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    Fenton試劑氧化法深度處理焦化廢水研究
    • 作者:吳經(jīng)理    來(lái)源:宜興市海源環(huán)保設備有限公司    時(shí)間:2010/8/4    點(diǎn)擊:12827
    焦化廢水屬于典型的有毒的難降解有機廢水,其所含有有機污染物成分復雜,在常規生化處理中不能被有效去除,出水水質(zhì)很難達到地方或國家的排放標準。近年來(lái),隨著(zhù)各類(lèi)廢水排放標準的日益嚴格及水位的不斷攀升,工業(yè)廢水回用的呼聲越來(lái)越高。因此,對常規生化處理后的工業(yè)廢水進(jìn)行深度處理并回用已日益迫切。Fenton試劑氧化法因其反應快,易操作,處理效果好而得到研究者的重視,但尚無(wú)將其應用于焦化廢水深度處理的研究報道。筆者以實(shí)際焦化廢水經(jīng)A²0工藝處理后的出水為研究對象,考察了Fenton試劑氧化法深度處理焦化廢水的效果及影響因素。
    1          材料與方法
    1.1  試驗用水
    試驗用水的某鋼鐵公司實(shí)際焦化廢水經(jīng)常規A²0工藝處理后的出水,其COD為100~340mg/L,色度為480~940倍。
    1.2         試驗裝置
    試驗裝置如圖1所示。反應器有效容器為6L,內置加熱器,攪拌器及溫度計。向反應器內加入6L原水,開(kāi)啟攪拌及加熱裝置及預設溫度,用0.2mol/L的硫酸調節ph,然后加入適量0.05mol/L的Fe²和0.8mol/L開(kāi)始反應,間隔不同時(shí)間取樣200ML,加入適量0.5mol/L的氫氧化鈉溶液調節ph值至9終止反應,并置于80r/min的搖床上搖動(dòng)10min,在靜置30 min去上趟液進(jìn)行分析。
    1.3         分析項目及方法
    COD:重鉻酸鉀法;色度:XS-1型袖珍色度儀;ph;PHS-2C型精密PH機。
    2          結果與討論
    2.1              反應溫度及處理效果的影響
    在原水初始ph值為2.5投加量為0.4mmol/L,反應時(shí)間為6h(反應充分)的條件下,考察了不同反應溫度對Fenton氧化法深度效果的影響。結果表明,當控制反應溫度為30°C時(shí),對COD的去除率為47.1%:;當溫度升至40°C時(shí),對COD的去除率,升至65.3%,當溫度升至50°C以上時(shí),對COD的去除率基本穩定在70°C左右,試驗發(fā)現,過(guò)高的溫度會(huì )加速分解,同事運行成本也會(huì )大大提升,因此確定適宜的反應溫度為40~50°C.
    2.2              PH對處理效果的影響
    在反應溫度為50°C,投量為8 mmol/L,投加量為0.4 mmol/L的條件下,考慮了不同初始PH值對Fenton氧化法深度處理的影響。結果表明,當原水初始PH值由2逐漸增加至6時(shí),對COD的去除率基先升高后降低,在PH值為2.5時(shí)對COD的去除率最大,當初始PH值繼續增至6以上時(shí),對COD的去除率基本不變。因此確定適宜的初始PH值為2,5左右。
       由以上各式可知,堿性或強酸性條件均不利于Fenton氧化反應的進(jìn)行,在適宜的酸性條件下可中和反應(1)產(chǎn)生的OH,使反應向產(chǎn)生OH的方向進(jìn)行,利于氧化反應的進(jìn)行。但當PH值過(guò)低時(shí),會(huì )使反應(2)向右進(jìn)行,消耗已產(chǎn)生的OH,同時(shí)還會(huì )抑制反應(3)的進(jìn)行,阻礙循環(huán)利用,最終導致處理效果下降,另外,在堿性條件下,過(guò)多的OH會(huì )與Fe結合而使其失去催化活性,同樣不利于氧化反應。
    2.3              Fe投加量對處理效果的影響
    Fe作為催化劑,在Fenton體系中起著(zhù)至關(guān)重要的作用,在反應溫度為50°C時(shí),初始PH值為2,5,投加量為8mmol/L的條件下,考察了Fe投加量為Fenton氧化處理效果的影響。結果表明,當Fe投加量為零逐漸增加至1mmol/L時(shí),對COD的去除效果最好。分析原因是:當濃度過(guò)高時(shí),根據反應(2),其輝消耗已產(chǎn)生的OH,而當濃度過(guò)低時(shí),,體系產(chǎn)生OH的效率則較慢,且會(huì )導致濃度變低,最終導致轉化受阻,嚴重破壞Fenton體系鏈式反應的延續,從而影響Fenton體系的氧化能力。研究還發(fā)現,在Fe的最佳投加范圍內,Fenton試劑氧化有機物的速率與其投加量呈正相關(guān),因此,Fe的投加量為0.4mmol/L
    2.4              投加量對處理效果的影響
    在反應溫度為50°C,初始PH值為2.5,Fe投加量為0.4 mmol/L,進(jìn)水COD為340mg/L的條件,結果表明,隨投加量的增加,對COD的去除率逐漸升高,當投加量增至8 mmol/L后,對COD的去除率逐漸趨于穩定。水的最佳投加量與進(jìn)水COD濃度有關(guān),當進(jìn)水COD為110mg/L左右時(shí),最用水投量為4mmol/L。而當進(jìn)水COD為左右時(shí),最佳誰(shuí)投量為8 mmol/L。
    2.5  反應時(shí)間對處理效果的影響
    在實(shí)際工程應用中,反應時(shí)間是影響建設和運用的重要因素之一,較長(cháng)的反應時(shí)間意味著(zhù)容量大的反應器以及較多的耗材。在初始ph值為,投加量為0,4 mmol/L的條件下,分別控制反應溫度為30、40、50、,考察不同反應溫度下Fenton試劑氧化時(shí)COD去除效果的影響。結果表明,不管在哪種溫度下,對COD去除率均隨反應時(shí)間的延長(cháng),并最終趨于穩定,總體來(lái)看,Fenton氧化反應左右基本完成,反應溫度的對大去除率越小或達到對大去除率的反應時(shí)間越長(cháng)。綜上分析,考慮經(jīng)濟成本,確實(shí)的反應溫度(40~50°C)下,最佳反應時(shí)間2~3h
    2.6  Fenton氧化法深度處理焦化廢水的效果
    在上述最佳運行參數下,考察了Fenton氧化法廢水深度處理效果。結果表明,在試驗條上,Fenton氧化法對焦化廢水具有良好的深度處理。且其康水質(zhì)沖擊能力較強,當原水COD分108和298mg/L,色度分別為480和870倍時(shí),可分解降至39.1、57.8 mg/L,色度分別降至21.26倍。
    3                     結論
        反應溫度,初始PH投加量,水投加量和反應時(shí)間對Fenton試劑法深度處理焦化廢水的效果均有一定影響。在本實(shí)驗中,適應的反應的條件:反應溫度為40-50℃,初始Ph值為2.5,投量為0.4 mmol/L,水的投量為4~8 mmol/L,反應時(shí)間為2-3h,在上訴最佳反應條件下,當 進(jìn)水COD為100~340 mg/L,色度為480-940倍時(shí),出水COD,色度等指標均可達到《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》(GB/T19923-2005)的要求,由此表明采用Fenton試劑氧化法深度處理焦化廢水是可行和有效的。
     
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