且，根据废水中有机物浓度和过氧化氢浓度精准控制引入Ca2+的浓度，并根据Fe2+和Ca2+的浓度计算废水中有机酸类络合物的浓度，进而确定有机酸类络合物的投加量，在最大化提高芬顿反应效率的同时有效节约药剂，减少运行成本。上述操作步骤可通过自动控制系统，实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由钙和有机酸类络合物介导的促进芬顿氧化的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：1)调节废水pH值至2～5，向废水中引入Fe

【技术特征摘要】
1.一种由钙和有机酸类络合物介导的促进芬顿氧化的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：1)调节废水pH值至2～5，向废水中引入Fe2+和过氧化氢；再引入Ca2+和有机酸类络合物，搅拌混合均匀进行芬顿氧化反应，所述过氧化氢的质量浓度为27％；2)步骤1)反应结束后调节pH至中性，絮凝沉淀，上清液进入下一处理工序；所述步骤1)废水中Ca2+浓度根据废水中的COD的浓度和过氧化氢的浓度计算，具体为：当0<CCOD≤2000mg/L时，根据公式CCa＝0.1×(CCOD/1000+CH)计算；当2000<CCOD≤5000mg/L时，根据公式CCa＝0.07×(CCOD/1000+CH)计算；当5000<CCOD≤10000mg/L时，根据公式CCa＝0.06×(CCOD/1000+CH)计算；当CCOD>10000mg/L时，根据公式CCa＝0.05×(CCOD/1000+CH)计算；式中，CCOD为废水中的COD浓度，单位mg/L；CH为废水中的过氧化氢的投加浓度，单位g/L；CCa为废水Ca2+的投加浓度，单位g/L。2.根据权利要求1所述的由钙和有机酸类络合物介导的促进芬顿氧化的控制方法，其特征在于：所述废水中有机酸类络合物的浓度根据废水中的Fe2+的浓度和Ca2+的浓度进行计算，具体为：当废水中0<CCOD≤2000mg/L时，根据公式CL＝(6×CFe-0.5×CCa)计算；当废水中2000<CCOD≤5000mg/L时，根据公式C...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炜铭，高亚娟，潘丙才，单超，吕路，汪林，吕振华，
申请(专利权)人：南京大学，江苏南大环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32