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        江苏铭盛环境

        混凝-Fenton 法降低含油废水CODCr的研究

        文章出处:未知发表时间:2021-11-16 13:01:31



         

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        油类物质经过各种途径进入到水中构成含油废水, 随同着大范围的油田开采,产生大量含油废水?这类废水的特性是:水温较高;矿化度较高;含有大量的细菌;外表张力大, 残存有化学药剂及其他杂质?含油废水量大且广 含有各种污染物, 极易污染水体和土壤, 危害性极大?因而, 有效处置并合理应用这废水至关重要?目前常规处置技术如吸附?混凝?膜处置和生物法处置 都能够去除水中的污染物, 但水中CODCr的去除效果并不显著, 含油废水CODCr的去除仍是研讨的热点问题?

        本文以盘锦油田除油处置后的废水作为研讨对象,研究Fenton 法在处置含油废水方面的优势, 并从pH 值?H2O2投加量和H2O2 /FeSO4·7H2O 投加量比?反响温度和反响时间等不同要素着手, 选择最佳的反响条件?

         

        1 料与

         

        1.1 实验水质

         

        实验用水为盘锦油田含油废水, 水质见表1?

         

        图片28 

        1.2 实验药剂

         

        固体聚合氯化铝(PAC)?阴离子型聚丙烯酰胺(PAM)?析纯试剂H2O2FeSO4·7H2O?

         

        1.3 实验步骤和方法

         

        依照GB / T 16881—2008 《水的混凝?沉淀试杯实验法》, 运用HNY-Ⅱ型混凝实验仪挑选PAC PAM?之后再取上清液实行后续Fenton 氧化实验,挑选Fenton 氧化的最佳反响条件?取500mL 上清液, 用硫酸调pH 值, 并采用30% 剖析纯H2O2FeSO4·7H2O 作为Fenton 试剂?将两者依照一定比例加到上清液中,均匀混合之后放置于恒温水浴锅中,安装30 cm 长回流导管?将恒温水浴锅调整到不同温度, 设置不同反响时间,取上清液测定CODCr浓度?

         

        1.4 剖析办法

         

        pH 值采用台式pH 计测定, 油浓度采用JKY-2 型红外测油仪测定, CODCr浓度采用哈希便携式多参数剖析仪测定, 浊度采用Hach DR890 测定?

         

        2 结果与讨论

         

        2.1 混凝实验结果

         

        2.1.1 pH 值的影响

         

        将含油废水pH 值调整之后分别加入PAC 100mg / LPAM 0.8 mg / L 实行絮凝实验, 结果如图1所示?当水样pH 值为6.02?从6.02 3.00再回调至9.00?从6.02 9.00 3 种状况下,对CODCr和浊度影响不显著?有研讨标明当pH 值为5.5 ~ 8.5 时, 铝盐絮凝效果较好;而中性条件下高分子絮凝剂能发挥很好的作用?实验水样pH值为6.02, 无需调整pH 值直接实行后续絮凝实验?同时也可知, 絮凝反响对含油废水CODCr去除影响不大, 而关于水样浊度影响显著, 分别从原水的213 NTU 降到了103?98?101 NTU?

         

        图片29 

        2.1.2 PAC 投加量的影响

         

        分别加入PAC 50?100?150?200?250?300mg / LPAM 0.8 mg / L, 絮凝静置后取上清液测定CODCr和浊度?调查PAC 投加量对CODCr和浊度的影响, 结果如图2 所示?

         

        图片30 

        由图2 可见, PAC 投加量由50 mg / L 增加到200 mg / LCODCr的质量浓度从509 mg / L 降低到454 mg / L, 而浊度由213 NTU 降到39 NTU?当PAC 投加量继续增大时, CODCr与浊度都有增加趋向?综合实验现象可知, PAC 的投加量过少时,其所提供的大量正离子和水中带负电的胶体颗粒发作电性中和作用, 但是构成的絮凝体粒径过小, 悬浮于水中,无法克浮力而进行沉降, 絮凝剂对胶体颗粒的网捕卷扫作用和吸附架桥作用未能充沛发挥,因而残留的污染物浓度高, CODCr去除率小,浊度较高;而当PAC 过量时,PAC 高分子掩盖了胶体颗粒的全部外表,絮凝剂提供的多余正离子吸附于颗粒外表,构成带正电的胶体颗粒,造成不能构成絮凝体而使污染物得不到去除,CODCr浓度增加, 浊度增加?综合实验数据,选取PAC 投加量为200 mg/ L?

         

        2.1.3 PAM 投加量的影响

         

        PAC 投加量为200 mg / L 的条件下,检测不同PAM 投加量(0.4?0.6?0.8?1.0?1.2 mg / L)对CODCr和浊度的影响, 结果如图3 所示?

         

        图片31 

        由图3 可见, 随着PAM 投加量的增加, CODCr先降低后趋于平缓后升高, 浊度则急剧降低后趋于平缓?当PAM 投加量为0.6 ~ 0.8 mg / L 时, 上清液CODCr浓度最低;当PAM 投加量到达0.6 mg / L 后,浊度变化不明显?PAM 投加量过大会使曾经脱稳的胶粒重新稳定, 絮凝效果反而不好, 污染物不能有效去除,过量的PAM 将使得CODCr浓度上升?综合絮凝效果和药剂费用 PAM 投加量选择0.6 mg / L?

         

        2.2 Fenton 实验结果

         

        2.2.1 pH 值的影响

         

        取絮凝后上清液,pH 值分别到2?3?4?5?6, 然后加入6.3 mmol / L H2O20.63 mmol / LFeSO4·7H2O, 于35 ℃ 下反响30 min 后测定上清液CODCr浓度?测试pH 值对CODCr的影响, 结果如图4 所示?

         

        图片32 

         

        由图4 可见, pH 值由2 升至4 的过程, CODCr浓度逐步降低;当pH 值为4 时, CODCr去除率达最大值20.43%;当pH 值大于4 时, 随着pH值的升高, CODCr去除率反而降低?由Fenton 反响原理可知, 当pH 值较低时, Fenton 试剂在酸性环境中产生·OH, 使氧化反响成为主导反响, 但是过低的pH 值也会使过氧化氢的稳定性升高 使·OH产生的速率减缓,碍氧化反响的正常发生,pH值过大时, 废水中的Fe2+ 生成FeOH2沉淀, 使得溶液中Fe2+ 浓度降低, 无法催化H2O2产生对有机物有降解作用的·OH造成Fenton 试剂对CODCr的去除效果不明显?

         

        过低和过高的pH 值都会妨碍Fenton 氧化反响的进行?针对本次试验的含油废水pH 值为4 是最适反响条件?

         

        2.2.2 H2O2投加量的影响

         

        Fenton 反响中, H2O2是起氧化剂作用的 H2O2的最佳投加量不只CODCr去除效果相关影响着含油废水的处置费用?

         

        取絮凝后上清液,pH 值到4 加入H2O2FeSO4·7H2O(依照H2O2FeSO4·7H2O 物质的量比为151 投加), 于35 ℃下反响30 min 后测定上清液CODCr浓度?

         

        废水CODCr去除率随着H2O2投加量的变化如图5 所示?

         

        图片33 

        由图5 可见, 当H2O2投加量为37.8 ~ 44.1mmol / L 时, CODCr去除率最高为52.26%;之后H2O2投加量增加, CODCr去除率反而降低?同时随着H2O2投加量的增加, 废水中的气泡逐步增?

         

        Fenton 反响中, H2O2FeSO4·7H2O 催化作用下生成·OH, 具有很强的氧化性能 能将水中大多数有机物和污染物质氧化成CO2H2O, 从而使CODCr浓度降低?研讨标明, H2O2的投加量有临界值, 当H2O2投加量少时, 产生的·OH 少,不够氧化水中的污染物, 使得CODCr浓度不能有效降低]?当H2O2投加量过高时, ·OH + H2O2 →·OOH + H2O·OH +·OOH → H2O + O2造成H2O2进行无效降解 这不只造成Fenton 反响氧化性能降低, 同时也产生了大量的O2, 使得大量气泡产生?过量的H2O2也会干扰CODCr的测定, 由于剖析检测CODCr时会运用氧化剂, 而H2O2足以氧化这些氧化剂, 从而对CODCr测定产生很大干扰?综合考量,选择H2O2的投加量为37.8 mmol / L?

         

        2.2.3 FeSO4·7H2O 投加量的影响

         

        取上清液, 先调pH 值为4, 再投加H2O237.8 mmol / L, 然后依照H2O2FeSO4·7H2O 物质的量比为25 ∶ 1?20 ∶ 1?15 ∶ 1?10 ∶ 1?5 ∶ 1 投加FeSO4·7H2O, 于35 ℃ 下反响30 min 后测定上清液CODCr?调查H2O2FeSO4·7H2O 物质的量比对CODCr的影响, 结果如图6 所示?

         

        图片34 

        由图6 可见, 当H2O2FeSO4·7H2O 物质的量小,FeSO4·7H2O 投加量相对较大时, CODCr去除率较低,主要是因为过量的Fe2+ 会与·OH 进行反响, 使得·OH 减少, 从而影响Fenton 反响正常进行?当H2O2FeSO4·7H2O 物质的量比为10 ∶ 1时, CODCr的质量浓度最低为196 mg / LCODCr的去除率最大?当H2O2FeSO4·7H2O 物质的量比增大时, CODCr浓度又疾速上升, 这是由于Fenton 反响主要依赖于·OH, 即Fe2+ 催化合成H2O2, 使其产生·OH·OH 能进攻有机分子, 使其氧化降解为容易处置的物质?当Fe2+ 浓度较少, 产生的·OH 浓度较低, 水中污染物不能被有效的氧化降解造成CODCr高?因而, 选择H2O2FeSO4·7H2O 物质的量比为10 ∶ 1, 其中H2O2投加量为37.8 mmol / LFeSO4·7H2O 物质的量为3.78 mmol / L?

         

        2.2.4 反响温度的影响

         

        取上清液调pH 值为4, 再投加H2O2 37.8mmol / L FeSO4·7H2O 3.78 mmol / L, 于不同温度下反响30 min 后测定上清液CODCr浓度?考量温度对CODCr的影响, 结果如图7 所示?

         

        图片35 

        由图7 可见, CODCr浓度随着温度的升高而降低?当反响温度为75 ℃ 时, CODCr浓度最低,CODCr去除率最高;当反响温度大于75 ℃ 时,CODCr浓度略有上升?而且关于Fenton 氧化反响这样复杂的反响, 温度的升高不只加速正反响的实行 也加速副反响的实行?因而, 温度关于Fenton氧化反响的影响很复杂, 适宜的温度能促进废水中有机物得以有效去除, 而当温度继续升高, 则使H2O2合成成H2O O2, 从而使Fenton 反响不能进行彻底妨碍了污染物的去除?Fenton 反响当选择反响温度为75 ℃?

         

        2.2.5 Fenton 反响时间的影响

         

        取上清液调pH 值为4, 投加H2O2 37.8mmol / L FeSO4·7H2O 3.78 mmol / L, 于75 ℃ 下反响10?20?30?60?90?120 min 后检测上清液CODCr浓度, 考量反响时间对CODCr的影响, 结果如图8 所示?

         

        图片36 

        由图8 可见, 在反响最初的30 min 内, Fenton反响去除水中污染物质的速度很快, CODCr浓度降低很;当反响时间到达30 min 时, CODCr去除率到达最大;之后随着时间的延长, CODCr去除率略有浮动 但是总体数值没有明显变化?有研讨标明, 工业废水和生活污水混作为污水处置厂的进水, 二级出水CODCr质量浓度偏高, 为267 mg / L?将二级出水作为研讨对象, 调理pH 值为4H2O2投加量为1 000 mg / L FeSO4·7H2O 投加量为600mg / L, 反响时间为40 min 时, CODCr去除率最高,到达90.6%?Malik 等采用Fenton 进行含有有机染料Blue 2B Red 12B 的染料工业废水处理 结果标明, 在特定的投加量和温度为30 ℃ 的条件下反响30 min, 染料的降解率可达97%?关于养猪废水,调水样pH 值为3.5, 在FeSO4H2O2分别投加540 mmol / L 状况下, CODCr去除率最高时, Fenton反响时间为45 min?关于生物处置后的亚麻废水, CODCr的质量浓度为1747 mg / L, 色度为200倍, 当调pH 值为4.5FeSO4的质量浓度为1500 mg / LH2O2投加量为1 500 mg / LFenton 氧化速度很快, 在30 min 内简直完成, CODCr去除率为50% 左右?关于本实验中的含油废水, Fenton试剂最佳反响时间为30 min?

         

        3 总结

         

        1) 混凝-Fenton 法可有效去除含油废水中的污染物, 使废水中CODCr浓度显著降低?

         

        2) 关于本实验含油废水, 最佳处置条件为:PAC 投加量为200 mg / LPAM 投加量为0.6 mg / LFenton 反响pH 值为4H2O2投加量为37.8 mmol /LFeSO4·7H2O 投加量为3.78 mmol / L, 反响温度为75 ℃, 反响时间为30 min?

         

        3) 由于废水水质不同, 混凝-Fenton 法处置废水时, 需求依据实验水质实行反响条件的验证,以期到达最好的效果?

         


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