[发明专利]亚铁还原与催化氧化协同强化废水生物处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于水污染控制技术领域，尤其是涉及一种亚铁还原与催化氧化协同强化废水生物处理工艺，适用于难降解工业废水的处理。

背景技术

近年来，我国化工行业发展迅速，为国民经济的发展做出了重要贡献，与此同时，各类化工废水的排放量也大幅度增加。有机化工行业特别是石油化工、造纸、制革、焦化、印染等行业在快速发展的同时也产生了大量的难降解废水，该类废水一般具有浓度高、组成复杂、毒性强的典型特征，可生化性较低(BOD₅/COD值一般低于0.3)，对微生物代谢具有较强的抑制作用，难以用单纯的好氧或厌氧生物法处理。针对该类废水，目前一般是在好氧生物处理工艺之前先进行预处理，提高B/C比之后再进行生化处理，因此，预处理方法的好坏直接影响到出水水质。目前应用较多的预处理方法一般包括厌氧水解酸化法和物化法。厌氧水解酸化法经常会产生臭气等，对环境影响很大，而且目前水解酸化机理研究的并不清楚，其酸化程度随水质变化而改变，不易操作，酸化程度对后续生物处理的污泥状态影响很大，而且水解酸化反应时间长，占地面积大，对毒害性废水不适应。物理化学法主要包括超声法、吸附法、混凝沉淀/气浮法、氧化法、还原法等。超声法能耗比较大，且可能产生亚硝酸盐等一系列副产物，影响水体生物。吸附法、混凝沉淀/气浮法并没有将污染物进行降解转化，只是将其从一种介质转移到了另一种介质，容易造成二次污染。氧化法包括UV/H₂O₂法、二氧化氯法、电化学氧化法、Fenton氧化法等。UV/H₂O₂法主要适用于低浓度废水，色度和浊度对其影响很大；电化学氧化法目前还在研究阶段，高效的的反应系统和持久耐用的电极有待开发。

目前，零价金属还原转化毒害性污染物，特别是零价铁还原法引起了人们的广泛关注。中国专利“催化铁内电解处理难降解废水的方法”(专利号：ZL02111901.5)涉及了一种使用铜和阳离子改性沸石催化铁还原预处理工业废水中难降解有机污染物的方法，目前已得到了大规模应用，被认为是一种比较好的废水还原与处理技术。但是由于投加的是单质态的铁，与废水接触面积有限，不利于提高反应速率，另外使用固体填料床，容易导致填料堵塞。亚铁盐(FeSO₄，FeCl₂等)是一种常规的无机混凝剂，用于难降解工业废水的处理效果良好。单一的亚铁离子还原能力并不强，它对废水的处理主要靠其混凝作用实现的。研究发现，通过改变亚铁的结构形态使之形成结构态亚铁羟基化合物(FHC)，可显著提高其还原能力。中国专利“多羟基结构态亚铁化合物的制备及用于废水还原预处理”(CN102060334A)公开了一种制备结构态亚铁应用于印染废水处理的方法，使用结构态亚铁羟基化合物还原预处理印染废水可取得良好的效果。制备的纯亚铁羟基化合物，具有较强的还原性能，能够使染料还原脱色，能够用于印染废水还原预处理。但是，工业废水成分复杂，既含有易还原的氧化性污染物，也含有多种不能被还原的难生物降解污染物，FHC可以有效去除氧化性污染物，难还原污染物去除不明显，所以对某些废水可生化性能提高有限。另外，单靠预处理还不能实现废水的完全达标排放，需与生物法耦合工艺，组成复合处理工艺。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于难降解工业废水的利用亚铁还原与催化氧化协同的处理工艺，充分发挥亚铁还原功能的同时，再进一步利用亚铁还原产物的催化性能，投加少量的过氧化氢，催化氧化去除部分难降解污染物，进一步提高废水可生化性，并耦合生物处理工艺，实现废水的完全处理。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种亚铁还原与催化氧化协同强化废水生物处理工艺，通过制备高活性的结构态亚铁化合物，投加于难降解废水中，实现亚铁对废水中污染物的还原反应后，固液分离，废水进入氧化池，亚铁被氧化后形成铁氧化物沉积于污泥中；将极少量的污泥回流到氧化池，再投加硫酸渣起到富集污染物作用，并与污泥中的铁氧化物形成复合催化剂，在氧化池中加入过氧化氢，利用亚铁复合催化剂催化H₂O₂氧化处理废水，进一步降解废水中的难生物降解污染物，提高废水可生化性。将经过亚铁还原和催化氧化处理后的废水进入生化反应池，通过好氧生物处理，实现废水的彻底处理。

该处理工艺具体包括以下步骤：

(1)制备结构态亚铁盐化合物：将亚铁盐溶解于不含溶解氧的水中，向上述溶液中逐渐加入无氧碱性溶液，边加边搅拌，控制亚铁离子和氢氧根的摩尔比范围为0.3～0.8，得到结构态亚铁盐化合物；