Fentoni oksüdatsiooni reoveepuhastusprotsessi üksikasjalik selgitus – tüüpiline stsenaariumi kohandamine ja täpne praktiline juhend

Fentoni oksüdatsiooniprotsess on põhiline täiustatud oksüdatsioonitehnoloogia tõrksa orgaanilise reovee puhastamiseks. See kasutab raua ioonide katalüüsi, et tekitada vesinikperoksiidist in situ tugevaid oksüdeerivaid hüdroksüülradikaale, lagundades tõhusalt väga mürgiseid ja halvasti biolagunevaid orgaanilisi saasteaineid. Seda saab kasutada eeltöötlusprotsessina reovee biolagunevuse parandamiseks või täiustatud puhastusprotsessina, et tagada heitvee vastavus väljalaskestandarditele. Sellel protsessil pole fikseeritud universaalseid väärtusi, vaid põhiparameetrite vahemik. Optimeerimine nõuab väikesemahulisi-veekvaliteedi teste. See on laialdaselt rakendatav viie tüüpilise tööstusliku stsenaariumi puhul: keemia-, farmaatsia-, trükkimine ja värvimine, prügila nõrgvesi ning tselluloosi- ja paberitootmine. Järgmine on läbivaadatud ja täielik praktiline juhend.

Fentoni reaktsiooniprotsess koosneb kuuest põhietapist: happe reguleerimine, katalüsaatori segamine, oksüdatsioonireaktsioon, neutraliseerimine ja degaseerimine, tahkete{0}}vedelike eraldamine ja ohtlike jäätmete kõrvaldamine. Kõik parameetrid vastavad anaeroobsetele ja täiustatud oksüdatsioonitehnilistele spetsifikatsioonidele:

1. Happe reguleerimise etapp: reovee pH reguleerimiseks optimaalsesse reaktsioonivahemikku 3,0 kuni 4,0 lisatakse lahjendatud väävelhapet. Mehaanilist või hüdraulilist segamist kasutatakse vähemalt 2 minutit. Automaatseks ja täpseks happekontrolli saavutamiseks on saadaval võrgupõhine pH-meeter ja doseerimispump, mis hoiab ära lokaalse üle-happesuse või leeliselisuse.

2. Katalüsaatori segamise etapp: Katalüsaatorina lisatakse raudsulfaadi lahust. Lahuse kontsentratsiooni kontrollitakse alla 30% ja madalal temperatuuril alla 20%. Kasutatakse tugevat segamisrežiimi, mille kiiruse gradiendi G väärtust reguleeritakse vahemikus 500 kuni 1000 sekundit⁻1, ja segatakse vähemalt 2 minutit, et tagada raua ioonide täielik ja ühtlane hajumine reovees.

3. Oksüdatsioonireaktsiooni etapp: lisage otse 30% tööstusliku -puhtusega vesinikperoksiidi põhilahust ilma eelneva lahjendamise või lahustamiseta. Reaktiivi suhe määratakse vee kvaliteedi alusel. Oksüdatsioonifaasis kasutatakse nõrga segamise režiimi, kus kiirusgradiendi G väärtust reguleeritakse 50-70 sekundit⁻1, säilitades hüdroksüülradikaalide kadumise vältimiseks ainult muda keevkihi. Hüdrauliline retentsiooniaeg on eeltöötlusel 4-8 tundi ja täiustatud töötlemisel 2-6 tundi. Reaktsioonipaak on valmistatud 316L roostevabast terasest, mille sisesein on korrosioonikaitseks klaashelvestega.

4. Neutraliseerimise ja degaseerimise etapp: lisage naatriumhüdroksiidi või naatriumkarbonaadi lahust, et reguleerida reovee pH väärtuseni 7,0-8,0. Pärast põhjalikku segamist siseneb heitvesi degaseerimispaaki, et eemaldada reaktsiooni käigus tekkinud lahustunud hapnik. Hüdrauliline säilivusaeg degaseerimispaagis ei ole lühem kui 15 minutit ja gaasi{5}}vee suhe on vähemalt 5:1.

5. Tahke{1}}vedeliku eraldamine: eraldage rauasetted puhtast veest settepaakide või flotatsioonipaakide abil. Kui eraldusefekt on ebarahuldav, lisage 100-200 mg/l polüalumiiniumkloriidi ja 3-5 mg/l polüakrüülamiidi, et suurendada hõljuvate ainete ja rauasette settimist.

6. Raudsetete kõrvaldamine: Fentoni reaktsiooni käigus tekkiv rauasette klassifitseeritakse HW22 ohtlikeks jäätmeteks. Seda tuleb paksendada, veetustada plaadi- ja raamifiltripressiga ning seejärel vastavalt eeskirjadele kõrvaldada kvalifitseeritud ohtlike jäätmete käitlusüksus. Juhuslik kaadamine ja tühjendamine on rangelt keelatud.

1. Keemiline reovesi (fenoolne, benseen, halogeenitud süsivesinike reovesi)

Selle reovee põhiomadused on KHT kontsentratsioon 1000-5000 mg/L, mis sisaldab fenoole, benseeni seeria ühendeid, halogeenitud süsivesinikke ja muud tõrksat orgaanilist ainet. Selle biolagunevuse suhe on alla 0,2, millel on äärmiselt kõrge bioloogiline toksilisus. Otsene bioloogiline töötlemine ei saa vastata standarditele. Protsess on paigutatud eeltöötlusena, mille põhieesmärk on tõsta biolagunevuse suhe üle 0,3. Optimaalsed parameetrid on järgmised: vesinikperoksiidi ja KHT massisuhe 1,5 kuni 2,0:1, vesinikperoksiidi ja raudiooni massisuhe 3 kuni 5:1, hüdrauliline peetumisaeg 4 kuni 6 tundi ja reaktsiooni pH 3,0 kuni 3,5. Peamised töökohad on järgmised: fenoolreovee puhul tuleks vesinikperoksiidi lisada kahes kuni kolmes etapis, et vältida lokaalset üleoksüdatsiooni; halogeenitud süsivesinike reovee puhul saab raudioonide annust vastavalt suurendada, et tugevdada katalüütilist oksüdatsiooniefekti.

2. Farmaatsia reovesi (antibiootikumid, farmaatsia keskmine reovesi)

Selle reovee põhiomadused on selle keeruline koostis, KHT kontsentratsioon 800 kuni 3000 mg/l suurte kõikumiste korral ning antibiootikumide, heterotsükliliste orgaaniliste ühendite olemasolu ja ülikõrge biotoksilisus ning kõrge anorgaaniliste ioonide, nagu kloriidi- ja sulfaadiioonide tase. Protsess on positsioneeritud kahe-režiimiga lähenemisviisina, mis hõlmab eeltöötlust ja täiustatud ravi. Eeltöötlus parandab biolagunevust, täiustatud töötlemine aga eemaldab bioloogilisest heitveest saasteained. Sobivad parameetrid on järgmised: eeltöötlusetapi jaoks on vesinikperoksiidi ja KHT massisuhe 1,2 kuni 1,8:1, vesinikperoksiidi ja raudiooni massisuhe on 4 kuni 6:1 ja hüdrauliline peetumisaeg on 3 kuni 5 tundi; täiustatud töötlemise etapis on vesinikperoksiidi ja KHT massisuhe 1,0 kuni 1,5:1, hüdrauliline retentsiooniaeg on 2 kuni 3 tundi ja reaktsiooni pH on 3,0 kuni 3,5. Peamised praktilised punktid on järgmised: suure anorgaaniliste ioonide sisaldusega reovee puhul tuleb vesinikperoksiidi annust suurendada 10% kuni 20% võrra, et neutraliseerida ioonide reaktsiooni pärssivat toimet; pärast eeltöötlust tuleks reovee biolagunevuse edasiseks parandamiseks järgida hüdrolüüsi hapestamist.

3. Värvimise ja trükkimise reovesi (aso- ja antrakinoonivärvi reovesi)

Selle reovee põhiomadused on äärmiselt kõrge värvuse intensiivsus, mis ulatub sadu kuni tuhandeid kordi kõrgemale, sisaldab aso- ja antrakinoonvärve, KHT kontsentratsioon on 300 kuni 1000 mg/L ja biolagunevuse suhe alla 0,25. Värvi intensiivsus on peamine kontrollnäidik. Mõni reovesi sisaldab pindaktiivseid aineid, mis muudab flokulatsiooni keeruliseks. Protsess on paigutatud täiustatud puhastusena, mille põhieesmärk on eemaldada bioloogilisest reoveest jääkvärvus ja KHT, et tagada heitvee vastavus standarditele. Sobivad parameetrid on: vesinikperoksiidi ja COD massisuhe 1,0 kuni 1,5:1, vesinikperoksiidi ja raudiooni massisuhe 5 kuni 8:1, hüdrauliline peetumisaeg 2 kuni 4 tundi ja reaktsiooni pH 3,5 kuni 4,0. Peamised praktilised punktid hõlmavad raudioonide annuse sobivat suurendamist, et suurendada flokulatsiooni ja värvimuutust; pindaktiivseid aineid sisaldava reovee puhul võib polüalumiiniumkloriidi annust neutraliseerimisetapis suurendada, et parandada tahkete ainete{16}}vedelike eraldamise efektiivsust.

4. Prügila nõrgvesi (keskmise- kuni-järgu prügila ja põletustehase nõrgvesi)

Selle reovee põhiomadused on COD kontsentratsioon 800–5000 mg/l, biolagunevuse suhe alla 0,2, humiinhappe, fulvohappe ja muu tõrksa orgaanilise aine olemasolu ning kõrge ammoniaaklämmastikusisaldus, mistõttu on tegemist tüüpilise suure -raskusastmega reoveega. Protsess on paigutatud täiustatud puhastusvahendina, mis on integreeritud MBR-i, A/O- ja muude bioloogiliste protsessidega, et eemaldada heitveest jääkained. Optimaalsed parameetrid on järgmised: vesinikperoksiidi ja KHT massisuhe 1,8 kuni 2,0:1, vesinikperoksiidi ja raudiooni massisuhe 2 kuni 4:1, hüdrauliline peetumisaeg 6 kuni 8 tundi ja reaktsiooni pH 3,0 kuni 3,5. Peamised praktilised punktid hõlmavad degaseerimisprotsessi tugevdamist, et lahustunud hapnik ei mõjutaks järgnevaid filtriprotsesse; Fentoni + aereeritud bioloogilise filtri kombineerimise protsessi soovitatakse heitvee KHT-i edasiseks vähendamiseks vastuvõetava piirini.

5. Tselluloosi ja paberi reovesi (vahe- ja jääkvesi)

Selle reovee põhiomadused on ligniini, tselluloosi ja muu tõrksa orgaanilise aine olemasolu; KHT kontsentratsioon 300 kuni 800 mg/L; kõrge värvusega; ja kõrge heljumi sisaldus. Otsene heide võib kergesti põhjustada veereostust. Protsess võib olla kas eeltöötlus või täiustatud ravi. Vahevee eeltöötlus parandab selle biolagunevust, samas kui põhjavee täiustatud töötlemine eemaldab värvi ja jääk-KHT. Sobivad parameetrid on: vesinikperoksiidi ja KHT massisuhe 1,0 kuni 1,5:1, vesinikperoksiidi ja raudiooni massisuhe 4 kuni 6:1 ja hüdrauliline retentsiooniaeg 3 kuni 4 tundi. Peamised praktilised punktid hõlmavad koagulatsiooni ja settimise eeltöötluse lisamist protsessi algusesse, et eemaldada hõljuvad tahked ained ja vältida raua ioonide adsorbeerumist ja ebaefektiivseks muutmist. Reaktiivikulude ja muda tootmise rangete nõuetega projektide jaoks saab reaktiivi kasutamise parandamiseks ja muda tootmise vähendamiseks valida Fentoni keevkihtprotsessi.

1. Täpne pH kontroll: pH peab olema oksüdatsioonireaktsiooni etapis vahemikus 3,0 kuni 4,0. pH alla 3,0 pärsib raua ioonide katalüütilist tsüklit, samas kui pH üle 4,0 põhjustab raua ioonide hüdrolüüsimist ja hüdroksiidisademete moodustumist, kaotades oma katalüütilise toime. Neutraliseerimisetapi pH peab olema rangelt kontrollitud vahemikus 7,0 kuni 8,0, et see vastaks tühjendusnõuetele.

2. etapiviisiline segamise kontroll: reaktiivi segamisetapis kasutatakse tugevat segamist, et tagada reaktiivi ühtlane dispersioon; oksüdatsioonireaktsiooni etapis kasutatakse nõrka segamist ainult muda keevkihi säilitamiseks, vältides tugevat segamist, mis võib kahjustada hüdroksüülradikaale ja vähendada töötlemise efektiivsust.

3. Reaktiivi doseerimise standardid: Vesinikperoksiid lisatakse otse, kasutades 30% tööstuslikku põhilahust, ilma et oleks vaja lahustamist või lahjendamist; raudsulfaat valmistatakse ja kasutatakse kohe ning hoitakse suletud anumates, et vältida oksüdeerumist raua ioonideks, vältides sellega katalüütilise aktiivsuse täielikku kadumist tavalistes Fentoni protsessides.

4. Segavate ioonide kontroll: kloriidi-, sulfaadi- ja fosfaadiioonide kõrge kontsentratsioon pärsib reaktsiooni. Reaktiivide annust tuleb eelnevalt kohandada väikesemahuliste-katsetega või lisada segavate ioonide eemaldamiseks eeltöötlusprotsess.

5. Reaktsioonitemperatuuri juhtimine: optimaalne reaktsioonitemperatuur on 25-35 kraadi. Temperatuur üle 40 kraadi kiirendab vesinikperoksiidi spontaanset lagunemist, vähendades oluliselt oksüdatsiooni efektiivsust; seetõttu on temperatuuri reguleerimine ülioluline.

Reaktiivi hoidmisel tuleb vesinikperoksiidi hoida valguse ja kuumuse eest kaitstult, suletud mahutites ning hoida eemal soojusallikatest ning tule- ja plahvatusohtlikest materjalidest; raudsulfaati tuleb hoida niiskuse- ja oksüdatsioonikindlalt; happe- ja leelisreaktiive tuleb hoida eraldi, et vältida segunemist ja võimalikke ohutusreaktsioone. Seoses seadmete valikuga kasutatakse reaktsioonipaagis 316-liitrist roostevaba terast, millel on korrosioonivastane klaashelbekate, mis sobib tugevalt oksüdeerivasse keskkonda; see on varustatud võrgupõhise pH-meetri, suure-täpse doseerimispumba ja voolumõõturiga, et saavutada reaktiivide automaatne ja täpne doseerimine; see on varustatud muda paksendamispaagi ning plaadi- ja raamifiltripressiga, et viia lõpule rauasette veetustamine ja ajutine ladustamine, mis vastab ohtlike jäätmete{6}}eeltöötlemise nõuetele.

Madala töötlusefektiivsuse peamised põhjused on pH kõrvalekalle vahemikust, liigne segamine oksüdatsioonisektsioonis ja tasakaalustamata reaktiivide vahekord. Lahendused on pH-meetri kalibreerimiseks, segamise intensiivsuse vähendamiseks oksüdatsioonisektsioonis ja reaktiivi suhte taas-optimeerimiseks väikesemahuliste-testide abil. Raua muda halva settimise peamised põhjused on liigne hõljuv aine esiotsas või vale koagulandi lisamine. Lahendusteks on eeltöötluse tugevdamine hõljuvate ainete eemaldamiseks ning polüakrüülamiidi lisamise annuse ja meetodi kohandamine. Vesinikperoksiidi jääkide peamine põhjus heitvees on liigne oksüdeerija lisamine. Lahenduste eesmärk on vähendada vesinikperoksiidi annust ja pikendada sobivalt oksüdatsioonireaktsiooni aega.

Eeltöötluse vastuvõtunõuded on: reovee biolagunevuse suhe 0,3 või kõrgem ja KHT eemaldamise määr 40% kuni 60%. Täiustatud puhastuse vastuvõtmise nõuded on: heitvee KHT, värvus ja pH väärtused, mis vastavad vastavatele tööstusharu emissioonistandarditele; heljumi kontsentratsioon 30 mg/l või väiksem; ja rauasette täielik eraldamine ilma kadudeta. Nõuetele vastavuse vastuvõtmise nõuded on: täielikud ohtlike jäätmete rauasette kõrvaldamise dokumendid; seadmete stabiilne töö; ning täpsed ja töökindlad automaatsed doseerimis- ja parameetrite jälgimise süsteemid.