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活性炭协同Fenton氧化处理兰炭废水生化出水的研究
作者:管理员    发布于:2017-11-01 09:11:28    文字:【】【】【

  兰炭废水是煤在中低温(约700°C)干馏过程中产生的,废水特性与焦化废水基本相同,其中含有大量以酚为主的难降解的有机污染物,如萘、吡啶、喹啉、蒽等芳香化合物和稠环芳烃化合物等,这些物质会对人类、水产及农作物造成极大的危害。国内现有的处理方式主要是生化法一活性污泥法,此法虽然处理成本低,工艺成熟,但受许多条件的限制,因此,即使其大限度的发挥作用,也很难使出水的COD、色度等到达国家污水综合排放标准,因此如何进行有效的后续处理成为废水处理的关键。现有的深度处理技术有混凝沉淀法、吸附法、湿式氧化法以及反渗透技术等,但均存在一些不足,如会产生二次污染或者处理费用高、操作运行困难等,因此在不同程度上限制了其工业化的应用。Fenton法是一种氧化技术,产生的羟基自由基能深度处理难降解有机物,近年来,此法在废水处理中的应用已成为研究热点之一。但是,在一些情况下,单纯使用Fenton试剂氧化,H2O2的利用率不高,增加了处理成本,而且很难使出水达到一级排放标准。因此,出现了很多用Fenton氧化与其他方法相结合的方式处理废水的报道。文章使用活性炭协同Fenton试剂处理兰炭废水生化出水,以期对兰炭废水深度处理的工业化提供技术支持。

  由关系可以看出:随着Fe2+的增加COD去除率逐渐增大,COD值低可达80左右,达到国家一级排放标准。但当Fe2+增加到一定程度后,再增加Fe2+的量时,COD去除率反而会出现下降的趋势。这是因为,Fe2+的投加量小,不利于初始时。OH的产生;然而如果催化剂Fe2+的量过高,初始时便与H2O2迅速反应产生大量的。OH,部分。OH未来得及与有机物反应便发生湮灭;另一方面是因为在体系中存在着以下反应:Fe2++H2O2―Fe3++.OH+OH-和Fe2++-OH―Fe3++OH-由于Fe2+与-OH作用而使-OH浓度降低,导致处理效率下降。另外,Fe2+的大量加入会增加废水后续处理的难度。因此在后续研究中选用硫酸亚铁的量为0.2g/L.王颖(1986-),女,陕西西安人,硕士,主要从事水处理方面的研究。

  不同硫酸亚铁投加量对去除效果的影响2.4反应时间对COD去除率的影响H2O2,0.02g硫酸亚铁,0.3g活性炭,常温下振荡30min,考察不同反应时间对COD去除效果的影响,关系曲线如所示。

  由可知,COD去除率随着反应时间的增长而增大。30min以内去除率的变化幅度较大,30 min之后去除率随时间的变化幅度很小。综合考虑经济性和处理效果选定反应时间为30min. H2O2,0.02g硫酸亚铁,0.3g活性炭,常温下振荡30min,考察不同pH对COD去除效果的影响,关系曲线如所示。

  2.3氧化剂H2O2的量对去除效果的影响取100mL水样于250mL的锥形瓶中,用H2SO4调节水样的pH为4,加入不同量H2O2,0.02g硫酸亚铁,0.3g活性炭,常温下振荡30min,考察不同氧化剂用量对COD去除效果的影响,关系曲线如所示。

  由可知,随着H2O2投加量的增加,兰炭废水COD去除率快速增加,但当H2O2投加量达到0.24mL以后,COD去除率出现下降趋势。这可能是因为在H2O2质量浓度较低时增加H2O2投加量,生成的。OH量增加,使得兰炭废水COD去除率会迅速提高;而在H2O2投加量较大时,较高质量浓度的H2O2―方面会造成其自身分解反应加剧,另一方面H2O2本身能清除。OH:H2O2.OH―HO2.+H2O.此外,H2O2浓度过高,还会将Fe2+氧化成Fe3+,而使氧化在Fe3+的催化下进行,降低了。OH的产生效率。从而使去除能力降低。再之,过量的H2O2会对COD的测定造成影响,从而使COD的测定降低。

  pH对COD去除率的影响由可知,pH在34之间时COD去除率较大,而当pH较低或较高时COD去除率都会迅速下降,结果基本与报道相一致阻;而当pH较高时,不仅抑制。OH的产生,而且使溶液中的Fe2+和Fe3+以氢氧化物的形式沉淀而失去催化能力,同时较高的pH会使H2O2产生无效分解,降低其利用率。从而使催化效率降低,去除效果变差。综合考虑经济性和去除效果,选择pH为4. 2.6活性炭用量对COD去除率的影响取100mL水样于250mL的锥形瓶中,用H2SO4调节水样的pH为4,加入不同量活性炭,0.24常温下振荡30min,考察活性炭投加量对COD去除效果的影响,关系曲线如所示。

  活性炭用量对去除效果的影响反应时间对COD去除率的影响如可知,活性炭投加量越大,COD去除率越好。但增加的幅度有所不同,开始当活性炭用量由00.3g时,COD去除率增加较快,而当活性炭用量从0.3g继续增加时COD去除率虽有所增加但增加的相当缓慢。因此选定活性炭投加量为0.3g.(下转第107页)好、无毒、无公害、无腐蚀、安全隐患小的新型萃取剂。

  2.3热解法含油污泥热解是一种新兴的能量回收型处理技术。原理主要是通过催化剂的作用,在无氧、微正压、250500°C条件下,将含油污泥中的油分通过蒸馏、热分解等过程加以转化、分离和回收。其过程主要是将含油污泥在绝氧条件下高温加热,原油轻组分与水分受热首先蒸发出来,不能蒸发的原油重组分通过热分解作用转化为轻组分,再以气态形式从土壤蒸发出来,从而实现原油与泥砂分离的目的。这一过程产生的气相经冷却后形成三种相态物质,气相以氢气、甲烷、一氧化碳等为主;液相以汽柴油、石蜡烃和水为主;固相为泥砂与残炭。泥砂与残炭对环境无害,可以排放。含油污泥的其特点是处理彻底,可回收部分能源,是能量净输出过程。自从1999年8月套污泥低温热解制油工业化装置在澳大利亚成功运行以来,国外炼油厂开发了多种热解工艺,主要有HEUER等开发的低温热解-冷凝工艺,KREBS和GEORY利用锅炉废热干燥含油泥饼的专利技术以及TermTeeh热解工艺。邵立明等对污水污泥进行低温热解研究,进行间歇操作,并对相关参数进行了优化。

  热解法虽然优点很多,但是因为其设备投资大、技术要求高,目前国内对含油污泥的热解技术研究并不充分,因此在实际的油田和炼油厂的含油污泥热解应用较少。

  2.4超声法由于超声波具有无污染、无排放、能耗低等优点,成为国内研究振动破乳技术的热点研究方向之一。许多研究者通过超声波作用于不同的乳化油的研究得出超声波的声强对污油脱水量有直接影响,声强应控制在临界阀值以下,处理不同性质的油有不同的佳频率、辐照时间、温度和沉降时间。

  含油污泥的超声脱油主要应用超声的两种作用:(1)机械振动作用:超声使受辐照的液体介质高速振动,并形成强大的湍流;由于污泥中污油、无机固体和水三相的密度不同,使三相之间相对位移,三相之间的界面形成高速摩擦,把油和泥分离。同时振动也使分离后的污油颗粒互相碰撞,由于碰撞的速度高,污油颗粒能迅速的克服界面张力,从而凝聚;(2)声空化作用:声空化,特别是油泥界面间的空化可以迅速分离油和无机固体。同时声空化还可以产生强大的射流和高温高压,超声空化所造成的微射流可达到每小时400km,即射流束以近乎固体所不能承受的力冲击固体表面,这样在固体的表面发生腐蚀作用,这种冲击波在不足4x10-8s的时间内消失,产生压强可达到3x108N/m2,同时伴有103K的高温,可以分散聚集在一起的污泥,把污染物从污泥表面剥离。高温高压可以降低污油与无机固体间的粘附应力,而射流产生强大的摩擦减小油层厚度。同时声空化也可以性的降低污油粘度,从而降低油与无机固体的粘附应力。

  超声波在一定的频率范围内引起破乳,但声强超过一定值后也可产生乳化,这一现象都未给出明确的解释。超声技术主要可以利用声场有效地分离油份与污泥,终达到污泥减量化的目的。

  2.5冷冻熔融法冷冻熔融法是为了提高污泥沉淀性能和脱水性能而是使用的预处理方法,用于寒冷地区的污泥处理非常有效。冻结熔融法在含油污泥冷冻后,利用水与油份不同的凝结温度,在冷冻的情况下水产生的冰格固体颗粒分离含油污泥中的油份。固体的生物性质污泥一旦冷冻到-20C以后再熔融,因为温度大幅度变化,使胶体稳凝聚且细胞膜破裂,细胞内部水分得到游离,从而提高了污泥的沉淀性能提高脱水性,而且由于胶体的凝集,使得油份更好的去除。该方式改变了含油污泥中各组分的性质,但是在热带地区以及非寒冷地区的污泥处置则能耗较高,而且冻结温度,时间,解冻速度和温度工艺参数的影响国内研究并不充分,所以目前难以使用和大范围推广。

  3结束语文章重点介绍了国内外常用的含油污泥处理方式如:化学法、萃取法、超声法,也涉及较为新型的处理方式如:热解法和冷冻熔融法。从以上处理技术的介绍中可以看出含油污泥除油脱水处理技术多种多样,而每种方式都有其自身的特点以及适用于不同性质的含油污泥处理,由于含油污泥的成分复杂、各种物质的含量变化较大,没有一种处理方式是能够处理所有类型的含油污泥,对含油污泥进行分级处理以及对处理方法进行分级是今后研究的主要方向。

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