高濃度難降解有機(jī)廢水預(yù)處理方法研究答辯ppt

高濃度難降解有機(jī)廢水預(yù)處理研究高濃度難降解有機(jī)廢水預(yù)處理研究本課題以福州某工業(yè)區(qū)煤焦油處理廢水為實驗研究對象，采用“鐵炭微電解-Fenton氧化”工藝預(yù)處理，考察各影響因素對預(yù)處理效果的影響，確定該工藝的最佳反應(yīng)條件。高濃度難降解有機(jī)廢水預(yù)處理研究緒論實驗設(shè)計實驗結(jié)果與討論研究結(jié)論、創(chuàng)新點及展望致謝語參考文獻(xiàn)緒論高濃度難降解有機(jī)廢水高濃度難降解有機(jī)廢水的特點高濃度難降解有機(jī)廢水的危害高濃度難降解有機(jī)廢水的預(yù)處理技術(shù)課題來源研究意義研究內(nèi)容高濃度難降解有機(jī)廢水的來源高濃度的難降解有機(jī)廢水在我國水處理領(lǐng)域是一大難點，其主要來源于制藥、印染、焦化、皮革、石油化工等行業(yè)性生產(chǎn)廢水。煤焦油加工可得到多種化工產(chǎn)品，隨著石油價格的不斷攀升，煤焦油在煤化工方面越來越體現(xiàn)出其潛在的價值。煤焦油加工過程中會產(chǎn)生大量的廢水，該類廢水為高含氮、高有機(jī)物廢水，組成復(fù)雜，毒性大。其中無機(jī)化合物主要有氨氮、硫氰化物、硫化物、氰化物等。有機(jī)化合物主要是單環(huán)或多環(huán)芳香族化合物，如高濃度的酚、萘、苯胺、苯并芘等，是公認(rèn)的難處理的工業(yè)廢水之一。高濃度難降解有機(jī)廢水的特點根據(jù)生產(chǎn)原料和工藝特點來判斷，高濃度難降解有機(jī)廢水有如下特點：廢水有機(jī)物濃度高，帶有一定的顏色和刺激性氣味；成分較為復(fù)雜，含有酚、醛、醇及其他有機(jī)化合物；高濃度酚類物質(zhì)和甲醛對細(xì)菌有很強(qiáng)的抑制作用和毒害作用，從而降低廢水的可生化性；隨著實際生產(chǎn)的需要，導(dǎo)致這類廢水的非連續(xù)性排放，水量波動大，沖擊負(fù)荷大。高濃度難降解有機(jī)廢水的危害對于高濃度難降解有機(jī)廢水，其對環(huán)境所產(chǎn)生的的危害如下：一次性食入大量酚類化合物會產(chǎn)生嘔吐，頭暈，拉肚子等癥狀。長期飲用含少量酚的水，酚類物質(zhì)會在在體內(nèi)累積，一旦超過人體本身的解毒范圍，便會導(dǎo)致身體各內(nèi)臟器官損傷；皮膚長期接觸含酚的物質(zhì)會滋生各種皮膚疾病；酚類化合物，對皮膚和粘膜有著很強(qiáng)烈的腐蝕性，使正常細(xì)胞失去活性，或引發(fā)自身各器官發(fā)生癌變，甚至可導(dǎo)致后代畸形；含酚廢水的濃度超過一定值，影響水中生物的生存如果人類長期飲用被甲醛污染的水源，會引起頭昏、貧血以及各種神經(jīng)性疾病。高濃度難降解有機(jī)廢水的預(yù)處理技術(shù)溶劑萃取法液膜分離法精餾蒸餾法混凝法二次縮聚法濕式催化氧化法Fenton試劑法鐵炭微電解法課題來源本次實驗研究的用水采自福州某工業(yè)區(qū)煤焦油處理廢水。該廢水的有機(jī)物濃度極高，而且還含有對生物有毒性的物質(zhì)，降低廢水的可生化性，嚴(yán)重影響后續(xù)的生物處理效果。如果不經(jīng)過合適的治理，將對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。因此必須選用合理、先進(jìn)、高效、經(jīng)濟(jì)的處理工藝處理該酚醛樹脂廢水，提高該廢水的可生化性，優(yōu)化出水水質(zhì)，使之達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。研究目的及意義現(xiàn)階段，國內(nèi)外對高濃度難降解有機(jī)廢水的處理技術(shù)在不斷改善中，通過實驗探索，找出科學(xué)合理的運行方式使酚醛樹脂廢水的COD、BOD、揮發(fā)酚、醛等達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。同時在出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的前提下，回收部分有用的樹脂，降低廢水的處理成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。本實驗旨在探索“鐵炭微電解-Fenton氧化”組合工藝處理高濃度難降解有機(jī)廢水的最佳參數(shù)，在最大程度上降低污染物濃度、降低環(huán)保運行費用、簡化工藝以達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的，并保證還工藝能運用于實際工程中。研究內(nèi)容通過單因素試驗，考察不同條件下鐵炭微電解對高濃度難降解有機(jī)廢水CODcr的去除率，綜合確定微電解法的最佳工藝參數(shù)，包括鐵炭比、PH、反應(yīng)時間等。通過單因素試驗，優(yōu)化Fenton試劑降解高濃度難降解有機(jī)廢水的工藝參數(shù)：主要考查H2O2投加量、反應(yīng)時間等因素對Fenton試劑法去除廢水中的有機(jī)物的影響，并得出最佳反應(yīng)條件。通過正交試驗考查水樣Fe/C質(zhì)量比、pH值、H2O2投加量三個主要因素對微電解-Fenton氧化處理效果的綜合影響。實驗設(shè)計鐵炭微電解工藝設(shè)計Fenton氧化工藝設(shè)計工藝流程圖測定方法測定所需儀器測定所需藥品鐵炭微電解工藝設(shè)計取一定量（200mL）的經(jīng)過稀釋后(200倍)的煤焦油廢水于燒杯中，測定其pH值，再加入一定的經(jīng)過處理后的活性炭和鐵屑，用玻棒攪拌混合后在室溫條件下反應(yīng)一定的時間，然后取水樣的上清液，測定其CODcr濃度，通過分析實驗前后的水質(zhì)變化，考察鐵炭質(zhì)量比、反應(yīng)時間等對鐵炭微電解處理酚醛樹脂廢水的影響，綜合考慮后確定鐵炭微電解法的最佳工藝參數(shù)。Fenton氧化工藝設(shè)計取一定量（200mL）經(jīng)過鐵炭微電解法處理后的廢水于燒杯中，一邊攪拌一邊加入適當(dāng)劑量的過氧化氫溶液，水樣中便形成Fenton氧化體系。在室溫條件下反應(yīng)一定的時間后，取處理后的水樣的上清液，測定其pH和CODcr的濃度，通過分析實驗前后的水質(zhì)變化，考察過氧化氫的投加量、反應(yīng)時間等因素在Fenton試劑氧化處理廢水中對去除有機(jī)物的影響，綜合考慮后確定Fenton試劑氧化的最佳反應(yīng)條件。工藝流程圖測定方法待測指標(biāo)測定方法標(biāo)準(zhǔn)pH玻璃電極法GB6920-86CODcr重鉻酸鹽法GB11914-89測定所需儀器儀器設(shè)備及型號廠家用途電子分析天平上海電子天平儀器有限公司稱量藥品101A-2E電熱鼓風(fēng)干燥箱上海實驗儀器廠有限公司烘干藥品pHS-3C型酸度計上海精密科學(xué)儀器有限公司測pH值電子萬用爐220V-AC-1000W天津市泰斯特儀器有限公司加熱測定所需藥品化學(xué)試劑純度化學(xué)試劑純度鹽酸AR分析純氫氧化鈉AR分析純硫酸AR分析純1,10菲繞啉AR分析純硫酸銀AR分析純硫酸亞鐵銨AR分析純重鉻酸鉀AR分析純鄰苯二甲酸氫鉀AR分析純實驗結(jié)果與討論

不同鐵炭比對CODcr去除率的影響

不同PH對CODcr去除率的影響停留時間對微電解去除CODcr的影響不同H2O2投加量對CODcr去除率的影響停留時間對Fenton氧化去除CODcr的影響Fe/C質(zhì)量比、pH值、H2O2投加量三個主要因素對微電解-Fenton氧化處理效果的綜合影響

不同鐵炭比對CODcr去除率的影響

取200mL水樣，按照Fe/C質(zhì)量比為10:1，5:1，1:1，1:5，1:10的比例分別加入1g碳和對應(yīng)質(zhì)量的鐵，3個小時后測定CODcr值。準(zhǔn)備另一組燒杯，不加鐵，只加炭，3個小時后測定CODcr值，兩組CODcr差即為微電解作用去除的CODcr。如下圖所示：47.1%不同鐵炭比對CODcr去除率的影響隨著Fe/C質(zhì)量比從10:1到1:10變化，CODcr的去除率先增大后減小，在1:1時，CODcr的去除率最高，達(dá)到47.1%。這種現(xiàn)象主要是由于在Fe/C質(zhì)量比偏低時，加大炭質(zhì)量的比例后，會使體系內(nèi)原電池陰極表面得以增加，所以能夠更大地提高對有機(jī)物的去除效果。當(dāng)Fe/C質(zhì)量比超過最佳值時，炭質(zhì)量的增加，會使Fe、C電極表面失去平衡，效果反而變差。不同PH對CODCr去除率的影響室溫條件下在每個燒杯中均加入200mL水樣，用HCL和NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值分別為2、3、4、5、6，加入1g碳和1g鐵，3個小時后，測定CODcr值，扣除活性炭吸附去除的CODcr，即為微電解作用去除的CODcr，如下圖所示：47.1%不同PH對CODCr去除率的影響在pH值為3時，微電解作用對CODcr的去除率最大，為47.1%。在pH值大于3并逐漸增高后，CODcr的去除率反而隨之逐漸降低。此結(jié)果很可能是因鐵炭微電解反應(yīng)在酸性富氧條件下發(fā)生反應(yīng)：O2+4H++4e-→2H2O（E0(O2)=1.23V），在低的pH值條件下，電位差大，腐蝕反應(yīng)快，有利于微電解反應(yīng)的進(jìn)行，從而提高了去除率。為減少pH值調(diào)節(jié)負(fù)荷及保證CODcr去除率，pH值調(diào)到3左右較為合適。停留時間對微電解去除CODcr的影響將水樣pH值調(diào)節(jié)至3，投加的Fe/C質(zhì)量比為1:1時，每間隔1h后，將其上清液取出測定CODcr，扣除活性炭的吸附值，CODcr的去除率最終結(jié)果如下圖所示：47.1%停留時間對微電解去除CODcr的影響由圖3可知，當(dāng)微電解反應(yīng)時間小于3小時，CODcr的去除率會隨著反應(yīng)時間的增長而提高。當(dāng)反應(yīng)時間達(dá)到3.0h后，CODcr去除率為47.1%，其后，隨著反應(yīng)時間的繼續(xù)推移，CODcr的去除率上升并不明顯，上升緩慢。這可能是因為在3小時內(nèi)，易降解物質(zhì)基本反應(yīng)完全，3小時后，鐵的腐蝕速度減緩，難降質(zhì)反應(yīng)在此條件下很難被破壞?？紤]池容及運行成本等經(jīng)濟(jì)因素，宜控制反應(yīng)時間為3.0h。

不同H2O2投加量對CODcr去除率的影響Fe/C質(zhì)量比取1:1，調(diào)節(jié)pH值為3，微電解反應(yīng)3h后，按投加量為2mL/L、3mL/L、4mL/L、5mL/L、6mL/L的H2O2，氧化反應(yīng)1h，測定CODcr值結(jié)果如下圖所示：51.7%64.9%不同H2O2投加量對CODcr去除率的影響隨著H2O2投加量的增加，CODCr的去除率也隨之增加。當(dāng)投加量超過4mL/L時，CODCr的去除率增加并不明顯。這是因為Fenton氧化過程中，發(fā)生反應(yīng)：Fe2++H2O2→Fe3++OH-+·OH在H2O2濃度較低時，增加H2O2投加量，可以增加羥基自由基·OH的產(chǎn)生量，提高有機(jī)物去除率，但是超過反應(yīng)的摩爾比時，因為微電解產(chǎn)生的Fe2+濃度一定，而Fe2+濃度控制羥基自由基·OH產(chǎn)生量，所以在增加H2O2投加量后，羥基自由基·OH的產(chǎn)生量幾乎不變，有機(jī)物去除率增加減緩。因此，H2O2的投加量適合控制在4mL/L左右。停留時間對Fenton氧化去除CODcr的影響Fe/C質(zhì)量比取1:1，水樣pH值為3，微電解反應(yīng)3h，H2O2投加量為4mL/L，反應(yīng)時間分別為0.5h、1.5h、2h、2.5h是分別取樣測定CODcr值，結(jié)果如下圖所示：37.7%37.7%停留時間對Fenton氧化去除CODcr的影響在0.5h-1h間，CODcr去除率上升迅速，從51.8%提高64.9%，1h后，處理率變化不明顯。這主要是因為Fenton氧化反應(yīng)較快，在1h內(nèi)基本反應(yīng)完全，因此，考慮到設(shè)備運行費用等經(jīng)濟(jì)因素，取反應(yīng)時間1小時為宜。Fe/C質(zhì)量比、pH值、H2O2投加量三個主要因素對微電解-Fenton氧化處理效果的綜合影響序號Fe/C質(zhì)量比pHH2O2投加量(mL/L)CODcr去除率(%)111170.3212275.2313374.3421281.3522380.0623173.0731377.1832173.4933276.5k173.2776.2372.23

k278.1076.2077.50

k375.5074.4377.13

R4.831.805.27Fe/C質(zhì)量比、pH值、H2O2投加量三個主要因素對微電解-Fenton氧化處理效果的綜合影響

H2O2投加量對微電解-Fenton氧化工藝影響最大，F(xiàn)e/C質(zhì)量比次之，最后為水樣pH值。Fe/C質(zhì)量比為1:1，pH值為2，H2O2投加量為4mL/L時處理效率最高。這是由于pH值為2時CODcr去除率為81.3%與pH值在3為80.0%時接近，測定可生化指數(shù)B/C為0.32，達(dá)到生化處理要求，因此，調(diào)節(jié)水樣pH值為3比較合適。綜合其他研究成果：廢水類型微電解最佳參數(shù)FentonCODcr去除率/%處理前后B/C文獻(xiàn)來源水樣pH值Fe/C質(zhì)量比反應(yīng)時間/hH2O2投加量/mL/L反應(yīng)時間/min處理前處理后煤焦油廢水31:1346081.50.130.32本文亞麻廢水31:13460600.210.80其他論文煤層氣井壓裂廢水31.53580650.150.3拉米夫定廢水32（體積比）2560760.150.52染料廢水21(體積比）10.4%30750.080.46綜合其他研究成果綜合其他研究成果，微電解-Fenton氧化工藝對于各種高濃度難降解有機(jī)廢水的處理上，CODcr去除率在60%以上，可生化指標(biāo)B/C可以提高到0.3以上。證明本工藝適用于高濃度難降解有機(jī)廢水的預(yù)處理。同時，由于各種廢水的水質(zhì)有所差異，微電解的最佳參數(shù)Fe/C質(zhì)量比、水樣pH值、反應(yīng)時間也有所不同，這可能是水質(zhì)差異，F(xiàn)e、C形成有效的微原電池數(shù)量不同，因而最佳的Fe/C質(zhì)量比也不同。Fenton氧化的最佳投藥量和反應(yīng)時間基本上變化不大，H2O2投加量在4mL/L～5mL/L左右，反應(yīng)時間在一小時左右。研究結(jié)論

1、在微電解反應(yīng)過程中，水樣的pH值調(diào)至3，F(xiàn)e/C質(zhì)量比為1:1；控制反應(yīng)時間為3h，水樣處理效果較好，CODcr去除率可達(dá)到47.1%。2、在Fenton氧化反應(yīng)過程中，投加的H2O2量控制在4mL/L左右；反應(yīng)時間定為1h，處理效果較為理想，CODcr去除率可達(dá)64.9%。3、對于三大因素：Fe/C質(zhì)量比、水樣pH值、H2O2投加量的實驗研究結(jié)果表明，對本工藝實現(xiàn)過程中起到最大影響效果的是H2O2投加量，F(xiàn)e/C質(zhì)量比次之，最后為水樣pH值。4、經(jīng)本工藝的處理后，廢水CODcr總?cè)コ?/p>