内电解法处理麦草浆造纸中段废水技术研究.doc

同济大学博士后学位论文内电解法处理麦草浆造纸中段废水技术研究姓名：孙友勋申请学位级别：博士后专业：环境工程指导教师：赵建夫20061201 同济大学博士后出站报告化内电解的蜕热史直鹂纱锏和。同时研究结果表明，在麦草浆造纸，中段废水，内电解，催化内电解，正交试验，动态试验 同济大学博士后出站报告琹瓵 ， 同济大学博士后出站报告， 同济大学博士后出站报告制浆造纸工业的整个生产过程，包括从备料到成纸、化学品回收、纸张的加工等均需要大量的水用于输送、洗涤、分散物料及冷却设备等。虽然生产过程中也有回收、处理、再利用，但仍有大量的废水排入水体，废水中含有大量纤维素、木质素和各种化学药品，耗氧量大，造成水环境的严重污染，是污染环境的主要污染源之一。丁 同济大学博士后出站报告 同济大学博士后出站报告维的同时可实现回用。因此，这部分水对环境的影响是可以不考虑的。草浆造纸中段废水中的污染物及其对环境的危害造纸废水中主要有机氯化物包括氯仿和二嗯英。氯仿是漂白过程中生产的污染物，具有毒性与致癌作用。二嗯英是人们非常关注的氯化物，是氯化多核芳香化合物的总称。在造纸废水中其主要来源于制浆漂白过程，具有致癌性、致畸形、急性毒性、免疫毒性及生殖毒性等危害，尤其在自然环境中难以分解。碱法草浆造纸废水在酸性条件下经乙醚萃取狣浓缩器浓缩，采用气相色谱一质谱 同济大学博士后出站报告解产物，这些物质是废水毒性的主要来源。另外，由于木质素属于非极性物质，非极性有机化合物会损害细胞膜系统，并且可以通过所含的氢键吸附蛋白质，在较强的吸附作用下，将导致蛋白质失活。通常分子量小于的有机物分子可以穿过细胞壁和细胞膜，进而损害细胞物质，抑制细菌的生长。所以，不难推断出低分子的木质素衍生酚类物质是有毒的，其中又以非极性的异丁子香酚毒性最大。山东省草浆造纸工业的污染现状山东省是我国的造纸大省，造纸行业是山东省污染最为严重的行业。据此外，山东省造纸行业发展现况为：总体上企业数量多，分布广，规模小，工艺技术落后，经济实力弱；从原料和产品结构来看，原料主要采用麦草和芦苇化学制浆，少量采用进口和国内废纸制浆或进口商品木浆，基本上没有自制木浆。尽管山东省造纸行业通过近几年的结构调整，规模上已有了较大发展并开始进入良性循环的轨道，但由于受历史沿革及经济状况的影响，其总体状况变化不大， 同济大学博士后出站报告率一般在，这样排入水中的污染物浓度就很高。 同济大学博士后出站报告 同济大学博士后出站报告别白白 同济大学博士后出站报告月罩罩葱注：草浆包括芦苇浆等禾本科植物所制浆。月罩罩葱注：草浆包括芦苇浆等禾本科植物所制浆。 同济大学博士后出站报告草浆造纸中段废水的处理方法及研究进展物化法是指物理方法和化学方法以及二种方法相互结合的方法总称。主要包济方面的原因，磁分离、活性炭吸附、膜分离缟觥瓷浮、离子交明，无机高分子絮凝剂及由它复配而成的混合絮凝剂对造纸厂中段废水有 同济大学博士后出站报告生化法就是利用微生物的作用连续从污水中去除有机物。其机理概括地说有三个作用：吸附去除；微生物代谢降解；活性污泥或生物膜沉降。生化法的核心是微生物的代谢作用，即微生物以污水中的有机物为营养，在好氧或厌氧条件下对有机物进行降解，同时微生物得到增殖。 同济大学博士后出站报告厌氧处理技术是在无氧条件下，通过厌氧微生物作用将大分子有机物转化为可降解小分子有机物，其最终产物为甲烷、二氧化碳和水。由于厌氧反应消耗能艺主要以为主。#痬诵蟹延媒鑫元。 同济大学博士后出站报告锘生化法的联合处理方法 同济大学博士后出站报告和保珻和去除率分别为和；垂直折流板式厌氧污泥床化学氧化工艺处理造纸废水泛指借助于氧化性物质，例如：、骸：、。等，在一定条件下使废水污染物降解或使其化学结构发生变化，从而去除或降低其对环境污染的过程。有大量自由基参加的化学氧化处理工艺称为高级化学氧化。其可使废水中有机污染物彻底分解，是近年来备受重视的水污染治理技术。相对分子量较低的中间有机化合物，但很难彻底降解为二氧化碳等无机物。 尽管，高级化学氧化工艺在处理造纸工业废水中具有反应时间短、反应过程较容易控制、对有机物的降解无选择性等特点，但是存在着处理成本高的缺点。工艺， 同济大学博士后出站报告内电解反应器内的填料主要有两种：一种为单纯的铁刨花；另一种为铸铁屑与惰性碳颗粒缡钚蕴肌固康的混合填充体。两种填料均具有内电解反应所需的基本元素铁和碳缡频缥唤系偷腇氲缡频缥唤细叩腃在具有一定导电性的以污水为电解质的反应体系中产生电势电位差，形成无数微观与宏观原电池，由此产生的电极反应以及一系列的电化学氧化还原作用，因此，原电池电极反应以及电化学氧化还原作用改变了废水中污染物的性质和状态，从而达到净化污水的目的。其中主要存在以下几种反应。 同济大学博士后出站报告当有存在时：一钚约爸行匀芤 同济大学博后出站报告。新生态的。在一定条件下可以进一步水解生成、等络自由基，具有强烈的氧化作用。可将发色、助色基团氧化而不再显色，也可将大分子有机物分解为小分子。淀去除： 同济大学博士后出站报告能够吸附、共沉、裹挟大量的有机污染物质，从而净化污水的目的。内电解技术在工业废水处理中的应用随着化纤织物的发展，聚乙烯酸的羧甲基纤维类化学浆料、染料助剂等难 同济大学博士后出站报告农药废水成分复杂，浓度高、毒性强，对环境造成的危害较大。目前，国内外处理农药废水多采用化学混凝法、吸附法、生化法和焚烧法等，但实际处理效果较差，出水很难达标。雍文彬等人对广东省罗定农药厂的农药废水用内电解法处理进行了试验研究贸纤嘀峙芭屑涮澹渖却芰 同济大学博士后出站报告水进行处理测定，采用了铁屑内电解一絮凝法笛楸砻鳎珹去除率可大于内电解技术处理废水的特点便，而且能收到以废治废的效果。 同济大学博士后出站报告而且可以提高废水可生化性利于后续生化处理。内电解技术影响因素及研究进展通常值是一个比较关键的因素，它直接影响内电解对废水的处理效果，而且在值范围不同时，其反应的机理及产物都大不相同。一般低值条件下，因为存在大量的，会加速反应的进程，但也不是值越低越好，因为值过低会改变产物的存在状态，破坏对反应有利的铁盐絮体而使处理效果变差。因此，一般控制内电解反应值在偏酸性条件下。当然这也应根据实际废水水质 同济大学博士后出站报告内电解反应器内装填铁屑后，为强化内电解反应通常采用外加碳粒的方式，强化宏观原电池反应，提高内电解反应处理效果，同时通过外加无机碳材料还能提高填料层的空隙率、防止铁屑结块、保持良好的水力条件、延长填料的再生周 同济大学博士后出站报告进水浓度上向流废水由底部进入、上部溢出，填料层始终保持淹没状态，避免了填料层与空气的接触，避免了填料层的结块现象，但是上向流流态絮凝体、沉积物首先在底部形成并被截留，若不及时排除，容易在装置底部聚积，为此同样需要足够的气水反冲洗强度来再生填料床，如此导致反冲洗动力消耗增加，操作相对复杂化，设备连续化运行能力下降，另外，反冲气体在清洗沉积物的同时易造成铁表面氧化钝化，降低电极沉积、凝聚和氧化还原的速率，从而影响处理废水的效果和能力。 同济大学博士后出站报告由于在运行过程中产生的表面沉积物容易使电极产生钝化现象，降低了处理效果，而往铁屑中加入一些活化剂或疏松剂可以改良填料，则可有效减缓这种影响，另外对铁屑表面进行强化处理增加活化表面积也可在某种程度上解决这一问题。如磁铁粉的应用。马业英等进行了铁粉、铸铁粉、磁性铸铁粉分别处理含铬电镀废水的比较研究踊，研究发现磁性铸铁粉效果好是因为经过磁化后，铸铁粉这种结晶又多富集于颗粒的表层，当它们组成微小原电池时，电化学腐蚀作用较强，加速了铸铁粉表面物质的溶解和脱落，同时使铸铁表面得以活化，从而使铸铁表面的氧化还原作用得以顺利进行。此外，磁性铸铁粉可以产生磁场，对水有磁化作用，从而破坏溶液中各种离子周围水分子形成的“笼子”效应，加强了带电粒子与涞挠行鲎玻佣搜趸乖从慕锌。吴金义等采用铁屑高频成孔技术有效的防止了铁屑结块现象的出现船羽，这种技术是在一定的温度下把铁屑烧结成类似活性炭的具有较大比表面积的多孔结构物，其中通过具有许多通道的铁屑可使废水以较低的水头阻力流过，而多孔结构能使铁迅速溶解于酸性污水中，随着使用时间的增加，其孔隙会不断扩大，保 同济大学博士后出站报告整个反应可以在不曝气的无氧情况下进行。 同济大学博士后出站报告量、降低废水处理的建设与运行成本。条件，解决中段废水色度问题的同时，提高废水的可生化性。 同济大学博士后出站报告内电解技术处理草浆造纸中段废水可行性分析 同济大学博士后出站报告另外，内电解技术处理废水还具有以下优点：性电极则不用更换。篿研究内容 同济大学博士后出站报告因素及其水平进行系统研究，确定各因素对内电解技术预处理草浆造纸中段废水效果的影响程度并最终确定最佳运行参数。试验所用铁屑取自某机械加工厂生产下脚料，焦炭是工业焦炭。铁屑预处理用左右热碱水浸泡除去表面油渍，再用蛩峤菰除去表面铁 色度作为本研究主要考察指标。色度 ：及其水平。数值疞 疞色度倍 同济大学博士后出站报告数值色度 。由于本实验为多因素实验，根据实验设计方法，为了减少实验次数且取得较 同济大学博士后出站报告取得较有代表性的结果，拟采用多因素正交实验，对每个因素都选定三个有代表大说明该因素对去除率影响大。由表可以看出：混凝助剂的选择及其控制取一定量内电解反应器出水于簧毡校为梯度分别投加 同济大学博士后出站报告 物质，使废水得到净化。 同济大学博士后出站报告凝沉淀结果如表所示：表都石灰水乳浊液时絮凝效果 去除率最高。高。此外，加入的：将会离解产生大量的， 同济大学博士后出站报告，使反应内电解反应出水、 同济大学博士后出站报告缀蕊由于氧化性物质的不同，可以将腐蚀电极反应分为氢去极化腐蚀和氧去极化 同济大学博士后出站报告如图所示，一般认为在酸性溶液中，氢去极化过程如下： 一旷盯不论在酸性溶液还是在碱性溶液中，第二个步骤即氢离子与电子结合的电化学步骤最缓慢，其它过程对于氢去极化过程的影响不大。氢去极化腐蚀的一个特征就是与溶液的值关系很大，因为值减小，氢离子浓度增大，氢电极电位变得更大，在氢过电位不变的情况下，由于驱动力增大了，所以腐蚀速度将增大，当值增加时，情况则相反。在酸性条件下，铁的腐蚀速度较大。对于铁在电解质中活性腐蚀阳极反应的机理，比较一致的观点为，对于表面活性比较低的铁蛉廴诨蛟谡婵罩兄亟峋奶来说，一般认为其反应机理是：吸一上面三个过程可合并为：每生成一个亚铁离子，至少要经历五个步骤。首先是溶液中的水分子在 同济大学博士后出站报告籉嗳一曩嚷，暇下，则会发生如下及的反应，形成不溶性的腐蚀产物，通常我 的值有可能会设备产生腐蚀。表煌仗跫律扔隒去除效果 新生成的发生如下水解反应： R一訡去除率影响 一二郠 同济大学博士后出站报告本章小结：理效果的影响程度并最终确定最佳运行参数，研究结论如下：率可以提高，最高去除率可达。 同济大学博士后出站报告色度 对内电解反应的催化影响静态实验研究对内电解反应催化对比实验结果 一么二，汐圹， 同济大学博士后出站报告由上述数据分析可以看出，金属铜的投加可以在较大程度上提高反应的处理效率。这是因为金属催化剂是多相催化剂的一大门类。过渡金属及许多其它金属都可用作催化剂。过渡金属是有效的加氢、脱氢催化剂，尤以族金属应用较广，有的还可称为“万能”催化剂。它们可用于加氢、脱氢、氧化、异构、环化、氢解、裂解等反应。一催化内电解图原水值调节后訡去除率影响将原水值调节至酸性时，铜的催化作用明显加强，这是因为催化反应中 进而氧化铜在酸性条件下溶解，发生如下反应：氧化铜通过氧的富集而发生电子传递的过程如下：一一一当有氧气存在时，其阴极将发生如下反应：一钚约爸行匀芤 不同铜投配量对内电解催化效率的影响的对比实验采用静态烧杯实验，静态 同济大学博士后出站报告的提高不明显。避篮书吕 同济大学博士后出站报告卜催化内电解率则分别为。当有氧气存在时，其阴极将发生如下反应：一钚约爸行匀芤 同济大学博士后出站报告二，诘缃庖蛔槎杂纳热试蚍直鹞，。 同济大学博士后出站报告量为铁屑质量的。以提高。 同济大学博士后出站报告生化处理出水试验研究水平。疞色度倍 同济大学博士后出站报告注：试验用原水，为分析影响内电解处理该中段废水的主要影响因素及其水平，铁屑为已有的 同济大学博士后出站报告同的是九只烧杯中分别按所投加铁屑质量的投加金属铜。 同济大学博士后出站报告琶 同济大学博士后出站报告由此使催化内电解在色度去除方面在一定程度上得到提高。由图可以看出，原水经值调节后对和色度的去除都比较有利。当值调节至左右时，屎蜕鹊娜示锏阶畲螅珻伢去除率可达到左右，色度去除率可达到，分析其原因除了前面讲到的酸性条件利于腐蚀性原电池的机理反应外，酸性条件有利于电极反应的进行，其电极反应如下：阳极反应：阴极反应： 一 同济大学博士后出站报告韵拢却锏倍左右。 同济大学博士后出站报告 同济大学博士后出站报告曲阜市造纸厂污水处理再提高改造建议谘趸燎岸死么呋诘缃饧际踅懈脑欤羰奔，铺设曝 同济大学博士后出站报告 同济大学博士后出站报告结论利用内电解技术进行草浆造纸中段废水预处理以及对二级生化处理出水进与左右。率提高约。 佳投配量为铁屑质量的。仄绞礁奈湫F仄螅呋诘缃馍疃却鞢臼去除率略有时反而大于连续曝气时相同停留时间的色度去除率。中木质素等污染物质的去除规律进行研究，完善内电解技术处理草浆造纸中段废 同济大学博士后出站报告：李锋