專利名稱：一種礦化垃圾參與的電芬頓處理有機(jī)廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境污染控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種礦化垃圾參與的電芬頓處理有機(jī)廢水的方法。
背景技術(shù)：
1894年由Fenton所發(fā)現(xiàn)，亞鐵離子(Fe2+)為過氧化氫(H2O2)的催化劑，產(chǎn)生一種高氧化能力的自由基 ，(氫氧自由基，· 0H)，將廢水中的有機(jī)物最終氧化成二氧化碳和水以消除污染。利用電化學(xué)法產(chǎn)生的Fe2+和H2O2作為持續(xù)來源我們稱之為電解芬頓法。電解槽通電時(shí)，鐵陽極失去兩個(gè)電子被氧化成Fe2+，F(xiàn)e2+與加入的H2O2發(fā)生芬頓反應(yīng)生成· 0H。在該體系中導(dǎo)致有機(jī)物降解的因素除· OH外，還有Fe2+、Fe3+，雖然部分Fe2+、Fe3+可水解成Fe (OH)2^Fe (OH) 3可以沉淀下來，但仍然有大量的Fe2+、Fe3+仍然存在于廢水中，這一方面帶來水的鐵離子污染，另一方面由于黃色鐵的存在，會(huì)影響水的感官。城市生活垃圾經(jīng)過8年以上的填埋，在物理、化學(xué)和生物的作用下發(fā)生了改變，由散發(fā)出惡臭氣體的原生垃圾慢慢地轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心嗤翚馕兜年惛?，稱之為“礦化垃圾”。我國現(xiàn)有幾十座衛(wèi)生和準(zhǔn)衛(wèi)生城市生活垃圾填埋場(chǎng)和一般堆場(chǎng)，已填入或堆放垃圾幾千萬噸。當(dāng)中的一些垃圾經(jīng)8-10年的降解后，基本上達(dá)到了穩(wěn)定化狀態(tài)。在上海市，這種礦化垃圾至少有4000萬噸(老港垃圾填埋場(chǎng)2000萬噸，市區(qū)和郊區(qū)歷年來的堆場(chǎng)、江鎮(zhèn)堆場(chǎng)等近2000萬噸)。北京、天津、廣州等城市所堆存的礦化垃圾估計(jì)也有幾千萬噸。因此這些礦化垃圾的資源非常充足，而且分布廣，基本每個(gè)大城市都有垃圾填埋場(chǎng)，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間降解，有些已經(jīng)可以開采，可以認(rèn)為是取之不絕用之不盡的新材料。在礦化垃圾里大部分可降解有機(jī)物已被去除，形成一些具有吸附和絡(luò)合能力的腐殖質(zhì)類物質(zhì)，并留下了很多微小的孔道，這些微孔適合微生物的附著生長(zhǎng)。與此同時(shí)，在厭氧、缺氧或微氧的條件下，經(jīng)過含有重金屬、高濃度鹽類、高濃度氨氮和其他有毒有害物質(zhì)的滲濾液沖刷或浸泡，生長(zhǎng)于垃圾中的微生物經(jīng)過馴化、選擇和變異等作用，逐漸形成一個(gè)適應(yīng)于這種環(huán)境的微生物群體。因此,相對(duì)于傳統(tǒng)生物處理法中的微生物種群,礦化垃圾中的微生物種群對(duì)難降解有機(jī)物(如垃圾滲濾液)具有更強(qiáng)的適應(yīng)性和處理能力。與一般土壤相比，礦化垃圾具有容重較小、孔隙率高、有機(jī)質(zhì)含量高、陽離子交換容量(CEC)大、吸附和交換能力強(qiáng)的特點(diǎn)。特別是陽離子交換容量，礦化垃圾的陽離子交換容量更是高達(dá)O. 068mol/100g以上，比普通的砂土高出數(shù)十倍(同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版，第34卷第10期，1360頁)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中鐵離子難去除和污染物去除效率低的不足，提供一種礦化垃圾參與的電芬頓處理有機(jī)廢水的方法。為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種礦化垃圾參與的電芬頓處理有機(jī)廢水的方法，步驟如下
在電解槽中加入有機(jī)廢水，再加入礦化垃圾、H2O2溶液，電解槽陽極電極為鐵電極，陰極電極為石墨電極，接通電解槽電流，整個(gè)過程中持續(xù)攪拌，反應(yīng)結(jié)束后，沉淀分離，廢水即可達(dá)標(biāo)排放。所述的礦化垃圾為粉碎過5(Γ100目篩的填埋齡在8 15年的礦化垃圾。所述的礦化垃圾和廢水的固液比為I :50(Γ1000。所述的H2O2溶液用量為每升廢水中加入量為O. Γ0. 2mL，本發(fā)明所用的H2O2溶液為普通市售質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的H2O2溶液。所述的電解槽電流為5 40mA，每接通15 20min后，斷開3(T40min，循環(huán)操作經(jīng)過總時(shí)間3 6h。所述的攪拌轉(zhuǎn)速為50 150r/min?！ど鲜龇椒殚g歇式處理，電解槽如果設(shè)有進(jìn)水口和排水口，在盡量減少礦化垃圾被水帶出的情況下所述的處理廢水方法可以流化連續(xù)處理廢水，如果礦化垃圾被帶出較多，則需適當(dāng)補(bǔ)充。本發(fā)明的有益效果是(I)電解中鐵電極被逐步氧化進(jìn)入溶液，和加入的H2O2反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑· 0H，促進(jìn)污染物分解。間歇通電可以節(jié)省不少電能。(2)利用礦化垃圾本身的吸附能力，將廢水中的污染物吸附到固體表面，有利于電解和微生物降解。(3)利用礦化垃圾本身所帶有的多種菌群對(duì)有機(jī)污染廢水的適應(yīng)性和強(qiáng)處理能力，增強(qiáng)處理效果。(4)利用電流刺激微生物降解，形成電刺激微生物電解槽。由于微生物附著于礦化垃圾孔洞內(nèi)，受活性氧化基團(tuán)的影響較小，不會(huì)因?yàn)閺U水中的強(qiáng)氧化劑而受到影響，并且污染物都被吸附到孔洞附近，利于降解。
具體實(shí)施例方式以下進(jìn)一步提供本發(fā)明的3個(gè)實(shí)施例實(shí)施例I在電解槽中加入濃度為25mg/L的染料橙II廢水，再加入粉碎過100目篩的填埋齡在8年的礦化垃圾，礦化垃圾和廢水的固液比為I :1000，每升廢水中加入O. ImL H2O2(30%，質(zhì)量分?jǐn)?shù))，電解槽陽極電極為鐵片電極，陰極電極為石墨電極，接通電解槽電流5mA，每接通20min后，斷開40min,循環(huán)操作，整個(gè)過程中持續(xù)攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為150r/min,經(jīng)過總時(shí)間6h，廢水中有機(jī)物被氧化降解，沉淀分離，分析廢水中污染物濃度，去除率達(dá)到98. 2%，鐵離子濃度為I. 8mg/L。對(duì)于同樣的廢水，在同樣條件下，但未加入礦化垃圾，在相同的處理時(shí)間里，污染物去除率為75. 3%，鐵離子濃度為3. 3g/L ;(斷開電流，在處理后的廢水中繼續(xù)加入礦化垃圾，礦化垃圾和廢水的固液比為I :1000，整個(gè)過程中持續(xù)攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為150r/min，經(jīng)過6h，沉淀分離，最終得污染物總?cè)コ蕿?8. 8%)，鐵離子濃度為15. 2mg/L。在于同樣的廢水，在相同條件下，僅加入同樣量的礦化垃圾，但不接通電流，在相同的處理時(shí)間里，污染物去除率為2. 3% ;沉淀分離，去除上述廢水中礦化垃圾，把廢水放入電解槽中每升廢水中加入O. ImL H202(30%，質(zhì)量分?jǐn)?shù))，電解槽陽極電極為鐵片電極，陰極電極為石墨電極,接通電解槽電流5mA，每接通20min后，斷開40min，循環(huán)操作，整個(gè)過程中持續(xù)攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為150r/min，經(jīng)過總時(shí)間6h，最終得污染物總?cè)コ蕿?0. 5%，鐵離子濃度為 2. 8g/L。實(shí)施例2在電解槽中加入濃度為30mg/L的染料酸性紅廢水，再加入粉碎過50目篩的填埋齡在15年的礦化垃圾，礦化垃圾和廢水的固液比為I :500，每升廢水中加入O. 2mL H2O2(3 O %，質(zhì)量分?jǐn)?shù))，電解槽陽極電極為鐵片電極，陰極電極為石墨電極，接通電解槽電流40mA,每接通15min后，斷開30min,循環(huán)操作，整個(gè)過程中持續(xù)攪拌,攪拌轉(zhuǎn)速為50r/min,經(jīng)過總時(shí)間3h，廢水中有機(jī)物被氧化降解，沉淀分離，分析廢水中污染物濃度，去除率達(dá)到98. 8%。沉淀分離后將固體留下，再加入同樣的廢水，在同樣的條件下繼續(xù)反應(yīng)，經(jīng)過3h后，去除率為97. 5%，鐵離子濃度為I. 6mg/L。
對(duì)于同樣的廢水，在同樣條件下，但未加入礦化垃圾，在相同的處理時(shí)間里，污染物去除率為65. 1%，鐵離子濃度為3. 7g/L ;(斷開電流，在處理后的廢水中繼續(xù)加入礦化垃圾，礦化垃圾和廢水的固液比為I :1000，整個(gè)過程中持續(xù)攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為150r/min，經(jīng)過6h，沉淀分離，最終得污染物總?cè)コ蕿?6. 2%)，鐵離子濃度為23. 5mg/L。在于同樣的廢水，在相同條件下，僅加入同樣量的礦化垃圾，但不接通電流，在相同的處理時(shí)間里，污染物去除率為3. 1%;沉淀分離，去除上述廢水中礦化垃圾，把廢水放入電解槽中每升廢水中加入O. 2mL H202(30%，質(zhì)量分?jǐn)?shù))，電解槽陽極電極為鐵片電極，陰極電極為石墨電極,接通電解槽電流40mA，每接通15min后，斷開30min，循環(huán)操作，整個(gè)過程中持續(xù)攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為50r/min，經(jīng)過總時(shí)間3h，最終得污染物總?cè)コ蕿?8. 6%，鐵離子濃度為 3. 7g/L。實(shí)施例3在設(shè)有進(jìn)口和出口的電解槽中連續(xù)通入濃度為10mg/L的苯酚廢水，再加入粉碎過50目篩的填埋8年的礦化垃圾，礦化垃圾和電解槽內(nèi)廢水的固液比為I :1000，在進(jìn)口處混合H2O2 (30%，質(zhì)量分?jǐn)?shù))，用量為每升廢水中混合入O. ImL,電解槽陽極電極為鐵片電極，陰極電極為石墨電極，接通電解槽電流40mA，每接通20min后，斷開40min，整個(gè)過程中持續(xù)攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為lOOr/min，廢水在電解槽中的停留時(shí)間為5h，廢水中有機(jī)物被氧化降解，經(jīng)過溢流分離，分析出水污染物濃度，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，去除率在92. 79Γ99. 5%之間，鐵離子濃度在I. 2" . 8mg/L之間。對(duì)于同樣的廢水，在同樣條件下，但未加入礦化垃圾，在相同的處理時(shí)間里，污染物去除率為62. 4%，鐵離子濃度在3. 3^4. 6g/L之間。
權(quán)利要求
1.一種礦化垃圾參與的電芬頓處理有機(jī)廢水的方法，其特征在于步驟如下 在電解槽中加入有機(jī)廢水，再加入礦化垃圾、H2O2溶液，電解槽陽極電極為鐵電極，陰極電極為石墨電極，接通電解槽電流，整個(gè)過程中持續(xù)攪拌，反應(yīng)結(jié)束后，沉淀分離，廢水即可達(dá)標(biāo)排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦化垃圾參與的電芬頓處理有機(jī)廢水的方法，其特征在于所述的礦化垃圾為粉碎過5(Γ100目篩的填埋齡在8 15年的礦化垃圾。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦化垃圾參與的電芬頓處理有機(jī)廢水的方法，其特征在于 所述的礦化垃圾和廢水的固液比為1:50(Γ1000。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的礦化垃圾參與的電芬頓處理有機(jī)廢水的方法，其特征在于所述的H2O2溶液用量為每升廢水中加入量為O. Γ0. 2mL。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦化垃圾參與的電芬頓處理有機(jī)廢水的方法，其特征在于所述的電解槽電流為5 40mA,每接通15 20min后，斷開3(T40min,循環(huán)操作經(jīng)過總時(shí)間3 6h。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦化垃圾參與的電芬頓處理有機(jī)廢水的方法，其特征在于所述的攪拌轉(zhuǎn)速為50 150r/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦化垃圾參與的電芬頓處理有機(jī)廢水的方法，其特征在于所述的處理廢水的方法為間歇式處理或連續(xù)式處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種礦化垃圾參與的電芬頓處理有機(jī)廢水的方法，步驟如下在電解槽中加入有機(jī)廢水，再加入填埋齡在8~15年的礦化垃圾，每升廢水中加入0.1~0.2mL H2O2溶液，電解槽陽極電極為鐵片電極，陰極電極為石墨電極，接通電解槽電流5~40mA，每接通15~20min后，斷開30~40min，循環(huán)操作，整個(gè)過程中持續(xù)攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為50~150r/min，經(jīng)過總時(shí)間3~6h，廢水中有機(jī)物被氧化降解，沉淀分離，廢水可以達(dá)標(biāo)排放，重新加入廢水，通過同樣方法處理，可以繼續(xù)降解廢水。電解中鐵電極被逐步氧化進(jìn)入溶液，和加入的H2O2反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑·OH，促進(jìn)污染物分解。
文檔編號(hào)C02F3/34GK102897921SQ20121032978
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者馬建鋒, 鄒靜, 姚超, 李定龍 申請(qǐng)人:常州大學(xué)