[发明专利]一种Fe0

说明书

本发明公开一种Fe⁰/TiO₂‑电气石催化臭氧化处理难降解有机废水的方法，包括如下步骤：步骤1：将难降解有机废水进行预处理，使其COD≤400mg/L；步骤2：将预处理后的废水调节pH值为7‑9；步骤3：将步骤2中经pH值调节后的废水与臭氧微气泡混合后泵入底部装有超声发生器的反应器中，反应器内置有Fe⁰/TiO₂‑电气石催化剂，反应器内的Fe⁰/TiO₂‑电气石催化剂与泵入的废水的质量比为10‑20:1000；步骤4：步骤3中反应器内的臭氧微气泡和废水混合液停留时间为10‑30min。该方法使得处理后的水达到排放标准，降低了水处理的成本及时间，为处理页岩气压裂返排液提供一个可行性方案。

技术领域

本发明属于难降解有机废水处理领域，特别是涉及一种Fe⁰/TiO₂-电气石催化臭氧化处理页岩气压裂返排液的方法。

背景技术

页岩气是赋存于高碳泥页岩或暗色泥页岩的天然裂缝及其夹层中、以游离和吸附为主要存在方式的“非常规天然气”。目前，水平井和水力压裂技术是页岩气开发的关键技术，但水力压裂施工作业后会有大量的压裂返排液返排至地表。这些返排液水量巨大，具有高化学需氧量(COD)、高总溶解性固体(TDS)、高总悬浮物含量(TSS)、水质复杂和处理难度大等特点，如果不能安全、合理地处置这些返排液，不仅会对地下水、地表水、土壤造成巨大的伤害，还会直接或间接地威胁人类健康，造成不可估量的经济损失和环境损失；同时，这也会成为制约页岩气开发的环境问题。

此外，目前我国还没有很好的返排液处置措施，返排液处理技术不成熟。国内对返排液处理的主要方法是自然风干和深井回注，这两种处理方法均有一定的环境风险和应用的局限性。因此，探究我国经济高效、安全可靠、环境友好的返排液处理技术迫在眉睫。

高级氧化技术(advanced oxidation process，AOPs)是处理难降解有机废水最具有应用前景的方法之一。AOPs的核心是通过外界能量(光能、电能等)和物质(O₃、H₂O₂等)的持续输入，经过一系列物理过程和化学反应，产生具有强氧化性的羟基自由基(OH·)，将废水中的有机污染物氧化成CO₂、H₂O和无机盐等。由于羟基自由基氧化电位高达2.8V，几乎可以氧化废水中的各种有机物，因此具有广泛的应用前景。

针对实际废水中含有多种或较高浓度难降解有机质，单一高级氧化方法受羟基自由基浓度限制，处理时间较久，处理效果难以满足实际处理的要求，基于此在实际应用中，常同时采用两种或者两种以上的AOPs方法，即复合高级氧化技术。复合高级氧化技术不仅增加羟基自由基产生途径，而且不同高级氧化技术互相强化，提高羟基自由基浓度，从而大幅度提高废水处理速率，降低处理成本，在高级氧化技术实用化领域具有广阔前景。

目前常见的复合高级氧化技术包括：光-Fenton氧化法、电-Fenton氧化法、 O₃/H₂O₂、O₃-光催化、电-光催化、电-光催化-Fenton、O₃-H₂O₂-光催化、超声- 臭氧、超声-光催化、超声-光催化-H₂O₂和超声-Fenton反应等。但是这些技术仍具有一定的局限性，如催化剂的成本较高，处理效果不显著等。

因此，研发一种价廉易得，易于回收再利用，催化活性高的催化剂，并应用于页岩气压裂返排液的处理，为页岩气压裂返排液的达标处理提供一种很有应用价值的方法。

发明内容