（环境工程专业论文）酒精废水厌氧消化液的处理研究.pdf

摘要 摘要 本研究以河南南阳酒精厂酒精废水厌氧消化液为对象，采用预曝气一化学 混凝一s b r 一物化后处理的工艺进行了处理研究。酒精废水厌氧消化液含有高浓 度有机物、悬浮物和氨氮，并含有大量难降解有机物。其c o d4 5 0 0 6 0 0 0 m g l ，b o d s1 8 0 0 2 6 0 0 m g l ，s s1 5 0 0 - - - 2 6 0 0 m g l ，n h 。一n3 0 0 - - - - 6 0 0 m g l 。 本研究内容主要包括：( 1 ) 预曝气一化学混凝处理试验研究；( 2 ) s b r 法生物处理 研究；( 3 ) 化学混凝和f e n t o n 试剂催化氧化处理试验研究；( 4 ) 处理过程中污 染物转化降解规律研究。研究结果表明： ( 1 ) 采用预曝气一化学混凝一s b r 一后处理的组合工艺处理酒精废水厌氧消化 液，总的c o o 和b o d 。去除率达到9 5 以上，总的s s 、n h 。一n 去除率分别达到9 9 和9 8 以上，该工艺在技术上可行，经济上合理； ( 2 ) 在预曝气6 h 和投加l o o m g lf e c l 。化学混凝沉淀的预处理条件下，可 去除厌氧消化液8 0 以上的悬浮物和2 5 左右的c o d ； ( 3 ) 对预曝气一化学混凝出水进行s b r 生化试验研究，当以去除有机物为 目的时，s b r 的充水比为0 3 ，在污泥负荷0 1 8k g b o d 。k g m l s s d 条件下， s b r 处理出水c o d6 0 0 , 、- 7 0 0 m g l ，b o d 。6 0 l o o m g l ，氨氮小于l o m g l ，去除 率分别为8 3 ，9 5 和9 8 ； 当以生物脱氮和去除有机物为目的时，在碳源充足，s b r 充水比为0 3 5 ， 缺氧时间3 h 以及污泥负荷0 2 9k g b o d 。k g m l s s d 条件下，s b r 处理出水c o d 6 0 0 - 、一, 6 5 0 m g l ，b o d 。6 0 - - l o o m g l ，氨氮小于l o m g l ，总氮约2 1 0 m g l ，去除 率分别为8 5 ，9 5 ，9 8 和6 0 ： ( 4 ) s b r 生化处理出水的8 c 值为o 1 2 ，但c o d 仍高达6 0 0 m g l 以上，主 要成分为残存的难降解有机物，对其进行了化学混凝和f e n t o n 试剂催化氧化 两种方法的深度处理研究。试验结果表明，f e n t o n 试剂在p h 值3 左右，f e s 0 4 和h ：o ：投加量分别为4 5 0 m g l 和3 0 0 m g l 条件下，其出水c o d2 0 0 ，- - 2 5 0 m g 1 、 b o d 。 6 0 m g l ，色度1 5 2 5 倍，处理效果明显优于化学混凝方法； ( 5 ) 应用g c - m s 技术对消化液在处理过程中污染物迁移和降解规律的研究 表明：酒精废水厌氧消化液主要由苯酚类、酸类、吲哚类等化合物组成；经预 曝气一化学混凝一s b r 生化处理后，出水中主要以脂肪烃和醇类化合物为主；经 摘要 f e n t o n 试剂催化氧化处理后的出水中主要以醇类和醛类等小分子化合物为主， 有机物数量和种类大幅度减少，表明f e n t o n 试剂对于难降解有机物有较好的 去除效果。 关键词：酒精废水厌氧消化液，预曝气，混凝，s b r ，生物脱氮，f e n t o n 试 剂，g c m s i i a b s t r a c t a b s t r a c t p r e - a e r a t i o n ，c o a g u l a t i o n ，s b r , p h y s i c o c h e m i c a lt r e a t m e n tp r o c e s s w a s c o n d u c t e df o ra n a e r o b i cd i g e s t i o ne f f l u e n to fa l c o h o lw a s t e w a t e ri nn a n y a n ga l c o h o l p l a n t ，h e n a np r o v i n c e a n a e r o b i cd i g e s t i o ne f f l u e n to fa l c o h o lw a s t e w a t e rw a sak i n d o fh i g ho r g a n i cw a s t e w a t e rw i t hh i g hs s ，n h 3 一na n dr e f r a c t o r yo r g a n i c s a n di t s c o d ，b o d 5 ，s s ， a n dn h 3 - nw e r e 4 5 0 0 - - - 6 0 0 0 m g l ， 18 0 0 - - - 2 6 0 0 m g l ， 15 0 肚2 6 0 0 m g la n d3 0 0 6 0 0 m g lr e s p e c t i v e l y t h es t u d i e si n c l u d e d ：( 1 ) s t u d yo n t h et r e a t m e n to fp r e a e r a t i o na n dc o a g u l a t i o n ；( 2 ) s t u d yo nt h eb i o l o g i c a lr e m o v a lo f n i t r o g e na n do r g a n i c si ns b r ；( 3 ) s t u d yo nt h ee f f l u e n to fs b rb yc o a g u l a t i o na n d f e n t o nr e a c t i o n ；( 4 ) s t u d yo nt h el a wo ft r a n s f e r r i n ga n dd e g r a d i n go ft h ep o l l u t a n t s t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t si n d i c a t e da sf o l l o w s ( 1 ) t h et o t a lr e m o v a le f f i c i e n c yo fc o d ，b o d 5s s ，a n dn h 3 - nt h r o u g ht h e w h o l ep r o c e s sw a sa b o v e9 5 ，9 5 ，9 9 ，a n d9 8 r e s p e c t i v e l y t e c h n o l o g i c a l l y a n de c o n o m i c a l l yi tw a sf e a s i b l et ot r e a ta n a e r o b i cd i g e s t i o ne f f l u e n to fa l c o h o l w a s t e w a t e rw i t hp r e - a e r a t i o n ，c o a g u l a t i o n ，s b r ，p h y s i c c h e m i c a lp r o c e s s ； ( 2 ) w h e n t h ep r e a e r a t i o nt i m ew a s6 ha sw e l la st h ed o s a g eo ff e c bw a s1 0 0 m e r l e ，s sa n dc o do fa n a e r o b i cd i g e s t i o ne f f l u e n tw e r er e m o v e db y8 0 a n d2 5 r e s p e c t i v e l y ( 3 ) t h ee f f l u e n to fp r e a e r a t i o na n dc o a g u l a t i o nw a sc o n d u c t e db i o l o g i c a l l yb y s b r a i m e da tt h er e m o v a lo fo r g a n i c sa sw e l la st h es l u d g el o a d i n gw a s0 18 k g b o d 4 k g m l s s d ，a n dt h er a t i oo fw a t e rf i l l i n gi ns b r w a s0 3 ，t h ee f f l u e n to f c o d ，b o d sa n dn h 3 - nw e r e6 0 0 - - - 7 0 0m g l6 0 - - - 1 0 0m g la n dl e s s 10m g l r e s p e c t i v e l ya n dt h ec o r r e s p o n d i n gr e l r l o v a le f f i c i e n c yw a s8 3 ，9 5 a n d9 8 r e s p e c t i v e l y a i m e da tr e m o v i n go r g a n i c sa n dn i t r o g e nw i t he n o u g hc a r b o ns o u r c ea n d3 ho f a n o x i ct i m ea sw e l la st h es l u d g el o a d i n gw a s0 2 9k g b o d s k g m l s s d ，t h er a t i oo f w a t e rf i l l i n gi ns b rw a s0 3 5 ，t h ee f f l u e n to fc o d ，b o d s ，n i - 1 3 - na n dt o t a ln i t r o g e n w e r e6 0 0 n 7 0 0m g l ，6 0 - - - 10 0m g l , l e s s10 m g la n d2 10m g lr e s p e c t i v e l ya n dt h e c o r r e s p o n d i n gr e m o v a le f f i c i e n c yw a s8 5 ，9 5 ，9 8 a n d6 0 r e s p e c t i v e l y i i i a b s t r a c t ( 4 ) t h er a t i oo fb ca n dc o do f t h ee f f l u e n tf r o ms b rw a so 12a n d h i g h e r 6 0 0m e d lr e s p e c t i v e l y c o a g u l a t i o na n df e n t o nr e a g e n tw e r eu s e dt ot h ea d v a n c e d t r e a t m e n to nt h em a i nr e f r a c t o r yp o l l u t a n t s t h er e s u l ts h o w e dt h a tw h e nt h ep ho f f e n t o nr e a g e n tw a s3a sw e l la st h ed o s a g eo ff e s 0 4a n dh 2 0 2w a s 4 5 0m e d t , a n d 3 0 0m g lr e s p e c t i v e l y ，t h ec o do ft h ee f f l u e n tw a s2 0 0 , 一2 5 0 m g l ，t h eb o d 5o ft h e e f f l u e n tw a sl e s s6 0 m g l ，a n dt h ec o l o r i t yw a s15 - - 2 5u n i t s t h er e m o v a le f f i c i e n c y w a ss u p e r i o rt ot h ec o a g u l m i o np r o c e s s ( 5 ) s t u d yo nt h el a wo ft r a n s f e r r i n ga n dd e g r a d i n go ft h ep o l l u t a n t si nt h e a n a e r o b i cd i g e s t i o n 。e f f l u e n tb yg c - m st e c h n o l o g ys h o w e dt h a tt h ea n a e r o b i c d i g e s t i o ne f f l u e n tw a sm a i n l yc o m p o s e do fp h e n o l s ，a c i d sa n di n d o l e se t ca n d a l i p h a t i ch y d r o c a r b o na n da l c o h o lw e r et h em a i nc o m p o u n d sa f t e rp r e a e r a t i o na n d s b rt r e a t m e n t a n da f t e rf e n t o nr e a c t i o nt h el e f tc o m p o u n d sw e r ec o m p o s e do f s m a l lm o l e c u l a ra l c o h o l sa n dm d e h y d e sa sw e l la st h eq u a n t i t i e sa n dt h es p e c i e so f t h eo r g a n i c sd e c r e a s e dd r a m a t i c a l l y k e yw o r d s ：a n a e r o b i cd i g e s t i o ne f f l u e n to f a l c o h o lw a s t e w a t e r ，p r e a e r a t i o n ， c o a g u l a t i o n ，s b r ，b i o l o g i c a ln i t r o g e nr e m o v a l ，f e n t o nr e a g e n t ，g c m s i v 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：) 虱小没 ：z 0 0 5 - 年3 月1 2 - 日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：彳多泣 学位论文作者签名：夕司_ 、泛 伊r 年弓只，7e t硝年3 只| 易侣 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均己在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名：j 司小泌 心年3 月j 日 第1 章引言 第1 章引言 1 课题背景 1 1 酒精生产工艺及酒精废水来源和特征 1 1 1 酒精工业生产概况 酒精作为一种饮料和化学工业原料越来越受到人们的重视，特别是作为清 洁燃料在近二十年取得了长足的发展。世界酒精产量的2 3 用于燃料，而我国 于2 0 0 0 年9 月正式批准在国内发展燃料酒精的试点，酒精成为最有希望全部 或部分替代石油的可再生资源。1 9 9 8 年世界酒精总产量达到2 5 0 0 万t ，几个 主要生产国的产量如下：巴西1 0 8 0 万t ，美国5 1 0 万t ，中国3 0 0 万t 和独联 体2 0 0 万t 。上述几个国家的产量占世界总产量的8 3 8 ，其中仅美国和巴西 的产量加起来就占世界总产量的6 3 7 【l 】。到目前为止，我国酒精生产企业 ( 包括车间) 已达9 0 0 多个，遍布各省、市、自治区( 除西藏外) ，其中以山 东、四i | 为最多。 1 1 2 酒精的分类 酒精是一种无色透明的可燃性液体，分子式c 5 h 。o h 。根据不同的分类方法 可以把酒精分为几类： 1 1 2 1 按不同生产方式可分为发酵酒精和合成酒精 发酵酒精占绝对优势，世界酒精的9 3 为发酵法生产的。其原料来源十分 广泛：谷物、糖蜜、果汁、葡萄酒、乳清、纤维素和其它原料。其中6 0 为甘 蔗或甜菜( 糖汁或糖蜜) 原料，3 3 为以玉米为主的谷物原料。合成酒精以石 油、天然气和煤炭为原料，经高温裂解为乙烯，进而水合而成。 1 1 2 2 按成份可分为普通酒精( 9 5 ) 、无水酒精、变性酒精和未变性酒精 普通商业酒精含5 左右的水，通过共沸蒸馏、分子筛等技术去除所含水 份后可得到无水酒精。在很多国家对可食用的酒精( 普通和无水) 课以重税，称 为未变性酒精。在酒精中加入少量的变性剂( 如2 3 的汽油或少量的颜料 如荧光剂等难分离的物质) 后使之不适合人们饮用称为变性酒精。变性酒精可 用作燃料、工业用溶剂和多种有机溶剂的原料。 第1 章引言 1 1 2 3 按用途可分为燃料酒精、工业酒精和食用酒精 世界酒精的6 6 用于燃料，1 4 用于食用，1 1 用于工业溶剂，9 用于 其它化学工业。 1 1 3 酒精生产工艺1 2 l 酒精生产分为发酵法和化学合成法两种。我国酒精生产主要以发酵法为 主，发酵法是将淀粉质、糖质等原料在微生物作用下经发酵生产酒精。该法根 据生产原料的不同可分为淀粉质原料发酵法和糖蜜原料发酵法。 淀粉质原料酒精主要产自我国北方，采用玉米、薯类( 甘薯、木薯、马铃 薯等) 、谷类、农产品加工副产品及一些野生植物为原料，利用其中的淀粉生 产发酵而成。其中以薯干作为原料生产的酒精占我国酒精总产量的6 5 - 7 0 。 淀粉质原料要经过粉碎工序破坏植物细胞组织，便于淀粉的游离。经蒸煮处理 后，使淀粉糊化、液化，形成均一的发酵液，使其更好地接收酶的作用并转化 为可发酵 淀粉质原 - 一杂醇油 i 叫酒精 _ 叫、酒糟i 图1 1 淀粉质原料酒精生产工艺流程 糖蜜酒精以糖厂制糖副产品一糖蜜为原料，经发酵后醪液在初馏塔蒸馏而 出。我国广东、广西、福建、台湾等省以甘蔗糖蜜发酵生产酒精较多，华北、 东北地区则以甜菜糖蜜发酵生产酒精较多。其生产流程见图1 2 。 糖蜜 哥附嚣h 萎卜 成 熟 醪 图1 2 糖蜜酒精生产工艺流程 2 成品酒精 第1 章引言 1 1 4 酒精废水来源及特征 酒精生产的废水主要来自蒸馏发酵成熟醪时粗馏塔底部排放的蒸馏残留物 一酒精废糟( 即高浓度有机废水) ，以及生产过程中的洗涤水( 中浓度有机废 水) 和蒸煮、糖化、发酵、蒸馏工艺的冷却水。酒精糟、洗涤水、冷却水的水 质和吨成品排水量见表1 1 。 表1 1 酒精生产废水水质与排水量【4 】 排水量 浓度( m g l ) 废水名称与来源p h 值 ( t t 成品)c o d b o d 5s s 粮薯酒精糟 1 3 1 64 4 55 7 万 2 - - - 4 万1 4 万 糖蜜酒精糟 1 4 1 64 - - - 4 5 8 l l 万4 7 万8 1 0 万 精馏塔底残留水 3 - 45 01 0 0 06 0 0 冲洗水、洗涤水 2 47 0 6 0 0 2 0 0 05 0 0 1 0 0 0 冷却水 5 0 - 1 0 07 0 3 5 时，即可认为碳源充足；b ) 外加碳源，如果污水中碳、氮比值过低，如 b o d 5 1 7 7 值 h 2 0 2 + h 2 0 k 6 = 1 2 1 0 6m - s 一1 ( 6 ) 由于k 2 = 3 2 x1 0 8m - s ，而l 【6 = 1 2 1 0 6m - i s ，所以反应( 6 ) 不是十 分明显，因此可以维持比较高的有机物同h 。o 。的比例【4 3 1 。整个体系的反应十分 复杂，其关键是f e 2 + 在反应过程中起激发和传递作用，使链反应能持续进行直 至h ：0 2 耗尽。通过分离有机化合物中的h 、填充未饱和的c - c 键，o h 自由基 能不加选择地同大多数有机物迅速反应。与o h 相比，h 0 。一的反应活性微弱许 多【4 4 1 。 当液相中有有机物存在时，产生的o h 自由基可以同有机化合物反应，从 有机物中提取氢原子，生成有机自由基r ，有机自由基可以继续被f e 3 + 氧 化，被f e 2 + 还原，或者发生二聚作用。 r h + h 2 0 h 2 0 + r ( 7 ) r + f e 3 + r + + f e 2 + ( 8 ) r + f e 2 + r + + f e 3 + ( 9 ) 2rrr(10) 反应式( 1 ) 、( 2 ) 、 ( 7 ) 、 ( 8 ) 的反应顺序构成了现在被接受的 f e n t o n 试剂链反应式1 4 3 】。 w a l l i n g 和k a t o 的研究指出，f e n t o n 反应产生的亚铁离子与过氧化氢反 应产生铁水络合物【4 5 】。 f e ( h 2 d ) 6 3 + + 4 dj 【凡( 马d ) 5 0 h 2 + + 马0 + ( 1 1 ) 【f e ( h 2 0 ) 5o h 2 + + d 一 f e ( h 2 0 ) 4 ( 鲫) 2 】+ h 3 0 + ( 1 2 ) 当p h 为3 7 时，上述络合物变成： 2 f e ( h 2 0 ) 5 0 h 2 + 专 f e ( h 2 0 ) 8 ( 伽) 2 】“+ 2 h 2 0 ( 1 3 ) 【f e ( g , d ) 8 ( o 曰) 2 r + 皿d 专【f e 2 ( h 2 d ) 7 ( 伽) 3 】3 + + 马0 + ( 1 4 ) 心( 吼d ) ，( 明) ，r + f e ( 9 2 0 ) 0 1 - 1 1 2 + 一 f e 3 ( g ：o ) 7 ( 阳) 。r + 2 h 2 0 ( 1 5 ) 4 第2 章研究内容和试验方法 以上反应式表达了f e n t o n 试剂所具有的絮凝功能。s h e n ghl i n 的研究表 明，f e n t o n 试剂所具有的这种絮凝沉淀功能是其降解c o d 的重要组成部分 【4 6 】 o 2 4 3f e n t o n 试剂反应的影响因素 根据上述f e n t o n 试剂反应的机理可知，o h 自由基是氧化有机物的有效因 子，而h ：o ：和f e 2 + 离子浓度决定了o h 自由基的产量，因而决定了与有机物反 应的程度。影响f e n t o n 试剂处理废水的因素包括p h 值、过氧化氢投加量及投 加方式、催化剂种类、催化剂投加量、反应时间和反应温度等，每个因素之间 相互影响，不同种类的废水各因素的影响程度及其相互作用有所不同。 2 4 3 1p h 值 f e n t o n 试剂是p h 在酸性条件下发生作用的。在中性和碱性环境中，f e 2 + 不能催化h ：0 2 产生o h 自由基。按照f e n t o n 试剂反应理论，p h 值升高不仅抑 制了o h 自由基的产生，而且使溶液中的f e ( i i ) 以氢氧化物的形式沉淀而 失去催化能力。当p h 值过低时，反应( 3 ) 、( 5 ) 受到抑制，f e ( i i i ) 不能 顺利地被还原为f e ( i i ) ，催化反应受阻。即p h 值的变化直接影响到f e 2 + 、 f e 3 + 的络合平衡体系，从而影响到f e n t o n 试剂的氧化能力。一般废水p h 值在 2 6 范围内采用f e n t o n 试剂催化氧化处理时，c o d 去除率较高。但针对不同 的工业废水，其适宜的p h 范围不尽相同。 2 4 3 2h 。0 。投加量及投加方式 采用f e n t o n 试剂处理废水的有效性和经济性主要取决于过氧化氢的投加 量。一般随着h ：0 ：用量的增加，废水c o d 的去除率先增大，而后出现下降。其 原因是在h 。o 。的浓度较低时，h ：0 。的浓度增加，产生的o h 自由基量增加；当 h 。0 ：的浓度过高时，过量的h ：0 2 不但不能通过分解产生更多的自由基，反而在 反应一开始就把f e 2 + 氧化为f e 3 + ，而使氧化在f e 3 + 的催化下进行，这样既消耗 了h ：0 。又抑制了o h 自由基的产生，并且过量的h ：o ：所具有的还原性从一定程 度上增加了出水中的c o d 值【37 1 。 保持h 。o ：总投加量不变，将h 。0 2 均匀地分批投加，可提高废水的处理效果 【3 1 1 。其原因在于当h 。0 2 分批投加时， h 。0 2 f e 2 + 相对降低，即催化剂浓度相 对提高，从而使用h 。0 2 的o h 自由基产率增加，提高了h ：0 2 的利用率，进而提 高了总的处理效果。 第2 章研究内容和试验方法 2 4 3 3 催化剂种类及投加量 能催化过氧化氢分解生成0 h 自由基的催化剂很多，f e 3 + ( f e 3 + 、铁粉、 铁屑) 、c u 2 + 、m n 2 + 、a g + 、f e 2 + t i o ：、活性炭等均有一定的催化能力，在不同催 化剂存在下，h 。0 2 对难降解有机物的氧化效果亦不同【4 1 】。 f e s o , 是催化h ：o 。分解产生o h 自由基最常用的催化剂。一般情况下，随 着f e 2 + 用量的增加，废水c o d 的去除率先增大，而后呈下降趋势。其原因在于 当f e 2 + 浓度较低时，f e 2 + 的浓度增加，单位量h 2 0 ：产生的o h 自由基增加，所产 生的o h 自由基全部参与了有机物的反应；当f e 2 + 浓度过高时，它还原h ：0 。， 且自身氧化为f e 3 + ，消耗药剂的同时增加出水色度 4 1 ，4 刀。 2 4 3 4 反应时间【4 l 】 f e n t o n 试剂催化氧化法处理废水的一个主要特点是反应速度快。一般说 来，在反应的开始阶段，c o d 的去除率随时间的延长而增大，一定时间后c o d 的去除率接近最大值，而后基本维持稳定。f e n t o n 试剂催化氧化法处理有机物 的实质就是o h 自由基与有机物发生反应，o h 自由基的产生速率以及其与有 机物的反应速率的大小直接决定了f e n t o n 反应所需时间的长短，溶液p h 值、 催化剂种类及浓度是影响过氧化氢分解生成o h 自由基的主要因素，所以 f e n t o n 反应时间主要与催化家种类、催化剂浓度、废水p h 值及其所含有机物 的种类有关。 2 4 3 5 反应温度 温度升高，o h 自由基的活性增大，有利于0 h 自由基与废水中有机物的 反应，可提高废水c o d 的去除率。而温度过高会促使h ：0 2 分解为o 。和h 。o ，不 利于o h 自由基的生成，反而会降低废水c o d 的去除率。 2 4 4f e n t o n 试剂在废水处理中的应用 由于f e n t o n 反应所产生的o h 自由基具有很强的氧化性，所以f e n t o n 试 剂在处理难生物降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水方面越来越受到重 视。但由于过氧化氢价格较贵，如果单独使用f e n t o n 试剂催化氧化处理废 水，则成本太高。因此在试验研究和工程应用中，通常是与其它处理方法联合 使用，将其用于废水的最终深度处理或预处理。 第2 章研究内容和试验方法 2 4 4 1 废水的深度处理 一些工业废水经物化和生化处理后，废水中仍残留难生物降解物质。当水 质不能满足排放要求时，可采用f e n t o n 试剂催化氧化对其进行深度处理。例 如，采用中和一生化法处理染料废水时，由于一些难生物降解有机物难以除 去，出水的c o d 和色度不能达到国家排放标准。此时加入少量的f e n t o n 试剂 可以达到去除c o d 和脱色的目的【4 1 1 。王鹏【4 8 1 在垃圾渗滤液处理研究中提出化学 法与厌氧生物法结合的处理工艺。垃圾渗滤液( c o d1 5 7 0 9 l ，n h 3 一n2 2 6 g l ) 通过u a s b 反应器处理后，c o d 平均去除率可达9 0 4 ( u a s b 出水c o d 1 5 0 0 m g l ) 。u a s b 出水采用f e n t o n 试剂进行深度处理，当p h 为6 0 ，f e n t o n 试剂加入量为2 0 0 m g lh ：0 ：和3 0 0 m g lf e 2 + 时，处理出水c o d 可降至4 4 7 m g l 。 2 4 4 2 废水的预处理 加入少量的f e n t o n 试剂对工业废水进行预处理，通过o h 与有机物的反 应，使废水中的难降解有机物发生部分氧化偶合或氧化，形成分子量较小的 中间产物，从而改变它们的可生化性溶解性和混凝沉淀性，然后通过后续的 生化法或混凝沉淀法加以去除【4 1 1 。肖羽堂等人【4 9 】通过试验发现：向某染料化工 厂的二硝基氯化苯生产废水中加入0 0 8 的h 。0 2 ( 3 0 ) 和一定量的铁屑后， 废水的c o d 从9 5 3 m g l 下降到2 8 6 m g l ，色度平均去除率达9 2 ，b o d 。c o d 值 从0 0 6 8 上升到0 8 7 5 。预处理后的废水可生化性大幅度提高，对生物无明显 抑制作用，对后续生物处理十分有利。从锦华等人【5 0 】发现：对于环氧乙烷生产 废水，若先加入0 1 5 的h ：0 。( 3 0 ) 和一定量的f e s o 。进行氧化处理，然后 再用瓦斯灰处理，其c o d 去除率可从3 4 上升到7 6 。徐续等人【5 l 】采用铁炭 微电解- - f e n t o n 试剂催化氧化一二级a o 工艺处理化工废水，在进水c o d 为 5 0 0 0 m g l ，b c o 1 的条件下，通过铁炭微电解- - f e n t o n 试剂预处理后c o d 降至1 5 0 0 m g l ，a c 上升到o 3 。吴超飞等人【5 2 】对含高浓度甲醛的洗胶废水采 用f e n t o n 试剂催化氧化与活性炭过滤的组合工艺，通过工程规模反应器进行 检验，含甲醛的毒性有机废水经处理后， c o d 及甲醛的去除率分别达到7 6 和9 6 ，色度的去除率为9 9 以上。 3 试验材料与方法 3 1 试验用废水 试验用废水取自河南南阳酒精厂厌氧消化池出水，水质指标参见表2 1 。 第2 章研究内容和试验方法 3 2 分析项目及测试方法 本研究中所涉及的分析项目及采用的测试方法见表2 5 。 表2 5 本研究的分析项目及测试方法 分析项目测试方法 c o d b o d s p i t d d 科 n h 3 _ n n o ；n n o ；- n m l s s 印 碱度 流量 重铬酸钾标准法 压差法 p h 计 溶氧仪 过硫酸钾紫外分光光度法 纳式试剂比色法 紫外分光光度法 q 一萘胺分光光度法 重量法 钼酸铵分光光度法 中和滴定法 体积法 第3 章消化液预曝气一化学混凝处理试验研究 第3 章消化液预曝气化学混凝处理试验研究 1 研究目的与试验设计 1 1 试验研究目的 ( 1 ) 考察曝气时间对酒精废水消化液s s 和c o d 的去除情况； ( 2 ) 考察不同絮凝剂对酒精废水消化液s s 和c o d 的去除情况； 1 2 试验材料与方法 1 2 1 试验用水 预处理试验用水为酒精废水厌氧消化液，废水水质见表2 1 。 1 2 - 2 试验用絮凝剂 ( 1 ) a 1 ：( s 0 4 ) s 6 h ：0 ，分析纯化学试剂，配成2 0 ( 以a 1 。( s 0 4 ) 。计) 溶液 使用； ( 2 ) f e c l s 6 h z 0 ，分析纯化学试剂，配成2 0 ( 以f e c l 。计) 溶液使用； ( 3 ) 聚合氯化铝( p a c ) ，市售，固态，配成2 0 ( 以p a c 计) 溶液使 用； ( 4 ) 聚合硫酸铁( p f s ) ，市售，固态，含f e 3 + 1 8 ，盐基度1 2 ，配成 2 0 ( 以p f s 计) 溶液使用； ( 5 ) 硫酸亚铁( f e s 0 4 7 1 - 1 ：0 ) ，分析纯，分子量2 7 8 0 1 ，配成2 0 9 l f e s 0 4 溶液使用，临用现配。 1 2 - 3 试验装置及试验步骤 预曝气在两升的塑料烧杯内进行。混凝采用烧杯试验。试验前将消化液充 分摇匀，取一升水样放入两升烧杯内，放入曝气头，控制水中溶解氧为2 4 m g l ，曝气结束后取5 0 0 m l 水样放入升烧杯内，快速搅拌一分钟，慢速搅 拌1 0 分钟。将化学混凝后的水样移入l o o m l 量筒进行沉降，半小时测定s v ， 小时后移液进行c o d 、s s 测试。 试验时水温为2 4 , - - - 2 8 。 第3 章消化液预曝气一化学混凝处理试验研究 2 试验结果与分析 2 1 絮凝剂种类的确定 试验过程中发现，消化液经2 6 小时预曝气后，虽经1 h 的静置，但其中 绝大部分悬浮物仍呈悬浮状态，难以沉淀。因此在消化液预曝气后进行化学混 凝沉淀，以促进其悬浮物的去除。在曝气时间为4 小时的条件下，曝气结束后 分别投加聚合氯化铝、聚合硫酸铁、三氯化铁、硫酸铝、硫酸亚铁五种不同的 絮凝剂，比较其处理效果，结果见表3 1 、图3 1 和图3 2 。 表3 1 不同种类混凝剂试验结果 原水出水c o d 去除率原水出水s s 去除率 曝气4 小时 c o d ( m g l ) c o d ( m g l ) ( ) s s ( m g l )s s ( m g l ) ( ) 3 0 0 m g l 4 0 9 02 2 51 4 6 73 8 硫酸铝 5 0 0 m i g l 5 2 8 0 3 9 8 02 4 6 1 5 2 5 1 1 8 32 2 5 8 0 0 m g l 3 7 9 02 8 。1 7 9 3 4 8 0 3 0 0 m g l 4 4 5 01 5 68 2 04 6 2 聚铁 5 0 0 i n g l 5 2 8 0 3 9 1 02 5 9 1 5 2 5 5 2 96 5 3 8 0 0 m g l 3 5 6 0 3 2 6 3 6 07 6 4 3 0 0 m g l 4 3 5 01 7 64 7 16 9 1 聚铝 5 0 0 m g l 5 2 8 0 4 1 2 02 2 0 1 5 2 5 3 8 67 4 7 8 0 0 m g l 3 5 3 0 3 3 1 3 2 0 57 9 o 3 0 0 m g l 4 2 9 01 8 8 1 1 5 32 4 4 硫酸亚铁5 0 0 r n g l 5 2 8 0 4 2 4 01 9 7 1 5 2 5 9 9 03 5 1 8 0 0 m g l 4 1 2 02 2 01 0 0 73 4 0 3 0 0 m g l 3 9 6 02 5 07 2 05 2 8 三氯化铁5 0 0 m g l 5 2 8 0 3 7 6 02 8 8 1 5 2 5 5 2 76 5 5 8 0 0 m g l 3 4 7 03 4 34 5 07 0 5 第3 章消化液预曝气一化学混凝处理试验研究 4 0 琶3 0 褥 畿 誉2 0 o u 1 0 x 、- ， 得 篮 稍 呤硫酸铝 廿聚铁 士聚铝 o - 硫酸亚铁 _ 一三氯化铁 3 0 05 0 08 0 0 絮凝剂投加量( r a g l ) 图3 1 各种絮凝剂不同投加量的c o d 去除率 十硫酸铝 十聚铁 十聚铝 十硫酸亚铁 - 一三氯化铁 絮凝剂投加量( r a g l ) 图3 2 各种絮凝剂不同投加量的s s 去除率 由图3 1 和图3 2 可以看出，随着絮凝剂投加量的增加，c o d 去除率和s s 的去除效果逐步增加，s s 的去除率明显高于c o d 的去除率。综合考虑s s 和 c o d 的去除率，效果较好的絮凝剂有聚铝，聚铁和三氯化铁三种。为了确定最 佳的絮凝剂，增加曝气时间到6 h ，对这三种絮凝剂进行平行实验，试验结果见 表3 2 和图3 3 。 3 1 第3 章消化液预曝气化学混凝处理试验研究 表32 三种絮凝剂处理效果的比较 授加量原水c o d出水c o dc o d 去除原水s s出水s ss s 去除率药剂费用 絮凝剂 ( m l )( m g l ) ( m g l )率( ) ( m g l ) ( m g l )( )( 元吨) 3 0 0 3 l92 6 l 8 36 09 3 三氯化铁5 0 03 551 5 8 91 7 6 8 0 025 0 3 0 04 0 7 0 聚铁5 4 3 03 8 7 0 2 9 9 8 l2 0 8 l 3 59 3 0 04 1 5 02 363 2 105 4 聚铝5 4 3 03 9 8 0 09 0 8 0 0 8 97 由图33 可以看出，三氯化铁在3 0 0 m g l 投加量的条件下对s s 豹去除效 果同聚铁和聚铝在8 0 0 m g l 投加量条件下的去除效果接近。同时，3 0 0 m g l 三 氯化铁药剂费用与8 0 0 m g l 聚铁和聚铝的药剂费用大致相当；因此综合处理效 果和处理费用两方面因素，选择三氯化铁作为预曝气混凝沉淀的絮凝剂。 蛎 兰们 针3 5 篮3 0 曹2 5 8 2 0 6 s s 口二氰化铣对c 。啪击除牢墨墨a r 铣l 托c j d 的去障率 - 聚锅硪曲去际率一= 【化铁对拇女除翠 】卜r 铣i 幅s 的球章一 啪对* 的上辖皋 絮酬投加量( m 以) 圈33c o d 和s s 去除效果比较 * g o x 8 5 锝 8 0 蓝 7 5 齿 7 0 第3 章消化液预曝气一化学混凝处理试验研究 2 2 曝气时间和絮凝剂投加量的确定 在确定了絮凝剂为三氯化铁的情况下，进行三氯化铁在不同曝气时间和投 加量条件下的试验，曝气时间分别取2 ，4 ，5 ，6 小时。曝气后水样p h 值升高 到8 o 8 3 ，对三氯化铁的混凝影响不大。试验结果见表3 3 至表3 6 。 表3 3 曝气2 小时不同三氯化铁投加量的处理效果 三氯化铁进水出水c o dc o d 去除 进水s s出水s ss s 去除率 ( r a g l )c o