一種Pd催化鐵粉還原脫鹵的污水處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種Pd催化鐵粉還原脫鹵的污水處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 可吸附有機(jī)鹵化物（Absorbable Organic Halogens，AOX)是一項(xiàng)表征有機(jī)鹵化物 的國(guó)際性水質(zhì)指標(biāo)，包括氯化物、溴化物和碘化物，不包括氟化物。其大多數(shù)成分具有高毒 性且為親脂性，持久穩(wěn)定地存在于水環(huán)境中，并通過(guò)食物鏈富集對(duì)生物有機(jī)體造成潛在危 害。1987年德國(guó)首先在聯(lián)邦廢水法中規(guī)定了 AOX的排放限值，英國(guó)、瑞典、荷蘭、比利時(shí)、挪 威、澳大利亞等國(guó)家也相繼規(guī)定了廢水中AOX的排放標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)環(huán)保局提出的129種優(yōu)先 污染物中，鹵代有機(jī)物約占60%。以AOX表征的有機(jī)鹵化物已成為一項(xiàng)國(guó)際性水質(zhì)指標(biāo)， 但我國(guó)對(duì)AOX的研宄還剛剛起步。我國(guó)至1996年的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996) 中首次規(guī)定了綜合排放廢水中AOX的排放限值以來(lái)，近年來(lái)對(duì)AOX的排放越來(lái)越受到關(guān)注， 分別對(duì)制漿造紙、紡織印染、麻紡等行業(yè)廢水AOX的排放進(jìn)行了限制。
[0003] 為了去除廢水中含有的鹵代有機(jī)物污染，人們已經(jīng)開展了大量的研宄工作，對(duì)一 些特定的廢水開發(fā)了許多行之有效的方法，包括物理法、生物法、化學(xué)氧化法、化學(xué)還原法 等。
[0004] 物理法以一般采用氣提、吸附為主，在處理實(shí)際廢水過(guò)程中氣提法常與吸附法結(jié) 合使用，吸附一般采用活性炭、硅膠等多孔材料對(duì)鹵代有機(jī)物進(jìn)行吸附，吸附材料消耗量 大，處理成本高，且存在二次污染隱患，從而限制了氣提、吸附等物理方法的使用。
[0005] 生物降解能夠通過(guò)微生物作用將有毒的鹵代有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)，且無(wú)二次污 染的特點(diǎn)，因而近年來(lái)已成為各國(guó)研宄的熱點(diǎn)，一般先進(jìn)行厭氧脫氯，然后再進(jìn)行好氧處理 使有毒氯代有機(jī)物轉(zhuǎn)化為CO2和環(huán)境可接受的產(chǎn)物的兩段生物法已得到發(fā)展和應(yīng)用，但由 于鹵代有機(jī)物的生物降解性較差，采用生物法處理周期長(zhǎng)，成本較高，因此一直無(wú)法大規(guī) 模投入實(shí)際應(yīng)用。
[0006] 化學(xué)氧化法是一類包括焚燒法、濕式氧化法、臭氧氧化法、多相光催化氧化法、均 相光催化氧化法等。焚燒法一般用于處理多氯聯(lián)苯等固體有機(jī)廢物和高濃度有機(jī)廢水，且 這種方法本身會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的含氯有機(jī)化合物，極少應(yīng)用。其他傳統(tǒng)的化學(xué)處理方法，由于存 在處理效率不高、二次污染嚴(yán)重等問(wèn)題，應(yīng)用也較少，且其相關(guān)研宄逐漸減少。近年來(lái)，如光 催化氧化、酶催化氧化、超臨界氧化技術(shù)等，逐漸引起人們的重視。但目前的高級(jí)氧化技術(shù) 還存在一些問(wèn)題，包括能耗大、處理步驟繁瑣、缺乏原位修復(fù)策略等，因此，實(shí)施起來(lái)還具有 一定的難度。
[0007] 化學(xué)還原法，使用還原性較強(qiáng)的物質(zhì)可以使鹵代有機(jī)物脫鹵轉(zhuǎn)化為危害性較小的 烴類，對(duì)危害性很大但有機(jī)鹵代物濃度較低的廢水十分有效，可望開發(fā)出簡(jiǎn)單實(shí)用、操作費(fèi) 用低、處理量大的鹵代有機(jī)廢水脫鹵技術(shù)。
[0008] 零價(jià)鐵（zerovalent iron，ZVI)被廣泛用來(lái)還原高度氧化的疏水性有機(jī)鹵代物， 如六氯苯HCB、多氯聯(lián)苯PCBs、多氯代二苯-對(duì)-二惡英PCDDs等。應(yīng)用的零價(jià)鐵材料主要 包括鐵肩、鐵粉、納米鐵粉等。
[0009] 鐵肩和鐵粉廉價(jià)易得，但缺乏實(shí)用性技術(shù)。若采用鐵肩濾床，因其比表面積小，單 位重量活性點(diǎn)位少，板結(jié)堵塞難以長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行；若采用投加鐵粉又難以回收再利用，鐵粉 消耗量大，利用效率低而受到限制，也不利于工程應(yīng)用，從而限制了零價(jià)鐵還原脫鹵技術(shù)的 商業(yè)化和工業(yè)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中Pd催化鐵粉還原脫鹵處理廢水中，鐵粉與廢水接觸面積小，且反 應(yīng)過(guò)程中鐵粉不易回收而造成其消耗量較大的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種利用Pd催化鐵 粉處理鹵代有機(jī)廢水的高效還原脫鹵工藝，Pd和鐵粉能與廢水充分接觸，且Pd粉和鐵粉均 可循環(huán)使用。
[0011] 一種Pd催化鐵粉還原脫鹵的污水處理工藝，采用的反應(yīng)裝置包括內(nèi)設(shè)攪拌器的 反應(yīng)器和設(shè)于反應(yīng)器上方的旋流分離器，反應(yīng)器的廢水出口通過(guò)提升泵與旋流分離器的進(jìn) 口相連，所述旋流分離器的固相出口與反應(yīng)器頂部相連通；所述污水處理工藝包括：
[0012] (1)將Pd粉、鐵粉、鹵代有機(jī)物廢水加入反應(yīng)器，攪拌反應(yīng)；
[0013] (2)反應(yīng)后通過(guò)旋流分離器分離出未反應(yīng)的Pd粉和鐵粉，回流到反應(yīng)器。
[0014] 在攪拌器的作用下，有機(jī)鹵代廢水與Pd粉、鐵粉充分接觸，Pd粉催化鐵粉與有機(jī) 鹵代物（RCl)發(fā)生還原反應(yīng)脫鹵。鐵粉還原脫鹵的途徑包括加氫、還原消除、加氫還原三中 途徑： Pd
[0015] (1)加氫：i?C/ +Fe0+//1 + +CT -2e Pd
[0016] (2)還原消除.R + 〇 /V1 + /Z2 + :20//-， -2??
[0017] Pd Fe2t + RC! + W JFei' + RH + Cl -e 體系
[0018] (3)加氫還原：/Λ + /?C7 -> RH \ Il' \ C! - -e，Pd
[0019] 作為優(yōu)選，旋流分離器為一用一備或多用一備。
[0020] 作為優(yōu)選，所述的反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有筒狀整流器，所述攪拌器設(shè)于筒狀整流器內(nèi)。工作 時(shí)，攪拌器的葉輪向上提升廢水將Pd粉、鐵粉與廢水混合均勻，在整流器內(nèi)部形成升流反 應(yīng)區(qū)，越過(guò)整流器的筒壁后，由于Pd粉、鐵粉的密度較大，夾裹著Pd粉、鐵粉的廢水將會(huì)下 降，形成降流反應(yīng)區(qū)，在反應(yīng)過(guò)程中，鐵粉、Pd粉以及含鹵代有機(jī)物廢水處于流動(dòng)狀態(tài)，使鐵 粉、Pd粉與含鹵代有機(jī)物廢水充分接觸。
[0021] 保持反應(yīng)器內(nèi)的有效水深為4. Om~10. 0m，筒狀整流器底部的支架高0. 5m~ I. 0m，筒壁低于有效水深，筒壁高1.0 m~6. 0m。
[0022] 所述筒狀整流器的底部?jī)?nèi)壁設(shè)有導(dǎo)流板，作為優(yōu)選，所述筒狀整流器的筒壁高徑 比為0. 3~0. 8,導(dǎo)流板高度為筒壁高度的0. 4~0. 6倍。
[0023] 導(dǎo)流板的作用是引導(dǎo)循環(huán)水流，布水分配均勻。
[0024] 作為優(yōu)選，攪拌器的葉輪直徑為筒壁內(nèi)徑的0. 6~0. 9倍。
[0025] 為了防止進(jìn)水?dāng)_動(dòng)反應(yīng)器內(nèi)部的流動(dòng)狀態(tài)，作為優(yōu)選，反應(yīng)器的內(nèi)壁上設(shè)有導(dǎo)流 筒。
[0026] 作為優(yōu)選，以質(zhì)量計(jì)，所述Pd粉和鐵粉的投加量為所述鹵代有機(jī)物廢水的 0· 1%~5%〇
[0027] 作為優(yōu)選，所述Pd粉的質(zhì)量為Pd粉與鐵粉總質(zhì)量的0. 1 %~2%。
[0028] 本發(fā)明中，為了盡量增加 Pd粉、鐵粉與廢水的接觸面積，并考慮到Pd粉、鐵粉回收 效果，所述步驟（1)中，鐵粉的平均粒度為IOym~150 μL?，Pd粉的平均粒度為10 μL?~ 150 μ m〇
[0029] 作為優(yōu)選，Pd粉、鐵粉、鹵代有機(jī)物廢水在反應(yīng)器內(nèi)的有效停留時(shí)間為0. 5h~ 48h。根據(jù)反應(yīng)損耗定時(shí)向所述廢水中補(bǔ)充鐵粉。
[0030] 作為優(yōu)選，在使用前，Pd粉、鐵粉用0. 5%~3%的稀鹽酸進(jìn)行預(yù)清洗IOmin~ 30min，以去除其表面附著的氧化物層，提高還原脫鹵的效果。
[0031] Pd粉、鐵粉、鹵代有機(jī)物廢水通過(guò)進(jìn)水口進(jìn)入反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)經(jīng)攪拌器攪拌反 應(yīng)，反應(yīng)后含有鐵粉、Pd粉的混合液經(jīng)反應(yīng)器底部的提升泵輸送至反應(yīng)器頂部的旋流分離 器，在旋流分離器內(nèi)進(jìn)行固液分離，清液通過(guò)旋流分離器上端的出水管流出，含有鐵粉、Pd 粉的濃縮液則回流至反應(yīng)器內(nèi)，繼續(xù)循環(huán)使用。
[0032] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：
[0033] (I)Pd粉、鐵粉可經(jīng)旋流分離器回收利用，降低生產(chǎn)成本；<