專(zhuān)利名稱(chēng)：提高納米零價(jià)鐵利用率處理廢水的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種提高納米零價(jià)鐵利用率處理廢水的裝置及方法，屬于廢水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著礦業(yè)、冶金、化工、染料、醫(yī)藥等行業(yè)發(fā)展，大量工業(yè)廢水排入水體，嚴(yán)重污染環(huán)境，威脅人類(lèi)生命健康。相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，我國(guó)大部分水域和土壤都已受到不同程度污染，2004年太湖底泥中總銅、總鉛、總鎘含量均處于輕度污染水平；大連灣60%監(jiān)測(cè)站沉積物含鎘量超標(biāo)，渤海錦州灣部分監(jiān)測(cè)站排污口臨近海域沉積物鋅、鉛、鎘和汞含量超過(guò)第三類(lèi)海洋沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；近年來(lái)，印染廢水等工業(yè)廢水對(duì)太湖、淮海等流域造成嚴(yán)重污染。因此，工業(yè)廢水污染治理迫在眉睫。目前處理方法有物理法、化學(xué)法和生物法。物理法如吸附、離子交換等，投資大，處理費(fèi)用高，適合處理污染物濃度低的工業(yè)廢水廢水；化學(xué)法由于需過(guò)量添加化學(xué)藥劑，產(chǎn)生大量廢渣，該廢渣處理不當(dāng)易導(dǎo)致二次污染；生物法由于大部分工業(yè)廢水可生化性差，難以達(dá)到良好處理效果。金屬鐵(零價(jià)鐵)一直被用于處理工業(yè)廢水，但普通零價(jià)鐵還原速度慢、效率低。納米零價(jià)鐵是指三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍的零價(jià)鐵，由于亞膠體尺寸及獨(dú)特原子結(jié)構(gòu)，納米零價(jià)鐵具有明顯的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，因而具有特殊磁性、催化和化學(xué)性質(zhì)。與普通尺寸零價(jià)鐵相比，納米零價(jià)鐵不僅有較強(qiáng)的還原性，還具有尺寸小、比表面積大、表面能高等特點(diǎn)，使其處理污染物時(shí)具有處理效率聞、廣泥量少、~■次污染小等優(yōu)點(diǎn)。作為廢水污染修復(fù)材料，納米零價(jià)鐵發(fā)展前景良好，但其遇到下述工程技術(shù)問(wèn)題:(O目前納米零價(jià)鐵多用于實(shí)驗(yàn)室小試研究和地下水污染修復(fù)，如何實(shí)現(xiàn)其在工業(yè)廢水中應(yīng)用；(2)現(xiàn)有納米零價(jià)鐵反應(yīng)器僅適用于間歇式廢水處理，如何實(shí)現(xiàn)廢水連續(xù)處理；(3)如何有效分離處理后廢水和廢水中固`體懸浮物，保證出水水質(zhì)；(4)納米零價(jià)鐵處理工業(yè)廢水成本高，如何提高反應(yīng)效率，降低處理成本。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(CN102583689A)介紹了一種“納米零價(jià)鐵-電磁系統(tǒng)去除電鍍廢水中重金屬的方法及其裝置”，其主要特征是將納米零價(jià)鐵和電鍍廢水置于反應(yīng)裝置內(nèi)混合反應(yīng)，反應(yīng)裝置底部設(shè)電磁鐵，反應(yīng)完成后接通電源即產(chǎn)生磁場(chǎng)作用力，實(shí)現(xiàn)處理后廢水和廢水中固體懸浮物分離。但該方法仍有下述缺點(diǎn):
(I)處理后廢水中固體懸浮物除納米零價(jià)鐵外，還含有Fex (OH) y絮體等非磁性物質(zhì)，電磁系統(tǒng)不能將其與處理后廢水完全分離，且電磁分離耗電量大，設(shè)備管理復(fù)雜；(2)該方法僅適于間歇式廢水處理，無(wú)法實(shí)現(xiàn)廢水連續(xù)處理，工程化應(yīng)用可行性不高；(3)納米零價(jià)鐵化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，與水反應(yīng)緩慢，使用壽命較長(zhǎng)，處理后廢水中固體懸浮物仍含納米零價(jià)鐵有效成分，該方法沒(méi)有將其循環(huán)利用，納米零價(jià)鐵利用率低。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一提高納米零價(jià)鐵利用率處理廢水的方法及裝置。該方法將納米零價(jià)鐵置于本發(fā)明提供的一體式裝置中，利用該裝置的反應(yīng)、加速沉淀及污泥回用功能處理廢水，可實(shí)現(xiàn):(I)利用納米零價(jià)鐵連續(xù)處理廢水；(2)高效分離處理后廢水和廢水中固體懸浮物，保證出水水質(zhì)；(3)循環(huán)利用納米零價(jià)鐵,降低成本；(4)減少納米零價(jià)鐵非必要氧化。為達(dá)上述目的，本發(fā)明所采用技術(shù)方案為:一種納米零價(jià)鐵反應(yīng)、沉淀、回用一體式裝置，其主體為一個(gè)一體式反應(yīng)器，從左至右依次為連通的反應(yīng)區(qū)、緩沖區(qū)和沉淀區(qū)，反應(yīng)區(qū)底部設(shè)反應(yīng)泥斗，反應(yīng)泥斗底部設(shè)排泥管；反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)攪拌器；反應(yīng)區(qū)左側(cè)的側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)水管和加藥管，加藥管與納米零價(jià)鐵加藥泵相連；進(jìn)水管與進(jìn)水泵相連，位于反應(yīng)區(qū)內(nèi)部的進(jìn)水管處設(shè)有進(jìn)水口擋板；反應(yīng)區(qū)上部設(shè)進(jìn)氣管和排氣管；進(jìn)氣管與氮?dú)怃撈窟B接；沉淀區(qū)底部設(shè)回流泥斗，回流泥斗底部設(shè)有循環(huán)管，循環(huán)管和污泥循環(huán)泵連接，污泥循環(huán)泵還與反應(yīng)泥斗底部相連；回流泥斗上方設(shè)有與水平方向成50° 75°的斜板，斜板上方設(shè)三角堰；沉淀區(qū)右側(cè)的側(cè)壁上設(shè)有出水管；本發(fā)明中，反應(yīng)區(qū)、緩沖區(qū)和沉淀區(qū)由兩塊擋板隔開(kāi)，反應(yīng)區(qū):緩沖區(qū):沉淀區(qū)=15:1:8 10體積比，反應(yīng)區(qū)和緩沖區(qū)之間擋板為下?lián)醢?，由底部延伸至裝置上部，下?lián)醢甯叨?裝置總高度=3/4 6/7，緩沖區(qū)和沉淀區(qū)之間擋板為上擋板，由頂部延伸至距沉淀區(qū)底部1/4 1/7處，即上擋板高度:裝置沉淀區(qū)高度=3/4 6/7。使用上述納米零價(jià)鐵裝置處理廢水法步驟如下:第一步，常溫常壓下用硼氫化鈉(NaBH4)還原六水合氯化鐵(FeCl3.6H20),制備得到粒徑為40 lOOnm，比表面積為20 40m2/g的納米零價(jià)鐵，保存在乙醇中備用；或直接將納米零價(jià)鐵配制成50g/L 200g/L的懸濁液；第二步，通過(guò)進(jìn)水泵將去除懸浮物的廢水泵入并裝滿(mǎn)反應(yīng)區(qū)，關(guān)閉進(jìn)水泵，打開(kāi)氮?dú)膺M(jìn)氣閥，通入氮?dú)?，待廢水中溶解氧降至0.5mg/L時(shí)，向反應(yīng)區(qū)泵入第一步配制的50g/L 200g/L的懸濁液，同時(shí)打開(kāi)攪拌器，通過(guò)控制攪拌器轉(zhuǎn)速控制反應(yīng)區(qū)速度梯度G為150s_1 70s'使納米零價(jià)鐵 和廢水充分混合反應(yīng)；等到反應(yīng)區(qū)的納米零價(jià)鐵濃度為Ig/L 25g/L廢水時(shí)，打開(kāi)進(jìn)水泵連續(xù)泵入廢水，控制廢水在反應(yīng)區(qū)停留時(shí)間為I 3.5小時(shí)；第三步，打開(kāi)污泥循環(huán)泵，控制污泥回流流量為廢水進(jìn)水流量的0.2 3倍，回流泥斗底部濃縮污泥至反應(yīng)區(qū)攪拌后循環(huán)利用；出水水質(zhì)未達(dá)設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，打開(kāi)排泥閥，將附著了污染物質(zhì)的污泥，由排泥管排出；第四步，反應(yīng)區(qū)的廢水和廢水中固體懸浮物經(jīng)緩沖區(qū)流入沉淀區(qū)，利用重力沉降作用沉淀區(qū)內(nèi)廢水中固體懸浮物被分離后，清水經(jīng)斜板、三角堰、出水管排出。上述第二步向反應(yīng)區(qū)泵入第一步的50g/L 200g/L的懸濁液是根據(jù)廢水中污染物濃度不同，控制反應(yīng)區(qū)納米零價(jià)鐵濃度:當(dāng)廢水中污染物濃度為lmg/L 100mg/L時(shí)，控制反應(yīng)區(qū)納米零價(jià)鐵濃度為lg/L 10g/L ;當(dāng)廢水中污染物濃度為100mg/L 2000mg/L時(shí)，控制反應(yīng)區(qū)納米零價(jià)鐵濃度為5g/L 25g/L。本發(fā)明有益效果:(I)本發(fā)明克服現(xiàn)有納米零價(jià)鐵反應(yīng)器僅適用于間歇式廢水處理的缺點(diǎn)，利用其反應(yīng)、加速沉淀及污泥回用功能實(shí)現(xiàn)廢水連續(xù)處理，且處理效果好，污染物去除率可達(dá)95% ；(2)本發(fā)明沉淀區(qū)設(shè)斜板和泥斗，固體懸浮物能通過(guò)斜板沉降，并沿泥斗的斜板下滑，沉淀在泥斗底部，實(shí)現(xiàn)處理后廢水和廢水中固體懸浮物分離，提高出水水質(zhì)。與單純的自然靜沉相比，本發(fā)明沉淀效率大大提高；與電磁分離系統(tǒng)相比，本發(fā)明沉淀效果好，無(wú)電耗，成本低。(3)納米零價(jià)鐵化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，沉淀區(qū)泥斗底部濃縮污泥仍含納米零價(jià)鐵有效成分，本發(fā)明采用污泥循環(huán)泵回流沉淀區(qū)泥斗濃縮污泥至反應(yīng)區(qū)攪拌后循環(huán)利用，提高了納米零價(jià)鐵利用率。(4)本發(fā)明利用向反應(yīng)區(qū)通入氮?dú)饩S持厭氧反應(yīng)條件，有效減少納米零價(jià)鐵非必
要氧化。(5)本發(fā)明由于進(jìn)水擋板、下?lián)醢?、上擋板?jiǎn)單、合理、巧妙的設(shè)計(jì)，使反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)、緩沖區(qū)、沉淀區(qū)既相互獨(dú)立又成為一體。不僅保證各個(gè)區(qū)域相互獨(dú)立不受影響，又能保證整個(gè)裝置連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。


圖1納米零價(jià)鐵反應(yīng)、沉淀、回用一體式裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的三角堰示意圖。圖3為模擬某冶煉廢水處理進(jìn)水、出水Cu含量變化圖。圖4為模擬某冶煉廢水處理進(jìn)水、出水Zn含量變化圖。圖5為模擬某冶煉廢水處理進(jìn)水、出水Pb含量變化圖。圖6為模擬某工業(yè)廢水處理進(jìn)水、出水總磷含量變化圖。圖7為模擬某工業(yè)廢水處理進(jìn)水、出水色度(稀釋倍數(shù))變化圖。圖中標(biāo)號(hào):1一攪拌器，2—進(jìn)氣管、3—氮?dú)膺M(jìn)氣閥、4一反應(yīng)區(qū)、5—加藥管、6—納米零價(jià)鐵加藥泵、7—進(jìn)水管、8—進(jìn)水泵、9 一進(jìn)水口擋板、10—排泥管、11 一排泥閥、12—污泥循環(huán)泵、13—循環(huán)管、14 一底座、15—沉淀區(qū)、16—斜板、17—出水閥、18—出水管、19 一三角堰、20—上擋板、21 一緩沖區(qū)、22—排氣管、23—排氣閥、24—下?lián)醢濉?br> 具體實(shí)施方式
:請(qǐng)看圖1、2。本發(fā)明的裝置為一個(gè)納米零價(jià)鐵反應(yīng)、沉淀、回用一體式裝置，其從左至右依次為連通的反應(yīng)區(qū)4、緩沖區(qū)21和沉淀區(qū)15，由下?lián)醢?4和上擋板20隔開(kāi)，反應(yīng)區(qū)4:緩沖區(qū)21:沉淀區(qū)15=15:1:8 10體積比，下?lián)醢?4高度為裝置高度3/4 6/7，上擋板20由頂部延伸至距沉淀區(qū)15底部1/4 1/7處，即上擋板20高度:裝置沉淀區(qū)高度=3/4 6/7。反應(yīng)區(qū)4底部設(shè)反應(yīng)泥斗，反應(yīng)泥斗底部設(shè)排泥管10 ;反應(yīng)區(qū)4內(nèi)設(shè)攪拌器I ;反應(yīng)區(qū)4左側(cè)的側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)水管7和加藥管5，加藥管5與納米零價(jià)鐵加藥泵6相連；進(jìn)水管7與進(jìn)水泵8相連，位于反應(yīng)區(qū)4內(nèi)部的進(jìn)水管7處設(shè)有進(jìn)水口擋板9 ;反應(yīng)區(qū)4上部設(shè)進(jìn)氣管2和排氣管22 ;進(jìn)氣管2與氮?dú)怃撈窟B接；沉淀區(qū)15底部設(shè)回流泥斗，回流泥斗底部設(shè)有循環(huán)管13，循環(huán)管13和污泥循環(huán)泵12連接，污泥循環(huán)泵12還與反應(yīng)泥斗底部相連；回流泥斗上方設(shè)有與水平方向成50° 75°的斜板16，斜板16上方設(shè)三角堰19 ;沉淀區(qū)15右側(cè)的側(cè)壁上設(shè)有出水管18 ；上述反應(yīng)器工作過(guò)程如下:打開(kāi)進(jìn)水泵8泵入廢水直至裝滿(mǎn)反應(yīng)區(qū)4，關(guān)閉進(jìn)水泵8，打開(kāi)氮?dú)膺M(jìn)氣閥3，通入氮?dú)?，待廢水中溶解氧降至0.5mg/L,向反應(yīng)區(qū)4泵入納米零價(jià)鐵，同時(shí)打開(kāi)攪拌器I，通過(guò)控制攪拌器轉(zhuǎn)速控制反應(yīng)區(qū)速度梯度G為150s< 70s4,使納米零價(jià)鐵和廢水充分混合反應(yīng)；打開(kāi)進(jìn)水泵8向反應(yīng)器連續(xù)泵入廢水，根據(jù)廢水中污染物濃度設(shè)置流速，控制廢水在反應(yīng)區(qū)4停留時(shí)間為I 3.5小時(shí)；打開(kāi)污泥循環(huán)泵12，設(shè)置污泥回流流量為進(jìn)水流量的0.2 3倍，回流沉淀區(qū)15底部濃縮污泥至反應(yīng)區(qū)4攪拌后循環(huán)利用；處理后廢水和廢水中固體懸浮物經(jīng)緩沖區(qū)21流入沉淀區(qū)15利用重力沉降作用分離后，清水經(jīng)斜板16、三角堰19、出水管18排出；出水水質(zhì)未達(dá)設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)排泥，被去除污染物質(zhì)附著在污泥上，由排泥管10排出。實(shí)施例1:取某貴金屬車(chē)間冶煉廢水，對(duì)其預(yù)處理:每升冶煉廢水加入2mg 6mg聚合硫酸鐵(Poly Ferric Sulfate,簡(jiǎn)稱(chēng)PFS),快速攪拌I 2min,使PFS與冶煉廢水均勻混合，然后降低攪拌速度攪拌15 20min,然后每升冶煉廢水加入Img 2mg聚丙烯酰胺(Polyacrylamide,簡(jiǎn)稱(chēng)PAM),快速攪拌I 2min,使PAM與冶煉廢水均勻混合,然后降低攪拌速度，緩慢攪拌5 lOmin，使冶煉廢水中懸浮物凝結(jié)成絮，絮凝完成后停止攪拌，靜置
0.5h，沉淀結(jié)束后取上清液。預(yù)處理后冶煉廢水約含Cu70 95mg/L，Zn3 6mg/L，Pb2
3.5mg/L, pH8 10 之間。本實(shí)例所用納米零價(jià)鐵合成方法:常溫常壓下，向一定體積的0.05M六水合氯化鐵(FeCl3.6Η20)中滴加同體積的0.2Μ硼氫化鈉(NaBH4),滴加后二者在燒瓶中混合反應(yīng)30分鐘，反應(yīng)后沉降30分鐘后真空抽濾，用大量去離子水和95%乙醇將生成鐵顆粒洗凈，合成的納米零價(jià)鐵粒徑為40 IOOnm,比表面積為20 40m2/g。本實(shí)例采用裝置主體為一個(gè)一體式裝置，采用有機(jī)玻璃制成，其長(zhǎng)40cm，寬20cm，高40cm，有效容積17.6L，裝置的底部為底座14。底座14上面從左至右依次為連通反應(yīng)區(qū)、緩沖區(qū)4和沉淀區(qū)15 ，由下?lián)醢?4和上擋板20隔開(kāi)，其體積比為15:1:10，下?lián)醢?4高度為反應(yīng)器高度5/6，上擋板20由頂部延伸至距沉淀區(qū)15底部1/6處，反應(yīng)區(qū)4底部設(shè)反應(yīng)泥斗，反應(yīng)泥斗底部設(shè)排泥管10 ;反應(yīng)區(qū)4內(nèi)設(shè)攪拌器I ;反應(yīng)區(qū)4左側(cè)的側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)水管7和加藥管5，加藥管5與納米零價(jià)鐵加藥泵6相連；進(jìn)水管7與進(jìn)水泵8相連，位于反應(yīng)區(qū)4內(nèi)部的進(jìn)水管7處設(shè)有進(jìn)水口擋板9 ;反應(yīng)區(qū)4上部設(shè)進(jìn)氣管2和排氣管22 ;進(jìn)氣管2與氮?dú)怃撈窟B接；沉淀區(qū)15底部設(shè)回流泥斗，回流泥斗底部設(shè)有循環(huán)管13，循環(huán)管13和污泥循環(huán)泵12連接，污泥循環(huán)泵12還與反應(yīng)泥斗底部相連；回流泥斗上方設(shè)有與水平方向成50° 75°的斜板16，斜板16上方設(shè)三角堰19 ;沉淀區(qū)15右側(cè)的側(cè)壁上設(shè)有出水管18。打開(kāi)進(jìn)水泵8泵入廢水直至裝滿(mǎn)反應(yīng)區(qū)4，關(guān)閉進(jìn)水泵8，打開(kāi)氮?dú)膺M(jìn)氣閥3，通入氮?dú)?，待廢水中溶解氧降至0.5mg/L,向反應(yīng)區(qū)4泵入納米零價(jià)鐵，同時(shí)打開(kāi)攪拌器1，通過(guò)控制攪拌器轉(zhuǎn)速控制反應(yīng)區(qū)速度梯度G為100s—1，使納米零價(jià)鐵和廢水充分混合反應(yīng)；打開(kāi)進(jìn)水泵8連續(xù)泵入廢水，根據(jù)廢水中污染物濃度設(shè)置流速，控制廢水在反應(yīng)區(qū)4停留時(shí)間為2小時(shí)；打開(kāi)污泥循環(huán)泵12，設(shè)置污泥回流流量為進(jìn)水流量的2倍，回流沉淀區(qū)15底部濃縮污泥至反應(yīng)區(qū)4攪拌后循環(huán)利用；處理后廢水和廢水中固體懸浮物經(jīng)緩沖區(qū)21流入沉淀區(qū)15利用重力沉降作用經(jīng)斜板16分離后，清水經(jīng)三角堰19、出水管18排出；出水水質(zhì)未達(dá)設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)排泥，被去除污染物質(zhì)附著在污泥上，由排泥管10排出。處理后廢水重金屬含量采用電感稱(chēng)合等離子體發(fā)射光譜法(InductiveCoupledPlasma,簡(jiǎn)稱(chēng) ICP)或原子吸收光譜法(Atomic Absorption Spectrometry,簡(jiǎn)稱(chēng) AAS)測(cè)定。
圖2模擬某冶煉廢水處理進(jìn)水、出水Cu含量變化圖，由圖可知，本發(fā)明對(duì)冶煉廢水中Cu有穩(wěn)定去除率，可維持在99%左右，處理后廢水含Cu量為0.3mg/L以下。圖3模擬某冶煉廢水處理進(jìn)水、出水Zn含量變化圖，由圖可知，本發(fā)明對(duì)冶煉廢水中Zn有穩(wěn)定去除率，可維持在99%左右，處理后廢水含Zn量為0.lmg/L以下。圖4模擬某冶煉廢水處理進(jìn)水、出水Pb含量變化圖，由圖可知，本發(fā)明對(duì)冶煉廢水中Pb有穩(wěn)定去除率，可維持在99%左右，處理后廢水含Pb量為0.lmg/L以下。實(shí)施例2:取某工業(yè)區(qū)廢水，該廢水由染料、醫(yī)藥、化工等企業(yè)生產(chǎn)廢水混合而成，約含TP6 llmg/L，色度120 150 (稀釋倍數(shù))，pH8 10之間。所用納米零價(jià)鐵合成方法同實(shí)施例1相同。采用與實(shí)例I相同的裝置。打開(kāi)進(jìn)水泵8泵入廢水直至裝滿(mǎn)反應(yīng)區(qū)4，關(guān)閉進(jìn)水泵8，打開(kāi)氮?dú)膺M(jìn)氣閥3，通入氮?dú)?，待廢水中溶 解氧降至0.5mg/L,向反應(yīng)區(qū)4泵入納米零價(jià)鐵，同時(shí)打開(kāi)攪拌器1，通過(guò)控制攪拌器轉(zhuǎn)速控制反應(yīng)區(qū)速度梯度G為120s—1，使納米零價(jià)鐵和廢水充分混合反應(yīng)；打開(kāi)進(jìn)水泵8連續(xù)泵入廢水，根據(jù)廢水中污染物濃度設(shè)置流速，控制廢水在反應(yīng)區(qū)停留時(shí)間為
2.5小時(shí)；打開(kāi)污泥循環(huán)泵12，設(shè)置污泥回流流量為進(jìn)水流量的2.5倍，回流沉淀區(qū)15底部濃縮污泥至反應(yīng)區(qū)4攪拌后循環(huán)利用；處理后廢水和廢水中固體懸浮物經(jīng)緩沖區(qū)21流入沉淀區(qū)15利用重力沉降作用分離后，經(jīng)過(guò)斜板16清水經(jīng)三角堰19、出水管18排出；出水水質(zhì)未達(dá)設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)排泥，被去除污染物質(zhì)附著在污泥上，由排泥管10排出。處理后廢水總磷含量采用鑰銻抗分光光度法測(cè)定，色度采用標(biāo)準(zhǔn)稀釋倍數(shù)法測(cè)定。圖6模擬某工業(yè)廢水處理進(jìn)水、出水總磷含量變化圖，由圖可知，本發(fā)明對(duì)工業(yè)廢水中總磷有穩(wěn)定去除率，可維持在80%以上。圖7模擬某工業(yè)廢水處理進(jìn)水、出水色度(稀釋倍數(shù))變化圖，由圖可知，本發(fā)明對(duì)工業(yè)廢水色度有穩(wěn)定去除率，可維持在70%以上。
權(quán)利要求
1.一種提高納米零價(jià)鐵利用率處理廢水的裝置，其特征是:通過(guò)下?lián)醢?24)和上擋板(20)將裝置依次分隔又相互連通形成反應(yīng)區(qū)(4)、緩沖區(qū)(21)和沉淀區(qū)(15)，反應(yīng)區(qū)(4):緩沖區(qū)(21):沉淀區(qū)(15) =15:1:8 10體積比；反應(yīng)區(qū)(4)底部設(shè)反應(yīng)泥斗，反應(yīng)泥斗底部設(shè)排泥管(10);反應(yīng)區(qū)(4)內(nèi)設(shè)攪拌器(I);反應(yīng)區(qū)(4)左側(cè)的側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)水管(7)和加藥管(5)，加藥管(5)與納米零價(jià)鐵加藥泵(6)相連；進(jìn)水管(7)與進(jìn)水泵(8)相連，位于反應(yīng)區(qū)(4)內(nèi)部的進(jìn)水管(7 )處設(shè)有進(jìn)水口擋板(9 );反應(yīng)區(qū)(4)上部設(shè)進(jìn)氣管(2 )和排氣管(22);進(jìn)氣管(2)與氮?dú)怃撈窟B接；沉淀區(qū)(15)底部設(shè)回流泥斗，回流泥斗底部設(shè)有循環(huán)管(13)，循環(huán)管(13)和污泥循環(huán)泵(12)連接，污泥循環(huán)泵(12)還與反應(yīng)泥斗底部相連；回流泥斗上方設(shè)有與水平方向成50° 75°的斜板(16)，斜板(16)上方設(shè)三角堰(19);沉淀區(qū)(15 )右側(cè)的側(cè)壁上設(shè)有出水管(18 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高納米零價(jià)鐵利用率處理廢水的裝置，其特征是:下?lián)醢?24)高度:裝置反應(yīng)區(qū)(4)高度=3/4 6/7。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高納米零價(jià)鐵利用率處理廢水的裝置，其特征是:上擋板(20)高度:裝置沉淀區(qū)(15)高度=3/4 6/7。
4.一種用權(quán)利要求1所述的的裝置處理廢水的方法，其特征是: 第一步，常溫常壓下用硼氫化鈉(NaBH4)還原六水合氯化鐵(FeCl3.6Η20)，制備得到粒徑為40 lOOnm，比表面積為20 40m2/g的納米零價(jià)鐵，保存在乙醇中備用；或直接將納米零價(jià)鐵配制成50g/L 200g/L的懸池液； 第二步，通過(guò)進(jìn)水泵(8)將去除懸浮物的廢水泵入并裝滿(mǎn)反應(yīng)區(qū)(4)，關(guān)閉進(jìn)水泵(8)，打開(kāi)氮?dú)膺M(jìn)氣閥(4)，通入氮?dú)?，待廢水中溶解氧降至0.5mg/L時(shí)，向反應(yīng)區(qū)(4)泵入第一步配制的50g/L 200g/L的懸濁液，同時(shí)啟動(dòng)攪拌器(I)攪拌，通過(guò)控制攪拌器轉(zhuǎn)速控制反應(yīng)區(qū)速度梯度G為ΙδΟ Γ1 70s—1，等到反應(yīng)區(qū)(4)的納米零價(jià)鐵濃度為lg/L 25g/L廢水時(shí)，打開(kāi)進(jìn)水泵(8)連續(xù)泵入廢水，控制廢水在反應(yīng)區(qū)(4)停留時(shí)間為I 3.5小時(shí)； 第三步，打開(kāi)污泥循環(huán)泵(12)，控制污泥回流流量為廢水進(jìn)水流量的0.2 3倍，回流泥斗底部濃縮污泥至反應(yīng)區(qū)(4)攪拌后循環(huán)利用；出水水質(zhì)未達(dá)設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，打開(kāi)排泥閥(11 )，將附著了污染物質(zhì)的污泥，由排泥管(IO )排出； 第四步，反應(yīng)區(qū)(4)的廢水和廢水中固體懸浮物經(jīng)緩沖區(qū)(21)流入沉淀區(qū)(15)，利用重力沉降作用沉淀區(qū)(15)內(nèi)廢水中固體懸浮物被分離后，清水經(jīng)斜板(16)、三角堰(19)、出水管(18)排出。
5.一種權(quán)利要求4所述的處理廢水的方法，其特征是:第二步向反應(yīng)區(qū)(4)泵入第一步的50g/L 200g/L的懸濁液是根據(jù)廢水中污染物濃度不同，控制反應(yīng)區(qū)(4)納米零價(jià)鐵濃度:當(dāng)廢水中污染物濃度為lmg/L 100mg/L時(shí)，控制反應(yīng)區(qū)(4)納米零價(jià)鐵濃度為Ig/L 10g/L ;當(dāng)廢水中污染物濃度為100mg/L 2000mg/L時(shí)，控制反應(yīng)區(qū)(4)納米零價(jià)鐵濃度為 5g/L 25g/L。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高納米零價(jià)鐵利用率處理廢水的裝置及方法。通過(guò)下?lián)醢?24)和上擋板(20)將裝置依次分隔又相互連通形成反應(yīng)區(qū)(4)、緩沖區(qū)(21)和沉淀區(qū)(15)，反應(yīng)區(qū)(4)內(nèi)設(shè)攪拌器(1)，底部設(shè)排泥管(10)，側(cè)壁設(shè)進(jìn)水管(7)和加藥管(5)，上部設(shè)進(jìn)氣管(2)和排氣管(22)；沉淀區(qū)(15)內(nèi)設(shè)斜板(16)，斜板(16)上方設(shè)三角堰(19)、出水管(18)，底部設(shè)循環(huán)管(13)，用污泥循環(huán)泵(12)將反應(yīng)區(qū)(4)和沉淀區(qū)(15)連通。本發(fā)明用納米零價(jià)鐵還原、吸附及加速鐵離子共沉淀及污泥回用連續(xù)處理廢水；用氮?dú)饩S持厭氧反應(yīng)，減少納米零價(jià)鐵非必要氧化，處理成本低，污染物去除率達(dá)95%，納米零價(jià)鐵利用率高于30%。
文檔編號(hào)C02F103/16GK103172151SQ201310084909
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月16日
發(fā)明者張偉賢, 李少林, 梁飛鵬 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)