为实现工业废水的达标排放,用传统的絮凝沉淀法、次氯酸钠氧化法和芬顿氧化法对废水处理效果并部理想。通过采用了铁碳微电解-内芬顿氧化法进行预处理,可以降解废水中的大部分难降解的有机物,通过一系列的氧化还原,电化学腐蚀,絮凝沉淀协同作用,将有机物开环断链变成无机物,经混凝变成不溶性盐而去除。
1、试验
1.1 原水
试验所用原水为新乡市某阻燃布生产的工业废水,废水中含有多种难生化降解的有机物和无机物,其主要水质指标见表1。
为达到预处理出水与其设计的污水处理厂进水水质要求,其水质标准见表1。
1.2 主要试剂与仪器
主要试剂:铁碳微电解填料;H2O2浓度为30%,工业纯;zhonggesuanjia、氢氧化钠、浓硫酸、硫酸亚铁铵均为分析纯试剂。
主要仪器:752紫外可见分光光度计、HACHpH计和TOC-4100分析仪。
1.3 测量方法
氨氮的测定采用纳氏试剂分光光度法,TP的测定采用钼酸铵分光光度法,COD的测定采用zhonggesuanjia法。
2、试验结果及讨论
2.1 PH值对COD和TP去除率的影响
用浓硫酸调整原水为不同的pH值,每个水样中均加入相同量的铁碳微电解填料和等量的H2O2,充入等量、等时间的空气后,静止沉淀后加等量的氢氧化钠溶液,等时间搅拌静止沉淀后取上清液测定COD、TP值,绘制COD和TP去除率与pH值的关系曲线,见表2。
由表2可见,pH值对COD和TP去除率有明显影响,在pH值为2时去除率高,随着pH值的升高,去除率明显下降。
2.2 反应时间对COD和TP去除率的影响
调节原水的pH值为2,每个水样中均加入相同量的铁碳微电解填料和等量的H2O2,充入等量的空气,分别曝气不同的时间后,加等量的氢氧化钠溶液、等时间搅拌静止沉淀后取上清液测定COD和TP值,绘制COD和TP去除率与反应时间的关系曲线,见表3。
由表3可见,反应时间在5h之内,COD和TP的去除率上升较快,随着反应时间增加,去除率上升得比较缓慢。这主要是由于反应速度的降低。整个反应的前期主要是Fe2+催化芬顿试剂反应,反应速度很快,随着反应的进行,H2O2的不断消耗而逐渐减少到停止类芬顿反应,另外HRT过长不利于工程应用。因此,HRT确定在5h较为合适。
2.3 H2O2投加量对COD和TP去除率的影响
调节原水的pH值为2,每个水样中均加入相同量的铁碳微电解填料和不同量的H2O2,充入等量、等时间的空气,反应5h后,加等量的氢氧化钠溶液、等时间搅拌静止沉淀后,取上清液测定COD和TP值,绘制COD和TP去除率与H2O2投加量的关系曲线,见表4。
由表4可见,随着H2O2加入量的增加,去除率也随着增大,H2O2的投加量与COD、氨氮的去除率成正比关系。增加到6‰,COD、氨氮的去除率上升缓慢。主要是因为反应过程中•OH的产生量受H2O2投加量的直接影响,初体系中,•OH的数量是随着H2O2投加量的增加而增加,并且全部参与了对有机物的反应,致使COD和TP的去除率也随之增大,去除效果比较明显。当H2O2投加量大于6‰时,随着H2O2投加量的增加,新生Fe2+的量不足以完成对H2O2的催化作用,生成•OH数量的减少,同时也导致了一部分H2O2的无效分解,释放出了O2,致使COD和TP的去除率也随之减小。
2.4 铁碳微电解填料填充量对COD和TP去除率的影响
调节原水的pH为2,每个水样中均加入等量的H2O2,充入等量、等时间的空气,反应完成后,加等量的氢氧化钠溶液,等时间搅拌静止沉淀后取上清液测定COD和TP值,绘制COD和TP去除率与铁碳微电解填料填充量的关系曲线。
随着铁碳微电解填料填充量的增加,COD和TP去除率也随着增大,达到一个高值后,COD和TP的去除率不但不增加反而有所下降,其主要原因在H2O2浓度适宜时,有效消耗H2O2的量增加,产生的•OH量也增加,有更多的有效成分氧化有机物。当铁碳微电解填料填充量增加到80%时,相应FeO+的数量也随之增加,FeO+的大量存在快速消耗了H2O2生成Fe2+和碱,造成H2O2的有效利用率减少,•OH自由基的数量也随之减少[6],致使对COD和TP的去除率下降。
3、结论
通过正交试验以及单因素考察,对微电解-内芬顿试剂预处理处理阻燃布生产废水进行了研究,得出结论如下。
(1)铁碳微电解-内芬顿佳运行工艺条件为pH值2~3,反应时间5h,H2O2投加量为6‰,铁碳填料填充体积比为40%,曝气量为60L/min,在此反应条件下,废水COD去除率达到了74%,TP的去除率达到了85%。
(2)通过此法预处理阻燃布生产废水,达到了预期目的,可有效去除了废水中毒性有机磷阻燃剂对生化的抑制,改善了后续生化处理条件,满足了生化进水水质指标,同时也提高了废水的可生化性。
(3)铁碳微电解-内芬顿氧化法处理阻燃布生产废水,比单一的应用铁碳电解法和芬顿氧化法效果优越,此方法操作简单,运行流程短,设备需耐酸材料加工,在运行过程中需补加铁碳填料来补充流失的铁。铁碳微电解-内芬顿氧化法是一种很好的废水处理技术,用于高难度化工废水处理上必将具有广阔的前景。