本發(fā)明屬于高難有機(jī)污水處理及污泥資源化，具體涉及一種鐵循環(huán)的類芬頓的紫外高級(jí)氧化污水處理方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、芬頓氧化工藝，即fe2+/h2o2體系，是一種傳統(tǒng)的高級(jí)氧化技術(shù)，在污水處理領(lǐng)域享有盛譽(yù)，被應(yīng)用于各種難降解的污水處理，如焦化污水、酚污水、含硝基苯污水、含油污水、二苯胺污水等。芬頓氧化工藝的原理是fe2+與h2o2反應(yīng)生成強(qiáng)氧化性的羥基自由基（ho?），將污染物氧化為無(wú)機(jī)態(tài)。由于羥基自由基具有很強(qiáng)的親電加成性能，因而芬頓氧化工藝能氧化水中絕大多數(shù)有機(jī)物，能夠有效地降低污水中的化學(xué)需氧量。

2、然而，由于h2o2的利用率低、消耗量大、ph的適用范圍較小、不能充分礦化有機(jī)物、中間產(chǎn)物與鐵離子絡(luò)合形成絡(luò)合物而產(chǎn)生污泥等缺點(diǎn)，芬頓氧化工藝的應(yīng)用發(fā)展受到阻礙。尤其是在危險(xiǎn)廢物污泥處理方面，不僅需要花費(fèi)大量的資金，還可能對(duì)環(huán)境造成二次污染，以上種種限制了芬頓氧化工藝的應(yīng)用。

3、中國(guó)發(fā)明專利cn105621740a公開了一種鐵循環(huán)及污泥零排放的芬頓氧化方法及其裝置，在熱催化還原反應(yīng)器中的高溫、高壓條件下，以活性炭粉為催化劑，將芬頓氧化工藝排出的含鐵污泥中的有機(jī)物降解和分解成易降解的有機(jī)物；同時(shí)以活性炭粉為還原劑，將含鐵污泥中的fe3+還原成為fe2+、fe0，從而可以將熱催化還原反應(yīng)后的污泥全部回用至芬頓氧化工藝，以取代外源性投加的fe2+，同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥的零排放。然而，該方案仍然存在h2o2利用率低以及消耗量大的缺陷，且該方案只能投加二價(jià)鐵鹽作為催化劑，導(dǎo)致成本較高，適用范圍受限。上述問(wèn)題亟待解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)采用的技術(shù)方案是提供一種鐵循環(huán)的類芬頓的紫外高級(jí)氧化污水處理方法及裝置，以解決現(xiàn)有的污水處理方法存在的h2o2利用率低、消耗量大、污泥產(chǎn)生量大、危廢處理成本較高、適用范圍受限的技術(shù)問(wèn)題。

2、本發(fā)明的第一方面提供了一種鐵循環(huán)的類芬頓的紫外高級(jí)氧化污水處理方法，包括以下步驟：

3、（1）向污水中加入酸和fe3+，混合均勻后，再加入氧化劑；

4、（2）將步驟（1）處理后的污水依次通入氧化反應(yīng)釜和紫外高級(jí)氧化設(shè)備中，污水在氧化反應(yīng)釜和紫外高級(jí)氧化設(shè)備之間循環(huán)流動(dòng)；

5、（3）向步驟（2）處理后的污水中加入堿，調(diào)節(jié)ph至中性；

6、（4）向步驟（3）處理后的污水中加入混凝劑，攪拌沉淀，分離，得到處理后的水和含鐵污泥；

7、（5）向步驟（4）的含鐵污泥中加入酸，攪拌使其溶解；

8、（6）將步驟（5）處理后得到的上清液加入步驟（1）中，代替初始外源性投加的fe3+，循環(huán)步驟（1）-步驟（6）。

9、優(yōu)選的，步驟（1）中，所述酸包括硫酸、鹽酸中的任意一種或兩種的組合，向污水中加入酸調(diào)節(jié)ph至3～5。

10、優(yōu)選的，步驟（1）中，fe3+的投加量為：每噸污水投加0.1～10kg；所述氧化劑包括h2o2或na2s2o8，氧化劑的投加量為：1mg/lcod投加0.8～2mg/l氧化劑。

11、優(yōu)選的，步驟（2）中，氧化反應(yīng)釜的反應(yīng)溫度為20～80℃；污水在紫外高級(jí)氧化設(shè)備中進(jìn)行紫外光輻照，紫外光的波長(zhǎng)小于600nm；污水在氧化反應(yīng)釜和紫外高級(jí)氧化設(shè)備之間循環(huán)流動(dòng)的時(shí)間為2～48h。

12、需要說(shuō)明的是，本發(fā)明中，氧化劑可以在步驟（1）中添加，也可以在步驟（2）的氧化反應(yīng)釜和紫外高級(jí)氧化設(shè)備的循環(huán)過(guò)程中添加，視具體工況而定。

13、優(yōu)選的，步驟（3）中，所述堿包括氫氧化鈉、氫氧化鈣中的任意一種或兩種的組合。

14、優(yōu)選的，步驟（4）中，所述混凝劑包括聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺、聚合硫酸鐵、聚合氯化鐵、聚合氯化鋁鐵、聚合硅酸鐵、聚合硫酸鋁鐵、xt658bc絮凝劑、xtaz9020絮凝劑、巴斯夫絮凝劑中的任意一種或至少兩種的組合。

15、優(yōu)選的，步驟（5）中，所述酸包括硫酸、鹽酸中的任意一種或兩種的組合，加入酸至含鐵污泥完全溶解。

16、本發(fā)明的第二方面提供了一種鐵循環(huán)的類芬頓的紫外高級(jí)氧化污水處理裝置，采用上述任一項(xiàng)所述的鐵循環(huán)的類芬頓的紫外高級(jí)氧化污水處理方法，包括氧化反應(yīng)釜和紫外高級(jí)氧化設(shè)備，所述氧化反應(yīng)釜與所述紫外高級(jí)氧化設(shè)備循環(huán)連通，所述紫外高級(jí)氧化設(shè)備內(nèi)設(shè)有若干根串聯(lián)或并聯(lián)的紫外反應(yīng)器；所述氧化反應(yīng)釜的一側(cè)連通有調(diào)節(jié)池，所述氧化反應(yīng)釜的另一側(cè)依次連通有脫氣中和池、固液分離池和溶解池，所述溶解池的另一側(cè)與所述調(diào)節(jié)池連通。

17、優(yōu)選的，所述調(diào)節(jié)池、所述脫氣中和池、所述固液分離池和所述溶解池內(nèi)均設(shè)有攪拌器；所述氧化反應(yīng)釜與所述紫外高級(jí)氧化設(shè)備之間設(shè)有循環(huán)泵；所述調(diào)節(jié)池上設(shè)有污水入口，所述固液分離池上設(shè)有凈水出口。

18、優(yōu)選的，上述的鐵循環(huán)的類芬頓的紫外高級(jí)氧化污水處理裝置的使用方法，包括以下步驟：

19、（1）將污水通入調(diào)節(jié)池，向其中加入酸和fe3+，混合均勻后，再加入氧化劑；

20、（2）將步驟（1）處理后的污水通入氧化反應(yīng)釜中，再通入紫外高級(jí)氧化設(shè)備中進(jìn)行紫外光輻照，污水在氧化反應(yīng)釜和紫外高級(jí)氧化設(shè)備之間循環(huán)流動(dòng)；

21、（3）將步驟（2）處理后的污水通入脫氣中和池，向其中加入堿，調(diào)節(jié)ph至中性；

22、（4）將步驟（3）處理后的污水通入固液分離池，向其中加入混凝劑，攪拌沉淀，分離，得到處理后的水和含鐵污泥；

23、（5）將步驟（4）的含鐵污泥加入到溶解池中，向其中加入酸，邊加入邊攪拌，直至污泥中的鐵離子完全溶解；

24、（6）將步驟（5）處理后得到的上清液通入到調(diào)節(jié)池中，代替初始外源性投加的fe3+，循環(huán)步驟（1）-步驟（6）。

25、本發(fā)明提供了一種鐵循環(huán)的類芬頓的紫外高級(jí)氧化污水處理方法及裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

26、（1）本發(fā)明以三價(jià)鐵鹽為催化劑，以h2o2或na2s2o8為氧化劑，聯(lián)合紫外高級(jí)氧化技術(shù)（uv），形成uv/fe3+/h2o2或uv/fe3+/na2s2o8體系，體系中的fe3+被紫外光輻照還原為fe2+（如公式1），fe2+與h2o2或na2s2o8在強(qiáng)酸性條件下反應(yīng)產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的ho?或so4—·，同時(shí)fe2+被氧化為fe3+（如公式2或3），fe3+再次被紫外光輻照還原為fe2+，如此循環(huán)，提高了鐵的氧化還原循環(huán)速率，實(shí)現(xiàn)了鐵催化劑的循環(huán)利用，提高了鐵催化劑的利用率，減少了鐵催化劑的投加量，降低了成本；此外，鐵催化劑的循環(huán)利用能夠減少含鐵污泥的產(chǎn)生量，降低了污泥的后處理成本。

27、（2）本發(fā)明的uv/fe3+/h2o2體系中的h2o2在紫外光的輻照下，化學(xué)鍵斷裂，1分子h2o2產(chǎn)生2分子的ho?（如公式4），提高了h2o2的利用率，加快了對(duì)目標(biāo)污染物的降解速率，且減少了h2o2的投加量，降低了成本；此外，fe3+被紫外光輻照還原為fe2+的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生ho?（如公式1），與單獨(dú)進(jìn)行紫外光輻照或者單獨(dú)使用氧化劑h2o2相比，本發(fā)明的uv/fe3+/h2o2體系中的uv、fe3+和fe2+都可催化h2o2生成ho?，進(jìn)一步提高了h2o2的利用率，加快了對(duì)目標(biāo)污染物的降解速率，提高了污水處理效率。

28、（3）本發(fā)明的uv/fe3+/h2o2或uv/fe3+/na2s2o8體系中的紫外光輻照污水可以直接光解部分有機(jī)污染物，提高了對(duì)污染物的降解速率。

29、（4）本發(fā)明固液分離后產(chǎn)出的少量含鐵污泥（鐵元素以fe3+形式存在）經(jīng)酸溶解后回到調(diào)節(jié)池，繼續(xù)參與到氧化反應(yīng)中，再次實(shí)現(xiàn)了鐵催化劑的循環(huán)利用，在日常運(yùn)行過(guò)程中僅需少量補(bǔ)充以彌補(bǔ)非正常消耗，減少了鐵催化劑的投加量，降低了成本，且降低了污泥的后處理成本。

30、（5）與只能投加二價(jià)鐵鹽作為催化劑的傳統(tǒng)芬頓氧化工藝相比，本發(fā)明不受鐵催化劑價(jià)態(tài)的約束，既可以使用二價(jià)鐵鹽，也可以使用三價(jià)鐵鹽，根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格規(guī)律，選取具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的不同價(jià)態(tài)鐵鹽作為催化劑，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵鹽催化劑的成本控制，同時(shí)擴(kuò)大了uv/fe3+/h2o2或uv/fe3+/na2s2o8體系的適用范圍。

31、總之，本發(fā)明的uv/fe3+/h2o2或uv/fe3+/na2s2o8體系并不是uv與fe2+/h2o2或fe2+/na2s2o8體系的簡(jiǎn)單加和，uv與fe3+/h2o2或fe3+/na2s2o8之間產(chǎn)生了優(yōu)勢(shì)更加明顯的協(xié)同效應(yīng)，提高了h2o2的利用率，實(shí)現(xiàn)了鐵催化劑的循環(huán)利用，減少了鐵催化劑的投加量，減少含鐵污泥的產(chǎn)生量，擴(kuò)大了適用范圍，降低了成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，工藝方法綠色環(huán)保。

32、涉及到的公式如表1所示。

33、表1?本發(fā)明的uv/fe3+/h2o2或uv/fe3+/na2s2o8體系涉及到的反應(yīng)公式

34、