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        江苏铭盛环境

        【实用技术】臭氧氧化法深度处置造纸废水

        文章出处:未知发表时间:2021-11-16 09:40:47


         

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        众所周知,造纸工业已成为中国环境污染的主要行业之一,特别是对水环境的污染,已成为工业污染防治的焦点、重点和难点。

         

        目前,国内大局部工厂处置造纸废水都采用一级沉淀、二级生化处置的工艺,虽然制浆造纸废水中大多数可生物降解的化合物在生物处置过程中能够脱除,但传统生物法如氧化塘法、活性污泥法并不能去除造纸废水中的木质素衍生物以及漂白过程中产生的氯酚类物质,废水中难生物降解有机物成为废水达标排放的严重障碍,因而,在淡水资源日益慌张的今天,对制浆造纸废水实行深度处置势在必行。

         

        臭氧具有很强的氧化性,其规范电极电位为2.07eV,它可将大多数有机物降解为小分子化合物或者完整矿化为CO2H2O。臭氧已普遍应用于工业废水处,可用于生物处置前的预处置以提升废水的可生物降解性,改善生物处置效果;也可用于生物处置后的深度处置,去除废水中难生物降解有机物以及废水的脱色等。臭氧氧化法作为快速、高效处置手腕用于废水的深度处置,具有氧化才能强、反响快、运用便当等特性,对降低废水中的COD、色度等具有特殊的处置效果[5]。目前,臭氧以及臭氧的结合技术,被以为是处置制浆造纸废水具有前景的深度氧化技术。

         

        本文应用臭氧氧化法对生化后造纸废水实行深度处置, 进一步降低出水COD以满足新的造纸工业污染物排放规范( GB 3544- 2008) , 经过实验研讨了不同条件下臭氧化过程对废水COD 和色度去除效果的影响。

         

        1 实验局部

         

        1. 1 实验设施及办法

         

        臭氧氧化实验在自制反响器中实行, 实验设施如图1所示:

         

        图片4 

         

        以氧气为气源, 经臭氧发作器产生臭氧, 经过单向阀后以聚四氟乙烯管导入, 经微孔曝气头分散气泡后进入水体与水中污染物接触后发作臭氧化反响, 反响后尾气经10% K I溶液吸收后排出。

         

        实验办法: 每次将400mL废水样注入到反响器中, 翻开氧气阀, 待气流量稳定后开启臭氧发作器,分别在温度、初始pH 值、臭氧通入量和反响时间等不同条件下实行反响, 臭氧化后废水经0. 45Lm 膜过滤后测COD 及色度。

         

        1. 2 实验资料及设施

         

        ( 1)水样: 造纸废水取自南方某制浆造纸厂生化后废水, 其根本水质指标如表1

         

        图片5 

         

        ( 2)臭氧发作器: 臭氧由B1 - 5 型臭氧发作器(广州威固环保设备有限公司)产生, 进气压力为0. 05MPa, 臭氧产量为5g /h, 浓度为60~ 80mg /L

         

        ( 3)臭氧反响柱: 改良的600mL孟式洗濯烧瓶,材质为有机玻璃, 内用硅胶管衔接微孔曝气头。

         

        1. 3 剖析检测

         

        pH 值、温度用SARTOR IUS B asic pH Mtr PB- 10(德国赛多利斯股份公司)测定; 臭氧浓度采用碘量法测定[ 8]; COD 测定采用重铬酸钾法, COD消解器在150 震荡加热2h后用HACH 公司消费的便携式光度计于620nm 处测其吸收; 色度用便携式光度计测定, 0. 5Lm 滤膜过滤后的水样pH调至7. 6465nm 处测其吸收。

         

        2 结果与讨论

         

        2. 1 温度对臭氧化处置效果的影响

         

        水样取回后保管于冰箱4 环境下, 为讨论温度对臭氧化处置造纸废水效果的影响, 调理氧气进气量为1L /m in, 经碘量法测得臭氧浓度为43mg /L,分别于5 15 25 35 45 条件下调查其处置COD 和色度去除状况, 每次进水400mL, 反响10m in后经0. 45Lm膜过滤后测出水COD 及色度,结果如图2所示。

         

        图片6 

         

        由图可知, 5 25 , COD 和色度的去除率均呈现上升趋向, 继续升高温度, 去除率反而降落, 这可能是由于温度升高, 固然加快了臭氧在水体中的传质速度, 但高温条件下, 却加快了臭氧在水中的合成, 从而在与水体中有机污染物反响过程中减小了臭氧的应用率。25 , 色度和COD去除率分别到达83. 8% 36. 5%, 而当体系温度上升到45 , 色度去除率降落到70. 5%, 减少了13. 3% , COD 去除率减少了23% , 这阐明在臭氧化过程中, 温度对COD去除效果的影响更为显著。因而在实践反响过程中, 选择15 ~ 25 范围。

         

        2. 2 pH 值对臭氧化处置效果的影响

         

        原水pH 值为7. 8-8. 2, ( 23±2)  环境温度下, 其它条件不变, 调查初始pH 值为4681012的臭氧化处置过程, 去除效果如图3所示。

         

        图片7 

         

        由图可知, 随着初始pH 值的增大, COD 和色度的去除率均有不同水平的增加, 进水初始pH 值为4, 色度和COD的去除率分别为61. 5%12. 7%,而反响体系pH 值增加到8, 色度去除率增加到84. 3% , COD 去除率增加到34. 8%, 继续增大初始pH 值到12 使反响在强碱性条件下实行, 色度和COD 去除率分别到达92. 7% 48. 5%, 去除效果极佳。实验结果标明: 臭氧化过程在酸性条件下,COD 和色度的去除率均相对较小, 中性环境下去除效果有所改善, 而在碱性环境下, 去除率最高。这是由于碱性pH 惹起臭氧合成速率的增加而产生了氧化性更强的自在基( HO# ) , HO# 的氧化复原电位高达2. 80V, 具有极强的氧化性, 且选择性小, 它可以与大多数难降解有机物反响生成小分子化合物或者完整矿化为CO2 H2O。而在酸性条件中, HO#的间接反响不占主导位置, 臭氧化过程主要是O3 分子直接与有机物反响, O3 分子直接反响具有很强的选择性, 主要进攻有机物中的双键局部, 使得双键断裂生成小分子羧酸或者醛类, 而难以到达将有机物彻底矿化的水平。原水pH 7. 8 ~ 8. 2, 此时色度和COD 去除率分别为84. 3% 34. 8%, 去除效果较好, 思索到实践应用, 后续实验当选择在原水pH 条件下处置。

         

        2. 3 臭氧通入量对臭氧化处置效果的影响

         

        进水初始pH 8. 12, 25 环境温度, 在其它条件不变的状况下, 经过调理臭氧输出流量改动臭氧的通入量, 分别调查了臭氧通入量为85170257342428514mg时反响10min COD和色度的去除状况, 结果如图4所示。


        图片8 

         

        由图4可知, 色度和COD 去除率均随着臭氧通入剂量的增加而增大, 色度去除率开端疾速增加然后变化趋于平缓, COD 去除率则开端变化相对较为平缓然后大幅增加: 当臭氧通入量由85mg 增加到257mg , 色度去除率由55. 9% 大幅变化到79. 9%, 增加了24% , COD 去除效果变化却相对迟缓, 11. 2% 提升21. 2% , 去除率仅增加了10%; 而继续增加臭氧通入量到514mg , 色度的变化已趋于平缓, 去除率为86. 3% , 提升6. 4%, COD 的去除率却大幅增加, 提升38. 9%。这是由于随着臭氧通入量的增加, 溶液中溶解的O3 疾速增加, O3 分子的高选择性使得它疾速进攻木素以及木素衍生物中的C = CC = O 双键, 使得双键断裂合成为小分子化合物或者矿化为CO2 H2O, 因而在反响过程中能够看到造纸废水在反响开端阶段脱色效果明显然后变化不大的现象。由于造纸废水中的有机污染物多为木素衍生物、纤维素、半纤维素以及漂白过程中产生的氯酚类等难降解有机物, O3 分子以及在反响过程中产生的HO# 很难在短时间内疾速将这些大分子有机物降解为小分子化合物或者完整矿化, 因而色度和COD去除率变化呈现出图中所示趋向。

         

        2. 4 反响时间对臭氧化处置效果的影响

         

        每次取同体积水样( 400mL)调查不同反响时间对臭氧化处置效果的影响, 其它条件不变, 碘量法测得进气臭氧浓度为42mg /L, 臭氧化处置效果如图5所示。

         

         

        图片9 

        由图可知, 反响2m in , 色度去除率已到达55. 8% , 随着反响时间的增加, COD 和色度的去除率也随之增大, 当臭氧化反响实行10m in, 色度去除率已到达83. 4%, 而继续延长反响时间到15m in,色度的去除率变化已趋于平缓, 仅增加了5. 5%

         

        COD 的去除率在臭氧化反响8m in后呈现了大幅变化, 2min内增加了10% , 10minCOD去除率已达31. 4%, 而继续增加反响时间到15min, COD 变化已趋于平缓, 反响完毕时, COD去除率为35. 9%

        臭氧的强氧化性可将造纸废水中的大局部有机物氧化合成去除, 但臭氧氧化合成难降解有机物的才能是有限的, 继续增加臭氧化反响时间, 去除效果并没有明显的变化。

         

        3 结论

         

        ( 1)应用自制的臭氧氧化发作设施深度处置生化后造纸废水具有较好的效果, 当初始pH 8. 12,臭氧通入量为514mg ( 400mL废水), 25 条件下臭氧化反响10m in, 色度和COD 去除率分别到达86. 3%38. 9% , 处置效果较好。

         

        ( 2)色度和COD 的去除率随着温度的逐步升高先增大后降低, 在相应条件下, 25 时处置效果最好, COD 和色度去除率分别为83. 8% 36. 5%

         

        ( 3)随着初始pH值的增大, 臭氧化过程对COD和色度的去除率也随之增大, 酸性条件下去除率最低, 中性环境下有所改善, 碱性条件下臭氧化过程处置效果最为显著, 当初始pH = 12使反响在强碱性条件下实行, 色度和COD去除率分别到达92. 7%48. 5%

         

        ( 4)随着臭氧通入剂量的增加, 色度和COD去除率也随之增大。臭氧通入量小于257mg (废水400mL), 色度去除率疾速增加, 继续增大臭氧量其去除率变化趋于平缓, COD 去除率则开端变化相对较为平缓然后大幅增加。

         

        ( 5)色度和COD 的去除率随着臭氧化反响时间的增加而逐步增大, 色度的去除时间较短, 在反响2m in内色度已去除55. 8%, 6m in后色度去除率到达79. 9% , COD 去除则相对迟缓, 臭氧化反响实行15m in, 去除率为35. 9%

         


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