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        江苏铭盛环境

        有机工业废水去除COD的工艺——加压氧化+Fenton法

        文章出处:未知发表时间:2021-12-27 13:57:23

         

        图片2 

          有色金属冶炼废水因生产过程运用大量药剂而呈现高氨氮、高COD及高色度的三高特征,是典型的毒性大、难降解工业有机废水。废水中所含有机污染物和高含量的无机盐对微生物具有激烈抑止作用,不经有效处置会对生态环境和人类安康形成极大危害。目前,国内外多采用微生物降解、物理吸附、化学氧化法脱除废水中的COD,但是仍然存在降解效率低、有机物去除率低等问题。

         

          高级氧化技术经过应用具有强氧化习气的羟基自在基(HO·)将废水中的有机污染物氧化成CO2H2O和无机盐等,完成有效、快速、彻底的脱除COD,是环保范畴新兴的废水处置技术。高级氧化技术包括高压脉冲技术、臭氧氧化法和Fenton氧化法等。经众多学者研讨发现,单一的高级氧化技术在研讨和应用方面存在处置本钱高、能耗高、可处置物质单一等问题。因而,为提升高级氧化法的处置效率及氧化降解效果,国内外科研人员逐渐开端转向高级氧化技术联用工艺研讨与开发,目前尚处于起步阶段。

         

          本研讨采用加压氧化法+Fenton高级氧化法处置有机废水,应用在高的氧氛围围中产生的高能活性氧化物质快速氧化降解大分子有机污染物,并与Fenton法结合应用,降低生物难降解物质含量,以完成有机废水环保、高效的管理。

         

          1、实验局部

         

          1.1 试剂与仪器

         

          七水硫酸亚铁,双氧水(H2O2的质量分数30%),工业级硫酸,重铬酸钾,硫酸银,硫酸汞,氢氧化钠,剖析纯。

         

          电子剖析天平,JA2603B数显恒温水浴锅,HH-6电动搅拌器,EUROSTARAR20低温恒温槽,DC-10101反响釜,GSHA-33LpH计,PHSJ-5

         

          1.2 废水水质

         

          废水水样取自浙江某钴冶炼公司冶炼有机废水,废水的COD2.357g/LpH5.58,油、Fe的质量浓度分别为135.40.3mg/L

         

          1.3 实验办法

         

          该有机工业废水处理采用二段式工艺处置

         

          一段氧压氧化。取1L冶炼废水于反响釜内,釜内温度升到一定后,向反响釜内通入氧气,维持釜内高的氧氛围围,釜内事前添加的Fe2+提升氧气应用率,且Fe2+被氧化后构成的Fe(OH)3胶体进一步吸附废水中污染物,经过对氧分压、温度、硫酸亚铁的参加量、反响时间等关键点控制,初步去除废水中的COD

         

          二段Fenton工艺:取1L经一段氧化处置后废水于2L烧杯中,在废水中添加FeSO4·7H2OH2O2,应用Fe2+的催化作用,催化H2O2产生具有强氧化性的HO·,快速作用于废水中难降解物质,对废水中有机污染物进一步氧化处置,经过对FeSO4·7H2OH2O2的参加量、反响时间等关键参数的控制,完成对废水中COD的进一步深度去除。

         

          2、结果与讨论

         

          2.1 一段氧压氧化条件及优化

         

          2.1.1 温度

         

          固定氧分压1MPa、反响时间2h、硫酸亚铁的参加量10g不变,改动反响温度分别为6080100120℃,检测氧压反响后液COD等指标。实验结果如表1所示。

         

        图片3 

          由表1可知,随着温度升高,废水中COD的去除率逐步升高后趋于平稳,100℃120℃时,废水中COD去除率相差不大,且为节约能耗,较优温度定为100℃

         

          2.1.2 硫酸亚铁参加量

         

          固定氧分压1MPa、反响时间2h、反响温度100℃的条件不变,改动硫酸亚铁的参加量分别为10203040506070g/L,结果如图1所示。

         

        图片4 

          由图1可知,硫酸亚铁参加量小于60g/L时,随着硫酸亚铁参加量的增大,废水中COD的去除率逐步上升。缘由是Fe2+被氧化为Fe3+提升了反响釜内氧气应用率,废水中易降解有机被氧化。但随着硫酸亚铁的参加量再增加,过量的Fe2+反而降低了釜内氧气应用率,故废水中COD的去除率反而降落。综合思索硫酸亚铁参加量以60g/L为宜。

         

          2.1.3 氧分压

         

          固定反响时间2h、反响温度100℃、硫酸亚铁参加量60g/L条件不变,改动氧分压为0.52.0MPa。实验结果如表2所示。

         

        图片5 

          由表2可知,随着氧分压增大,COD去除率变化较小,氧分压为2MPa时相较于1.0MPaCOD去除率仅上升了1.2个百分点/故较优氧分压为1MPa

         

          2.1.4 反响时间

         

          固定氧分压1MPa、反响温度100℃、硫酸亚铁参加量10g工艺条件不变,改动反响时间分别为2468h。实验结果如表3所示。

         

        图片6 

          由表3可知,随着反响时间的延长,废水中COD的去除率先升高后降低,在反响时间为6h时,COD的去除率最高,废水中可被氧化的有机分子曾经反响完整[16]。但反响时间为6h4h时仅升高1个百分点,综合思索能耗等方面,较优反响时间为4h

         

          综上所述,一段氧压法优化实验条件为:反响温度100℃,氧分压1MPa,反响时间4h,硫酸亚铁参加量60g/L。在此优化条件下,废水中的COD可从2.357g/L降至1.136g/LCOD去除率为51.80%另,油的质量浓度可从135.4mg/L降至38.15mg/LpH5.58降至1.73

         

          2.2 二段Fenton反响条件及优化

         

          2.2.1 pH

         

          固定温度为室温、硫酸亚铁的参加量为5g/L、双氧水的参加量为10mL/L,反响时间为0.5h的条件下,经过液碱调理废水不同pH,调查不同pHFenton试剂作用效果的影响,结果如表4所示。

         

        图片7 

          由表4可知,随着废水pH升高,COD去除率逐步升高,在pH3.5时,COD去除率到达最大。缘由是废水pH太低时,H+含量过高,生成的Fe3+很难再被复原为Fe2+Fe2+就会供应缺乏,进而抑止羟基自在基的产生,不利于催化反响的顺利实施。当pH偏高时,废水中Fe2+Fe3+会生成大量Fe(OH)2Fe(OH)3沉淀,从而降低Fe2+Fe3+催化功用,影响羟基自在基的生成,故综合思索,选择较优实验pH条件为3.03.5

         

          2.2.2 温度

         

          用液碱调理废水pH3.03.5,硫酸亚铁的参加量5g/L、双氧水的参加量10mL/L、反响时间0.5h,改动反响温度分别为20406080100℃,调查不同温度对Fenton反响去除COD的影响,结果如表5所示。

         

        图片8 

          由表5可知,随着温度升高,COD的去除率逐步升高,至温度为50℃时到达最大温度高于60℃时,COD的去除率反而降低。随着温度升高,有利于增加HO·的活性,加快反响速率但温渡过高,会促使H2O2合成生产H2OO2,不利于反响实施。故分离一段氧压出液温度,二段Fenton较优反响温度选择60℃

         

          2.2.3 反响时间

         

          用液碱调理废水pH3.03.5,固定温度为60℃、硫酸亚铁的参加量5g/L、双氧水的参加量10mL/L,改动反响时间分别为0.51.01.5h。实验结果如表6所示。

         

        图片9 

          由表6可知,随着反响时间的延长,废水中COD去除率逐步上升,但1h后,COD去除率根本趋于平缓。缘由是Fenton氧化法处置废水中污染物就是经过H2O2产生的HO·与废水中有机物发作反响而使污染物得以降解,HO·的生成速率及其与有机物的反响速率的大小直接决议了Fenton试剂处置难降解废水所需时问的长短。反响在前0.5h持续在发作,COD去除率疾速增大0.51h时,废水中的局部有机物依然在被降解,但此时反响速度明显变慢1后反响根本完成,延长反响时间,COD去除率根本坚持不变。

         

          鉴于大范围废水处置时,Fenton反响比拟剧烈,放出大量的热,思索反响釜耐高温,耐腐蚀才能,应思索尽量缩短反响时间,故选择反响时间为0.5

         

          2.2.4 硫酸亚铁参加量

         

          用液碱调理废水pH3.03.5,固定双氧水的参加量10mL/L、反响温度60℃、反响时间为0.5h,改动硫酸亚铁的参加量分别为357911g/L,实验结果如表7所示。

         

        图片10 

          由表7可知,硫酸亚铁的参加量从3g/L增加到5g/L时,COD去除率增加了约2个百分点,而继续增加时,COD的去除率反而降低。反响开端,随着体系中Fe2+的含量增大时,双氧水产生的HO·量及速度都增大,且产生的HO·根本上都与废水中有机物反响但当Fe2+的含量过高时,产生大量的HO·会发作反响H2O2+2HO·→O2+2H2O,反而耗费了大量HO·H2O2,因而选择优化硫酸亚铁的参加量为5g/L

         

          2.2.5 双氧水参加量

         

          用液碱调废水pH3.03.5,温度60℃、硫酸亚铁的参加量5g/L、搅拌反响时间0.5h,控制双氧水的参加量为8101214mL/L,实验结果如表8所示。

         

        图片11 

          由表8可知,随着H2O2用量的增大,废水中COD的去除逐步升高后趋于平稳,当双氧水用量为14mL/L时,COD去除率最高,且油去除率达99.99%。但是此时本钱较高,且双氧水投加量太大,工艺产业化应用对反响釜、管道等设备请求比拟高双氧水用量在8mL/L时,COD去除率偏低,出水水质达不到请求。而双氧水用量在10mL/L时出水水质已到达预期目的,且经济上能够承受。故思索综合各要素后,最终选择双氧水用量为10mL/L

         

          综上所述,二段Fenton法优化实验条件为:反响时间0.5h,反响温度60℃,硫酸亚铁参加量5g/L,双氧水参加量10mL/L,反响前液pH33.5

         

          2.3 氧压+Fenton优化条件下的运转

         

          取废水,按2.1节和2.2节的优化条件,经一段氧压、二段Fenton深度处置后水质如表9所示。

         

        图片12 

          由表9可知,优化条件下,可完成废水COD和油的去除率分别达84.99%99.76%,处置后水质满足GB8978-1996的三级规范,满足回用水请求。

         

          3、结论

         

          1)氧压氧化与Fenton高级氧化2段式工艺可有效完成钴冶炼有机废水的深度去除。

         

          2)一段氧压法优化实验条件为:反响温度100℃,氧分压1MPa,反响时间4h,硫酸亚铁参加量60g/L二段Fenton法优化实验条件为:反响时间0.5h,反响温度60℃,硫酸亚铁参加量5g/L,双氧水参加量10mL/L,反响前液pH=33.5

         

          3)在优化实验条件,钴冶炼有机废水中的COD可从2.357g/L降至0.3538g/LCOD总去除率84.99%油的质量浓度从135.4mg/L降至0.32mg/L

         


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