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Fenton试剂氧化法深度处理焦化废水研究
  • 作者:吴经理    来源:宜兴市海源环保设备有限公司    时间:2010-8-4    点击:4643
焦化废水属于典型的有毒的难降解有机废水,其所含有有机污染物成分复杂,在常规生化处理中不能被有效去除,出水水质很难达到地方或国家的排放标准。近年来,随着各类废水排放标准的日益严格及水位的不断攀升,工业废水回用的呼声越来越高。因此,对常规生化处理后的工业废水进行深度处理并回用已日益迫切。Fenton试剂氧化法因其反应快,易操作,处理效果好而得到研究者的重视,但尚无将其应用于焦化废水深度处理的研究报道。笔者以实际焦化废水经A²0工艺处理后的出水为研究对象,考察了Fenton试剂氧化法深度处理焦化废水的效果及影响因素。
1          材料与方法
1.1  试验用水
试验用水的某钢铁公司实际焦化废水经常规A²0工艺处理后的出水,其COD为100~340mg/L,色度为480~940倍。
1.2         试验装置
试验装置如图1所示。反应器有效容器为6L,内置加热器,搅拌器及温度计。向反应器内加入6L原水,开启搅拌及加热装置及预设温度,用0.2mol/L的硫酸调节ph,然后加入适量0.05mol/L的Fe²和0.8mol/L开始反应,间隔不同时间取样200ML,加入适量0.5mol/L的氢氧化钠溶液调节ph值至9终止反应,并置于80r/min的摇床上摇动10min,在静置30 min去上趟液进行分析。
1.3         分析项目及方法
COD:重铬酸钾法;色度:XS-1型袖珍色度仪;ph;PHS-2C型精密PH机。
2          结果与讨论
2.1              反应温度及处理效果的影响
在原水初始ph值为2.5投加量为0.4mmol/L,反应时间为6h(反应充分)的条件下,考察了不同反应温度对Fenton氧化法深度效果的影响。结果表明,当控制反应温度为30°C时,对COD的去除率为47.1%:;当温度升至40°C时,对COD的去除率,升至65.3%,当温度升至50°C以上时,对COD的去除率基本稳定在70°C左右,试验发现,过高的温度会加速分解,同事运行成本也会大大提升,因此确定适宜的反应温度为40~50°C.
2.2              PH对处理效果的影响
在反应温度为50°C,投量为8 mmol/L,投加量为0.4 mmol/L的条件下,考虑了不同初始PH值对Fenton氧化法深度处理的影响。结果表明,当原水初始PH值由2逐渐增加至6时,对COD的去除率基先升高后降低,在PH值为2.5时对COD的去除率最大,当初始PH值继续增至6以上时,对COD的去除率基本不变。因此确定适宜的初始PH值为2,5左右。
   由以上各式可知,碱性或强酸性条件均不利于Fenton氧化反应的进行,在适宜的酸性条件下可中和反应(1)产生的OH,使反应向产生OH的方向进行,利于氧化反应的进行。但当PH值过低时,会使反应(2)向右进行,消耗已产生的OH,同时还会抑制反应(3)的进行,阻碍循环利用,最终导致处理效果下降,另外,在碱性条件下,过多的OH会与Fe结合而使其失去催化活性,同样不利于氧化反应。
2.3              Fe投加量对处理效果的影响
Fe作为催化剂,在Fenton体系中起着至关重要的作用,在反应温度为50°C时,初始PH值为2,5,投加量为8mmol/L的条件下,考察了Fe投加量为Fenton氧化处理效果的影响。结果表明,当Fe投加量为零逐渐增加至1mmol/L时,对COD的去除效果最好。分析原因是:当浓度过高时,根据反应(2),其辉消耗已产生的OH,而当浓度过低时,,体系产生OH的效率则较慢,且会导致浓度变低,最终导致转化受阻,严重破坏Fenton体系链式反应的延续,从而影响Fenton体系的氧化能力。研究还发现,在Fe的最佳投加范围内,Fenton试剂氧化有机物的速率与其投加量呈正相关,因此,Fe的投加量为0.4mmol/L
2.4              投加量对处理效果的影响
在反应温度为50°C,初始PH值为2.5,Fe投加量为0.4 mmol/L,进水COD为340mg/L的条件,结果表明,随投加量的增加,对COD的去除率逐渐升高,当投加量增至8 mmol/L后,对COD的去除率逐渐趋于稳定。水的最佳投加量与进水COD浓度有关,当进水COD为110mg/L左右时,最用水投量为4mmol/L。而当进水COD为左右时,最佳谁投量为8 mmol/L。
2.5  反应时间对处理效果的影响
在实际工程应用中,反应时间是影响建设和运用的重要因素之一,较长的反应时间意味着容量大的反应器以及较多的耗材。在初始ph值为,投加量为0,4 mmol/L的条件下,分别控制反应温度为30、40、50、,考察不同反应温度下Fenton试剂氧化时COD去除效果的影响。结果表明,不管在哪种温度下,对COD去除率均随反应时间的延长,并最终趋于稳定,总体来看,Fenton氧化反应左右基本完成,反应温度的对大去除率越小或达到对大去除率的反应时间越长。综上分析,考虑经济成本,确实的反应温度(40~50°C)下,最佳反应时间2~3h
2.6  Fenton氧化法深度处理焦化废水的效果
在上述最佳运行参数下,考察了Fenton氧化法废水深度处理效果。结果表明,在试验条上,Fenton氧化法对焦化废水具有良好的深度处理。且其康水质冲击能力较强,当原水COD分108和298mg/L,色度分别为480和870倍时,可分解降至39.1、57.8 mg/L,色度分别降至21.26倍。
3                     结论
    反应温度,初始PH投加量,水投加量和反应时间对Fenton试剂法深度处理焦化废水的效果均有一定影响。在本实验中,适应的反应的条件:反应温度为40-50℃,初始Ph值为2.5,投量为0.4 mmol/L,水的投量为4~8 mmol/L,反应时间为2-3h,在上诉最佳反应条件下,当 进水COD为100~340 mg/L,色度为480-940倍时,出水COD,色度等指标均可达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T19923-2005)的要求,由此表明采用Fenton试剂氧化法深度处理焦化废水是可行和有效的。
 
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