光芬顿催化工艺优化

光芬顿催化工艺优化

 

传统的废水处理方法，如生物处理和物理过滤，对于处理高浓度和复杂组成的有机废水存在效率低下、处理不彻底的问题。

光芬顿氧化技术作为一种高级氧化过程。该技术利用紫外光激发与芬顿反应产生的羟基自由基，有效降解废水中的有机物。然而，单独的光芬顿氧化技术在实际应用中存在效率不高、成本较高的问题，特别是在处理高浓度和复杂废水时。

1.芬顿工艺的现状

芬顿工艺能够在一定程度上去除有机污染物质但仍存在以下问题：

(1)铁盐利用率低：芬顿工艺中铁离子向亚铁离子的转化十分缓慢，需要投加大量亚铁盐保障过氧化氢高效转化为羟基自由基降解有机物，因此导致盐含量升高，并产生大量铁泥沉淀，增加后续处理工作步骤和处理费用；

(2)氧化剂浪费：芬顿工艺前期降解速率较快，但后期因亚铁离子含量降低会导致双氧水利用率较低，后期降解乏力，对有机物降解不彻底；若提高Fe² 盐的投加量，初始体系中Fe² 浓度过高时，又会导致部分H₂O₂发生无效分解，分解为O2而非·OH，同样造成H₂O₂的浪费；

(3)处理时间长：反应数个小时后COD才能降至50mg/L以下，水力停留时间长，设备占地面积大；

(4)色度和毒性问题：经芬顿工艺处理后的印染废水膜滤浓缩液虽然生物毒性得到了一定的降低，但可生化性提升有限，并且经芬顿工艺处理后的废水色度较高，难以达到排放标准，会对生态缓冲区造成一定污染。

 

2.光催化技术

光催化氧化法是利用光催化剂吸收一定波长的光，激发后产生氧化活性物质对抗生素进行降解，从而可以在温和的环境下将有机污染物降解成CO₂、H₂O、卤素离子等无机小分子物质，具有能耗低，操作简便，减少二次污染等突出优点，是废水处理过程中首选的深度处理技术。

光芬顿技术相比于传统芬顿技术，紫外光能有效加速Fe（Ⅲ）与Fe（Ⅱ）的循环过程、提升·OH产生速率，在有效提高污染物去除效果的同时能降低亚铁试剂的用量，降低二次污染风险。随着紫外光源技术的发展，更高功率的低压紫外汞灯可以在有效提升COD去除率的同时降低药剂投加量，有望替代传统低功率低压紫外汞灯应用于水处理行业。

3.工艺流化流程

S1：将待处理的废水通过反应槽底部的废水入口连续输入反应槽内；

S2：通过酸性无机高分子絮凝剂加药口向反应槽底部添加酸性无机高分子絮凝剂，控制反应体系pH为3.05.0，并进行初步絮凝；

S3：通过高分子絮凝剂加药口向反应槽底部添加高分子絮凝剂，搅拌混合515分钟，形成絮体后静置沉降；

S4：开启反应槽内紫外灯套筒中的紫外灯，紫外灯可分为254nm无臭氧输出或185nm 254nm臭氧输出两类，功率密度为50200W/m?，持续照射反应体系；

 

S5：通过顶部亚铁加药口和双氧水加药口分别向反应槽内连续注入亚铁溶液和双氧水，其中亚铁溶液与双氧水的摩尔比为1:31:10，注入速率为0.52.0L/min；

S6：利用反应槽底部的多孔扰流隔板对混合液进行均匀扰动，促进亚铁、双氧水与废水中有机物的充分接触；

S7:反应产生的三价铁离子在紫外光照射下还原为二价铁离子，并通过顶部溢流堰和双氧水循环管将部分反应液回流至进水管，回流量为进水量的310倍，实现铁离子的循环利用；

S8：实现大循环比，循环水流量与进水流量的比例≥10:1；

S9：处理后的废水经废水排放口排出，污泥通过底部沉淀池定期排出。

4.技术特征

促进芬顿反应的光催化，提高了高浓度废水处理效率，降低了运营费用，减少铁盐投加量，降低后端产泥量，提高COD去除率；

可实现多套回水水泵形成多路回水系统，能够保证回流系统不会因一套崩溃造成运行中断，同时各光催化反应器集成化撬装模块又可以通过控制进行单独使用；

配套清洗系统能够实现设备在不停机连续运行的情况进行清洗，能够保证运行的稳定性连续性；电气系统能够进行多种工况程序设定，保证系统的正常运行且节能省耗；并在出现故障时能够实现自动报警；物联网系统能够实现整套设备的远程监控以及无人值守。