曝氣微電解預(yù)處理化工酸性廢水的試驗研究

1、科研開發(fā)化工科技,2005,13(6 :2426SCIENCE &TECHNOLO GY IN CHEMICAL INDUSTR Y曝氣微電解預(yù)處理化工酸性廢水的試驗研究劉景明1, 張春2, 劉春燕2(1. 東北電力學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院, 吉林吉林132012;2. 中國石油吉林石化公司, 吉林吉林132021摘要:采用曝氣鐵碳微電解工藝預(yù)處理高濃度有機(jī)酸性廢水, 研究了鐵與碳質(zhì)量比、反應(yīng)時間對CODcr 去除率等因素的影響。結(jié)果表明:在m (Fe m (C =41、反應(yīng)5h 的條件下, 進(jìn)水CODcr 為1675mg/L 和p H 值1. 77時, 對CODcr 的去除率為51. 5%,

2、 廢水的BOD 5/CODcr 值可由0. 22提高到0. 35, 為酸性廢水中和系統(tǒng)改造提供了科學(xué)依據(jù)。關(guān)鍵詞:曝氣微電解; 化工廢水; 預(yù)處理中圖分類號:X 783文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:100820511(2005 0620024203中國石油吉林石化公司(以下簡稱吉化公司污水處理廠酸性廢水中和系統(tǒng)承擔(dān)著吉化公司所屬雙苯廠、電石廠和農(nóng)藥廠的酸性廢水中和及懸浮物的截流任務(wù)。吉化公司將新建t/酚丙酮、10萬t/a 雙酚A , 經(jīng)中和后出水將很難滿足后續(xù)生化處理要求。為了能夠確保污水生化處理裝置穩(wěn)定運行, 出水達(dá)標(biāo)排放, 同時有效地控制處理污水的成本, 有必要對污水處理廠中和系統(tǒng)污水預(yù)處理裝

3、置進(jìn)行研究和改進(jìn)。2004年9月2005年6月, 筆者對中和系統(tǒng)酸性廢水開展了鐵碳微電解小試驗, 結(jié)果表明:采用曝氣鐵碳微電解工藝處理酸性廢水, 具有較好的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益。, , 分D 1400mm 的輸水母管與吉化公司其它所屬廠的有機(jī)廢水一起匯合進(jìn)入生化處理裝置。沉淀后的污泥由D 300mm 玻璃鋼輸泥管線經(jīng)一污泥提升泵房送至污泥濃縮池濃縮后脫水處理, 濃縮池的上清液匯入出水。廢水中和工藝流程見圖1。目前吉化公司污水處理廠中和站進(jìn)水量為799m 3/h , 進(jìn)水CODcr 濃度為1665mg/L , 處理后出水CODcr 為1362mg/L , 去除率為18 %左右, 中和后廢水的溫度

4、為30, 水量和水質(zhì)情況見表1。1酸性廢水中和系統(tǒng)概況和微電解法的原理1. 1中和系統(tǒng)概況表1廢水水量和水質(zhì)表類別最高值最低值平均值-BOD 5水量SO 2酸度SS CODcr Ca 2+Na +C l -43-1-1-1-1-1-1-1-1/(m h /(mg L /(mg L /(mg L /(mg L /(mg L /(mg L /(mm ol L -1 L /(mg 圖1電石渣中和酸性廢水工藝流程圖色度/倍370302347pH 1. 772. 281. 85 收稿日期:2005207205作者簡介:劉景明(1963- 男, 吉林四平人, 東北電力學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院副教授, 碩士, 主要

5、從事環(huán)境工程教學(xué)和科研工作。第6期劉景明, 等. 曝氣微電解預(yù)處理化工酸性廢水的試驗研究251. 2中和系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)中和系統(tǒng)設(shè)計處理水量2000m 3/h , 均質(zhì)池停留時間2. 8h , 中和反應(yīng)時間30min ,2臺沉淀池尺寸D 30m ×2. 8m , 表面負(fù)荷2. 85m 3/m 2h , 沉淀池停留時間2h , 濃縮池停留時間15h , 沉淀池及濃縮池上清液出水SS 小于350mg/L 。1. 3鐵碳微電解法的原理鐵碳微電解法是電化學(xué)還原、電沉積、絮凝、吸附、架橋、卷掃等多種綜合效應(yīng)作用的結(jié)果1。鐵和碳的氧化還原電位相差較大, 當(dāng)將兩者共同投入到電解質(zhì)溶液中時, 兩者間會通

6、過原電池效應(yīng)發(fā)生如下電極反應(yīng):(1 陽極(Fe :Fe 2Fe 2+(2 陰極(C :2H+2e 2HH 2電極反應(yīng)生成的產(chǎn)物具有較高的化學(xué)活性。新生態(tài)H能與溶液中的許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng), 破壞某些有機(jī)物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu), 達(dá)到降解有機(jī)物的目的。反應(yīng)生成的Fe 2+參與溶液中的氧化還原反應(yīng), 生成Fe 3+, H 高,Fe 3+OH 3絮凝劑, , H 2O 2, 生成的H 2O 2可同水中的Fe 2+反應(yīng)生成氧化能力極強(qiáng)的羥基自由基OH , 它能改變廢水中許多有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和特性, 使有機(jī)物發(fā)生斷鏈、開環(huán)等作用2。(3 2H +O 2+2e H 2O 2Fe 2+H 2O 2Fe 3+OH +

7、OH -(4圖2微電解試驗流程圖2. 1m (Fe m (C 對CODcr 和色度去除率的影響首先在廢水溫度為20的情況下, 用微電解法處理p H 值、CODcr 、BOD 5和色度分別為1. 77、1675mg/L 、370mg/L 和370倍的廢水, 然后在曝氣反應(yīng)時間為3h 和改變鐵碳質(zhì)量比的條件下, 其CODcr 和色度處理效果見表2所示。表2m (Fe m (C 對CODcr 和色度去除率的影響項目CODcr/(mg L -1 CODcr 去除率/%m (Fe m (C 1121314151612801902003848. 6545. 95色度/倍%m (C =4151時, 即鐵碳質(zhì)

8、量比增加, CODcr 和色度去除率也隨之增加, 然后隨鐵碳質(zhì)量比增加而下降。隨著鐵屑量的增加則CODcr 和色度的去除率提高, 增加鐵屑量使處理單位體積廢水的鐵屑量增多, 也意味著原電池數(shù)量增多, 故處理效果相應(yīng)提高。但是鐵屑加入過多時會導(dǎo)致微電解不充分, 使部分鐵屑難以和廢水充分接觸。另外, 當(dāng)Fe 量過高時, Fe 2+的生成速率過快, 使溶液中瞬間積存大量的Fe 2+, 這部分Fe 2+又可能同OH 發(fā)生反應(yīng):Fe 2+HO 151時較佳。當(dāng)m (Fe m (C =42. 2曝氣反應(yīng)時間對pH 值變化與CODcr 去除Fe 3+OH -, 消耗OH , 從而使CODcr 的去除率下降。

9、2結(jié)果與討論微電解反應(yīng)器為高度300 mm 、內(nèi)徑100mm 的2000mL 塑料容器, 在塑料容器的底層墊上厚為20mm 和D 10mm 左右的鵝卵石, 在鵝卵石中鋪入曝氣管, 曝氣量為0. 5m 3/h 。取1000mL 廢水于塑料容器內(nèi), 將鐵刨花與D 5mm ×8mm 柱狀炭按一定比例投加, 水面高于鐵刨花與柱狀炭10mm 。所用柱狀炭為孔隙半徑5000nm 的大孔率的影響1和連續(xù)曝氣反應(yīng)的當(dāng)m (Fe m (C =4情況下, 取樣時間間隔分別為30min 和60min 時,p H 值和CODcr 變化情況如表3所示。從表3中可知, 在初期1. 5h 的反應(yīng)時間內(nèi)pH 值上升

10、較快,pH 值達(dá)到4. 12, 在2. 05. 0h 范圍內(nèi),pH 值變化平穩(wěn),pH 值基本穩(wěn)定在4. 3左右。隨著曝氣時間的延長,CODcr 的去除率逐漸升高, 到4. 0h 時CODcr 去除率和BOD 5/CODcr 值基本達(dá)到穩(wěn)定, 而后隨著曝氣時間的延長CODcr 去除率增加不明顯。由試驗結(jié)果可知, 隨著曝氣反應(yīng)時間活性炭, 是木材經(jīng)高溫炭化和活化而制成的, 孔容積為(0. 20. 5 mL/g , 比表積為(0. 52. 0 m 2/g 。柱狀炭主要起陰極作用, 吸附能力弱, 吸附飽和后, 可繼續(xù)起陰極作用和重復(fù)使用。試驗工藝流程見圖2。26化工科技第13 卷的增加,CODcr 的

11、去除率先增加后基本持平, 這可能是因為:由式(1 可知, 曝氣反應(yīng)時間的增加可使Fe 充分與廢水接觸, 有利于反應(yīng)式(1 向右進(jìn)行, 使Fe 2+的數(shù)量增加, 使式(4 產(chǎn)生的OH 數(shù)量增加, 在曝氣反應(yīng)前3h CODcr 的去除率先增加; 由于廢水中DO 基本恒定在(7. 08. 0 mg/L ,3. 0h 后,H +濃度基本恒定為10-4. 1210-4. 33mol/L , 產(chǎn)生的H 2O 2減少, 導(dǎo)致式(4 產(chǎn)生的OH 數(shù)量減少, 由式(2 產(chǎn)生的新生態(tài)H也減少, 所以, 反應(yīng)4. 0h 后CODcr 的去除率基本持平。故選定最佳曝氣反應(yīng)時間為4. 05. 0h 。表3反應(yīng)時間對pH

12、 值與CODcr 變化的影響項目p HCODcr/(mg L-1反應(yīng)時間/h01. 771675. 00. 00370. 00. 220. 52. 271468. 812. 31331. 10. 231. 03. 131434. 514. 36327. 50. 231. 54. 121311. 921. 68314. 80. 242. 04. 161253. 225. 18313. 30. 252. 54. 251200. 828. 31312. 20. 263. 04. 311058. 436. 81328. 10. 314. 04. 321002. 540. 15311. 10. 315.

13、 04. 33977. 141. 67322. 40. 33CODcr 去除率/%BOD 5/(mg L -1 BOD /CODcr把曝氣反應(yīng)5. 0h 后的pH 、CODcr 和BOD 5分別為4. 33、977. 1mg/L 、322. 4mg/L 的廢水用10%的石灰乳中和, 中和后的pH 、CODcr 和BOD 5分別為7. 83、812. 9mg/L 、287. 4mg/L ,BOD 5/CODcr 為0. 35, 其CODcr 總?cè)コ蕿?1. 5%。5. 0h 的條件下, CODcr 的去除率為41. 6%,p H由1. 77上升到4. 33, BOD 5/0. 22。, 經(jīng)采3

14、結(jié)論(1 ,mg/L 以下, 變?yōu)榭缮膹U, 后續(xù)廢水生化處理創(chuàng)造了條件。參考文獻(xiàn)1李德生, 王寶山. 曝氣鐵碳微電解工藝預(yù)處理高濃有機(jī)化工藝, 675mg/L 和p H 值為1. 77, 處理成本低, 處理效率高。(2 鐵碳質(zhì)量比過高或過低都不利于CODcr1和反應(yīng)和色度的去除, 在m (Fe :m (C =4廢水J.中國給水排水,2003,19(10 :5860.2徐穎, 趙菊香. 染料中間體廢水處理的試驗研究J.河海大學(xué)學(xué)報,2001,29(4 :99103.Study on pretreatment of chemical acidic w aste w ater with micr

15、o 2electrolysis and aerationL IU Jing 2ming 1,ZHAN G Chun 2,L IU Chun 2yan 2(1. Chem ical Engi neeri ng Instit ute , N ortheast Elect ric Power Instit ute , Jili n 132012, Chi na ; 2. Jili n Pet rochem ical Com pany , L t d. , Pet roChi na , Jili n 132021, Chi na Abstract :The aeration and Fe/C micr

16、o 2electrolysis process were adopted in treating chemical acidic wastewater of high concentration. The effects of Fe/C ratio and reaction time on the removal efficiency of CODcr etc. were studied. The results showed that when the ratio of Fe/C was 4and reaction time was 5. 0hours ,and when influent CODcr was 1675mg/L and p H was 1. 77, the greatest removal efficiency of CODcr rea