[发明专利]一种快速降解废水中的有机污染物的装置和方法

说明书

本发明公开了一种快速降解废水中的有机污染物的装置和方法，属于有机废水处理领域，解决了现有天然黄铁矿降解废水中的有机污染物时反应活性低、效率低等问题。快速降解废水中的有机污染物的方法，先将黄铁矿和氧化剂预反应，再将预反应产物通入废水中进行有机污染物的降解。装置包括柱体，柱体内部为中空腔体，用于放置黄铁矿；柱体上部设有第一进料口和第二进料口；柱体底部设有滤网；柱体通过导管与废水池连接；第一进料口用于通入氧化剂水溶液，第二进料口用于通入水。本发明的方法能够快速、有效降解废水中的有机污染物，且黄铁矿能够多次使用，成本低。

技术领域

本发明属于有机废水处理技术领域，特别涉及一种快速降解废水中的有机污染物的装置和方法。

背景技术

近年来，随着我国经济不断发展和工业化的迅速推进，越来越多的有机污染物排放到水体中，随着这些有机污染物的长期积累和富集，对水环境和水中生物造成威胁，最终影响到人类的身体健康。由于这些有机污染物成分复杂，采用传统的物理、化学或生物方法，例如吸附法、生物降解法、光催化法或电化学氧化法等方法很难对有机废水进行无害化处理。近年来，高级氧化技术由于操作简单，处理废水中的有机污染物效果好而应用广泛。

高级氧化技术是一种高效的有机废水处理方法，主要是通过强氧化性活性自由基氧化降解有机物分子。高级氧化技术最为典型的就是Fenton工艺，通过Fe²⁺和H₂O₂反应产生强氧化性羟基自由基。由于均相Fenton工艺存在催化剂难回收、操作pH范围窄(2.5-3.5)、产生大量铁泥等缺陷，在实际应用具有明显缺陷。研究者开发了铁基固体催化剂(如零价铁、四氧化三铁、针铁矿等)通过非均相Fenton反应实现有机污染物降解，但依然存在操作pH范围窄、效率低、催化剂颗粒分离难等问题。化学合成的FeS₂或高纯度天然黄铁矿已被报道用于非均相Fenton催化剂，化学合成的FeS₂或高纯度天然黄铁矿价格较高，并且操作pH范围窄；天然黄铁矿价格低但反应活性较低，且操作pH范围窄。

发明内容

鉴于以上分析，本发明旨在提供一种快速降解废水中的有机污染物的装置和方法，至少能够解决以下技术问题之一：(1)现有的天然黄铁矿用于降解废水中的有机污染物时反应活性较低；(2)现有的天然黄铁矿用于降解废水中的有机污染物时所需时间长，效率低；(3)现有的天然黄铁矿用于降解废水中的有机污染物时降解效果较差，操作pH范围窄；(4)现有的天然黄铁矿用于降解废水中的有机污染物时黄铁矿表面活性易被污染而降低催化效率。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种快速降解废水中的有机污染物的方法，先将黄铁矿和氧化剂预反应，再将预反应产物通入废水中进行有机污染物的降解。

进一步的，上述方法包括：

步骤1、关闭柱体底部的阀门，在柱体的内部腔体中装入黄铁矿；

步骤2、将氧化剂水溶液通入柱体的内部腔体中，使氧化剂与天然黄铁矿预反应2-10min，得到液相反应产物；

步骤3、打开柱体底部的阀门，使得柱体的内部腔体中的液相反应产物完全进入废水池，打开搅拌装置搅拌，充分反应后，废水完成降解。

进一步的，所述步骤1中，柱体中的黄铁矿分为三个粒级段，自下而上依次为第一粒级段、第二粒级段和第三粒级段，三个粒级段的黄铁矿的平均粒度符合如下关系：第一粒级段第二粒级段第三粒级段。

进一步的，所述黄铁矿的颗粒尺寸为0.8～8.0mm。

进一步的，所述氧化剂为过氧化氢或过氧乙酸。

进一步的，所述氧化剂水溶液与废水的质量比为1：10-100。

进一步的，所述步骤3中，反应时间为5-50min。