[发明专利]零价铁抑制芳烃硝化废水处理中二硝基苯类化合物产生的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工废水氧化处理的方法，更具体地说，它涉及一种采用零价铁预处理还原反应，用于抑制芳烃硝化废水氧化处理过程中产生二硝基苯类化合物的方法。

背景技术

硝基苯类化合物作为一类重要的化工原料，被广泛应用于纺织、印染、炸药和制革等行业，然而在其生产过程中会产生大量的硝基苯类废水。硝基苯类具有高稳定性、强毒性和潜在致癌性等特性，对生态环境和人体健康影响极大。硝基苯类化合物苯环上具有强拉电子的硝基基团，这使得苯环变得极稳定。另外，硝基苯类化合物对微生物也有较强的毒害作用。传统化学氧化法和生物处理法难以有效地处理此类高毒性的硝化废水。因此，寻求一种经济有效的处理技术引起国内外广大研究者的关注。

高级氧化技术是一种难降解有机废水的重要处理技术，可以氧化降解水体多种难降解毒害污染物质，从而降低废水的毒性并提高废水的可生化性。常见的高级氧化技术包括芬顿氧化法、类芬顿处理法、光化学和光催化氧化法、电化学法、臭氧氧化法和超声氧化法等。高级氧化法已证实是一种处理硝化废水的有效且必需处理技术。其中传统的芬顿氧化法，与其它高级氧化工艺相比，因其操作简单、反应快速等优点而倍受青睐。

工程实践和研究成果表明，芳烃硝化废水在氧化处理过程常会显著产生毒害更大的二硝基苯类副产物。研究人员对其做了深入研究（发表于国际知名期刊《Chemosphere》的2008年第72期第952-958页和2010年第80期第340-345页），发现采用芬顿、类芬顿和光芬顿等氧化技术处理硝基苯类废水时甚至会形成产率高达6%的二硝基苯类化合物。研究结果也指出二硝基苯类的毒性约是原硝基苯类污染物的30倍（发表于国际知名期刊《Chemosphere》的2007年第68期第695-702页）。正是因为氧化处理显著产生了毒害更大和更难降解的二次污染物，使得传统氧化技术处理硝化废水往往效果不理想，氧化处理后废水可生化性提高有限，对微生物仍有较强的毒害作用，严重危害和加重了后续生化系统的负担。

如何降低氧化处理中毒害二硝基苯类化合物产量成为了一个重要课题。工程技术人员开展了相关研究，表明高剂量氧化剂（如双氧水）或持久紫外强辐照有助于降低二硝基苯类化合物的产量， 这可能是因为增强的氧化能力可以进一步降解二硝基苯类化合物所致。尽管上述强化氧化处理技术具有良好的处理效果，却大大增加了投资和运行成本，如较高氧化剂的耗用成本、较高的紫外设备成本及高电耗运行成本等问题，正是这些原因限制其仅适合硝化废水的小规模工程处理。因此，开发一种经济有效的方法以抑制硝化废水氧化处理中二硝基苯类化合物产生，对推动氧化技术的广泛应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种零价铁抑制芳烃硝化废水处理中二硝基苯类化合物产生的方法，改进了芳烃硝化废水氧化处理的方法，通过本方法可降低投资和运行成本，降低氧化出水的毒性，并提高氧化出水的可生化性。

本发明通过下述技术方案予以实现。

零价铁抑制芳烃硝化废水处理中二硝基苯类化合物产生的方法，包括下列步骤：

（1）零价铁预处理还原反应：将硝化废水通入零价铁反应器，与反应器中的零价铁发生还原反应；

（2）氧化反应：经还原后的废水，进入氧化槽，加入氧化剂，进行氧化反应处理。

所述的零价铁预处理还原反应中，调整进水酸度、零价铁用量和水力停留时间，使废水中硝基苯类还原转换率大于40%，废水中剩余硝基苯类浓度小于80mg/L。所述的零价铁预处理还原反应后，补加亚铁，调整溶解铁浓度与硝基苯类浓度比为2.0以上。所述的零价铁反应器采用搅拌式、流化床或固定床运行方式。当采用搅拌式和流化床的反应器时，根据废水中需要还原的硝基苯类含量，利用电子守恒原理计算零价铁的当量投加量。当采用固定床零价铁反应器时，根据废水中需要还原的硝基苯类含量，利用反应动力学原理计算所需的水力停留时间。

本发明的有益效果是：

（1）与传统芬顿氧化相比，本发明的芳烃硝化废水氧化处理中，二硝基苯类化合物产生量减少，显著降低了氧化出水的毒性。

（2）与传统芬顿氧化相比，本发明的芳烃硝化废水氧化处理后，氧化出水经简单生化后可达标排放，氧化出水的可生化性显著提高。

（3）投资和运行成本低。本发明的基于零价铁预处理方法的芳烃硝化废水氧化技术较现有高剂量氧化剂强化氧化技术的运行成本降低50%～60%，较紫外强化氧化技术处理的成本下降约70%，相比零价铁完全还原预处理技术降低了铁耗用量和污泥处置的费用，该方法可使处理成本下降约45%。