（环境工程专业论文）吸附氧化法处理废水的试验研究.pdf

摘要 摘要 随着经济的发展，工业化进程加快，排入水体的污染负荷不断增加，水污染环境 面临着空前的挑战，出水水质不能达标己成为废水处理的一大难题。因而，如何采 取有效措施处理废水并达标排放一直是研究的重点领域。实践证明，单一的废水处 理技术越来越难以满足要求，应运而生的多种方法联合技术应用愈来愈广泛，并取 得良好的效果，因而成为废水处理发展的新方向。本文研究了f e n t o n 试剂氧化、 f e n t o n 试剂氧化一活性炭吸附联合技术、活性炭吸附电解氧化联合技术在废水处理 中的应用。 在f e n t o n 试剂氧化法对l a s 模拟废水进行处理研究中，首先采用正交试验设计 方法，研究p h 、f e 2 + 投加量、h ：0 ：投加量、反应时间等因素对f e n t o n 试剂催化氧化 效果影响的显著性，不同设计方案，4 个因素影响的显著性不同，总的来说，p h 的 的影响最大、f e s o 。用量和h ：o 。投加量影响相当、反应时间的影响最少；单因素水平 试验研究表明，对c o d 浓度为5 0 0 m g l 的l a s 模拟废水，最佳操作条件为p h = 3 0 、 h 。0 ：( 3 0 ) 投加量为2 m l l 、f e s o 。( 1 m o l l ) 投加量为4 m l l 、反应时问6 0 m i n ， 其处理后出水c o d 降至l o o m g l 以下，c o d 去除率大于8 0 ；试验还研究了无机离 子对f e n t o n 试剂催化氧化效率的影响，结果表明，f e 3 + 有明显的促进作用、c 1 一存在 明显的抑制作用。 在f e n t o n 试剂氧化法一活性炭吸附联合技术对l a s 模拟废水进行处理研究中， 主要考察了活性炭单独吸附和联合技术的处理效果。结果表明，联合技术能够有效 的提高f e n t o n 试剂氧化或活性炭吸附的单独处理效果，f e n t o n 、g a c 和f e n t o n g a c 技术处理c o d 浓度为5 0 0 m g l 的l a s 模拟废水的平均c o d 去除率分别为6 8 、5 5 和8 5 ；在联合技术操作上，先投加活性炭进行吸附再加入f e n t o n 试剂进行氧化的 效果最佳；当处理费用为4 元m 3 废水时，p a c - - f e n t o n 技术对废水的处理效果为8 2 o ，而f e n t o n 、p a c 的单独处理效果仅为7 4 6 、5 7 2 。 在吸附电解技术对低污染废水处理研究中，试验考察了颗粒粒径、水力停留时间、 电流密度对处理效果的影响，结果表明，当停留时间为4 5 m i n 、粒径2 5 4 o m m 、 电流密度7 5 a m 2 时，吸附电解技术对低浓度废水处理效果较佳；活性炭的电化学再 广东一r ：业大学i ：学硕十沦文 生属于复极性三维电解体系，电化学褥生活性炭是由于活性炭颗粒上的物质在电场 的作用下发生氧化还原反应，反应产物从颗粒微孔中脱附，并转移到电解液中，实 现活性炭的爵生；反应电流是吸附电解处理效果高低的决定性因素。 吸附氧化技术处理线路扳凌水的试验研究表明，f e n t o n 试剂氧化f e n t o n 试剂氧 化一粉末活性炭吸附联合技术可作为线路板废水的预处理技术或主要处理技术，而 吸附电勰技术对线路板废水的处理排放水的处理效果较差，尚难于应用予该类水的 强化处理。 吸附氧化技术对废水中有机物的降解枧理分析结果表暖，颗粒活性炭对污染物的 去除主要为物理吸附；单独f e n t o n 技术对污染物的矿化能力较差；f e n t o n g a c 联合 技术提高了f e n t o n 试剂豹氧化效率，增加了联合技术对污染物的矿化能力；吸附电 解技术的氧化能力不足，使得其难以将污染物氧化成为无机物。 总之，本研究的吸附氧化技术可以在废水的常规处理中推广应用，焉尚难于在废 水强化处理中推广应用。 关键词：f e n t o n 试剂氧化；活性炭吸附；电解；化学法再生 a b s t r a c t a bs t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fe c o n o m y , s p e e d i n gu pt h ep r o c e s so fi n d u s t r i a l i z a t i o n ，t h ep o l l u t i o n d i s c h a r g e di n t ot h ew a t e rl o a dg r o w i n g ，t h ee f f l u e n to fw a s t e w a t e rt r e a t e db yc o m m o np r o c e d u r e si s v e r yd i f f i c u l tt om e e tt h ei n c r e a s i n g l ys t r i n g e n te n v i r o n m e n t a ls t a n d a r d si nc h i n a t h e r e f o r e ，h o wt o t a k ee f f e c t i v em e a s u r e st od e a lw i t hw a s t e w a t e rd i s c h a r g es t a n d a r d sb e c o m e sah o tp o i n ti np r e s e n t s t u d i e s p r a c t i c eh a sp r o v e nt h a tas i n g l ew a s t e w a t e rt r e a t m e n tt e c h n o l o g yi sm o r ea n dm o r ed i f f i c u l t t om e e tt h er e q u e s t ，a n dm a n yu n i t e dt e c h n i q u e sh a v ea l r e a d ys t u d i e da n da p p l i e di nt h ew a s t e w a t e r t r e a t m e n t ，a n do b t a i ng o o dp r o c e s s i n ge f f e c t ，w h i c hi st h ed e v e l o p m e n td i r e c t i o no fw a s t e w a t e r t r e a t m e n t t h i sp a p e rr e s e a r c h e dt h ee f f e c t so ft h ef e n t o nr e a g e n to x i d a t i o n ，t h ec o m b i n e dt e c h n o l o g y o ff e n t o nr e a g e n to x i d a t i o n & a c t i v a t e dc a r b o na d s o r p t i o na n da c t i v a t e dc a r b o na d s o r p t i o n & e l e c t r o l y s i so x i d a t i o n i nt h er e s e a r c ho fs i m u l a t e dl a sw a s t e w a t e rt r e a t e db yf e n t o nr e a g e n to x i d a t i o nt e c h n o l o g y ， t a k i n go r t h o g o n a ld o e ，i tw a sr e s e a r c h e dt h a tt h ep r o m i n e n c eo fc a t a l y z e d o x i d a t i o ne f f e c t s i n f l u e n c e db yp h ，f e ( i i ) q u a n t i t y , h 2 0 2q u a n t i t ya n dr e a c t i o nt i m e t h ed i f f e r e n td e s i g n ss h o w e d d i f f e r e n tp r o m i n e n c eo ff o u rf a c t o r s i nc o n c l u s i o n ，p hi n f l u e n c e dt h er e s u l tm o s t l y , f o l l o w i n gb y f e s 0 4q u a n t i t ya n dh 2 0 2q u a n t i t y , r e a c t i o nt i m e t o o kal i t t l ee f f e c t w h i l et h es i n g l ef a c t o r e x p e r i m e n t sr e s e a r c hi n d i c a t e dt h a t ，t ot r e a tw i t h t h es i m u l a t e dl a sw a s t e w a t e rw i t hc o d c o n c e n t r a t i o na t5 0 0 m g l ，t h eb e s to p e r a t i o nc o n d i t i o nw a sp hv a l u e3 0 ，2 m l lh 2 0 2w i t hq u a l i t y c o n c e n t r a t i o na t3 0 ，4 m l lf e s 0 4w i t hc o n c e n t r a t i o na t1m o l l ，a c t i o nt i m e6 0 m i n t h ec o dv a l u e o fd i s c h a r g e dw a t e rw a su n d e r10 0 m g l ，t h er e m o v a lr a t i oo fc o dw a sm o r et h a n8 0 i nt h er e s e a r c ho fs i m u l a t e dl a sw a s t e w a t e rt r e a t e db yt h ec o m b i n e dt e c h n o l o g yo ff e n t o n r e a g e n to x i d a t i o na n da c t i v a t e dc a r b o na d s o r p t i o n ，i tw a sm a i n l yt e s t e dt h a tt h ee f f e c tt r e a t e db yt h e a c t i v ec a r b o na d s o r p t i o na n dt r e a t e db yt h ec o m b i n e dt e c h n o l o g ys e p a r a t e l y t h ee x p e r i m e n t ss h o w e d t h a t ，t h ec o m b i n e dt e c h n o l o g yi n c r e a s e dt h et r e a t i n ge f f e c tt h a nf e n t o no x i d a t i o no ra c t i v ec a r b o n a d s o r p t i o n t ot r e a tw i t ht h es i m u l a t e dl a sw a s t e w a t e rw i t hc o dc o n c e n t r a t i o na t5 0 0 m g lb y f e n t o nr e a g e n to x i d a t i o n ，g r a n u l a ra c t i v a t e dc a r b o na d s o r p t i o na n df e n t o n & g a c t h er e m o v a lr a t i o o fc o dw e r e6 8 ，5 5 ，8 5 a n di tw a sf o u n dt h a tt h ea d d i n go r d e ro fp o w d e ra c t i v a t e dc a r b o n b e f o r ef e n t o nr e a g e n th a dt h eb e s te f f e c t w h i l et h et r e a t m e n tc o s ti s4y u a n m 3 ，t h er e m o v a lr a t i oo f i i i 广东l ：业大学i ：学硕一卜沦文 c o dw a s8 2 o ，7 4 6 ，5 7 2 b yf e n t o n & g a c ，f e n t o nr e a g e n to x i d a t i o na n dp o w e ra c t i v a t e d c a r b o na d s o r p t i o n i nt h er e s e a r c ho ft h el o wp o l l u t e dw a t e rt r e a t e db yt h ec o m b i n e dt e c h n o l o g yo fa d s o r p t i o na n d e l e c t r o l y s i s ，i tw a st e s t e dt h a tt h et r e a t e de f f e c t si n f l u e n c e db yg r a n u l a rs i z e ，s r t , e l e c t r i c i t yd e n s i t y t h ee x p e r i m e n t ss h o w e dt h a t ，t h eb e t t e r e f f e c tt r e a t e d b ya d s o r p t i o ne l e c t r o l y s i s w a su n d e rt h e c o n d i t i o no fs r t4 5 r a i n ，g r a n u l a rs i z e2 5 4 0 m m ，a n d e l e c t r i c i t yd e n s i t ya t7 5 a m 2 t h e r e g e n e r a t i o no fa c t i v ec a r b o nb ye l e c t r o c h e m i s t r yb e l o n g st op o l a r i t yt h r e e - d i m e n s i o n a le l e c t r o l y s i s s y s t e m ，t h es u b s t a n c eo nt h ea c t i v ec a r b o ng r a n u l a rw a so x i d i z e da n dd e o x i d i z e du n d e rt h ee l e c t r i c a l f i e l d ，t h ea c t i o np r o d u c t sd e v i a t e df r o mt h eg r a n u l a rp o r ea n dt r a n s f e r r e di n t ot h ee l e c t r o l y s i sl i q u i d a tl a s t ，t h ea c t i v ec a r b o nr e g e n e r a t i o nw a sf i n i s h e d t h ea c t i o ne l e c t r i c i t yw a st h ec r u c i a lf a c t o ro nt h e t r e a t i n ge f f e c tb ya d s o r p t i o ne l e c t r o l y s i s t h ee x p e r i m e n to fp c bw a s t e w a t e rt r e a t e db y a d s o r p t i o n e l e c t r o l y s i s s h o w e dt h a t ，f e n t o n r e a g e n to x i d a t i o no rc o m b i n e dt e c h n o l o g yo ff e n t o nr e a g e n to x i d a t i o n & a c t i v a t e dc a r b o na d s o r p t i o n c o u l db et h ep r e t r e a t e do rm a i n l yt e c h n o l o g yi nt h ep c bw a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，w h i l ea d s o r p t i o n e l e c t r o l y s i sp e r f o r m e db a di nt h ep c bw a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，i th a r d l yu s e di nt h es t r e n g t h e n i n g t r e a t m e n ti np c bw a s t e w a t e r t h em e c h a n i s ma n a l y s i so fo r g a n i cc o m p o u n d sd e g r a d a t e db ya d s o r p t i o na n do x i d a t i o ns h o w e d t h a t ，g r a n u l a r a c t i v a t e dc a r b o nr e m o v et h e p o l l u t a n t sm a i n l yw i t hp h y s i c a la d s o r p t i o n the m i n e r a l i z a t i o no ff e n t o nt e c h n o l o g yt op o l l u t a n t si sp o o r ；t h ec o m b i n e dt e c h n o l o g yo ff e n t o n & g a c c a ni m p r o v et h ee f f i c i e n c yo ft h ef e n t o n sr e a g e n t ，a n di n c r e a s et h em i n e r a l i z a t a l c a p a c i t yf o r p o l l u t a n t so fc o m b i n e dt e c h n o l o g y ；a d s o r p t i o ne l e c t r o l y t i co x i d a t i o nc a p a c i t yi si n a d e q u a t e ，a n d d i f f i c u l tt od e g r a d a t ep o l l u t a n t st ob e c o m ei n o r g a n i c i naw o r d ，a d s o r p t i o no x i d a t i o nt r e a t m e n tc a nu s ew i d e l yi nt h en o r m a lt r e a t m e n to fw a s t e w a t e r w h i l ei tw a sd i f f i c u l tu s e di nt h es t r e n g t h e n i n gt r e a t m e n to fw a s t e w a t e r k e yw o r d ：f e n t o nr e a g e n to x i d a t i o n ；a c t i v a t e dc a r b o na d s o r p t i o n ；e l e c t r o l y s i s ；r e g e n e r a t i o nb y c h e m i s t r y i v 独创性声明 独创性声明 秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导 师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注 和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果，不包含本人或 其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本文研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明，并表示了谢意。 本学位论文成果是本人在广东工业大学读书期间在导师的指导下取得的，论文 成果归广东工业大学所有。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任，特此声明。 7 9 第。章绪论 第一章绪论 我国属于缺水国之列，入均淡水资源仅为世界人均量的1 4 ，居世界第1 0 9 位。 中国己被列入全世界人均水资源1 3 个贫水国家之一。而且分布不均，大量淡水资源 集中在南方，北方淡水浇源只有南方水姿源的1 4 。与此同时，随着我国经济高速增 长，城市化水平不断提离，水污染问题r 趋严重。在我国，每年的污水排放量达到 4 0 0 亿吨，全国七大水系中有一半的河段被有机污染物或重金属污染，水中的污染物， 尤其是有机污染物不仅在水中存在时间长范围广，而且危害大n - 2 1 。因此，发展新型 的水处理综合技术，特羽是新型的有机废水处理技术，实现有机工业废水的达标排 放及循环利用，对保护环境，提高人们的生活水平，实现经济的可持续发展具有重 要的战略意义和现实意义。 1 1 1 废水处理技术综述 随着全球经济的迅猛发展和入墨熬急割膨张，水的需求量不断增加，瞬时由于 长期以来工业的污染、人类对自然资源的不科学使用、自然环境的恶化，使得人类 可再利震的东资源醴益减少，近几十年水资源危机匿益突出嘲。 解决工业废水污染问题时，应首先力求革新原生产工艺，减少废水量与废水污 染程度，丽时尽量考虑它的回收糕焉与循环使用。荐则必须从全弱出发，对废水妥 善处理。还要在对实际废水开展科学试验的基础上，尽量采用先进技术，选择经济 可行的处理与剩用工艺嘲。 现代废水处理的常规方法按处理程度，可分为一级、二级和三级处理。一级处 理的铗务是从废水中去除呈悬浮状态的固体与呈分层或乳化状态的油类污染物。为 达到分离去除的目的，多采用物理处理法处理单元。二级处理的任务是大幅度地去 除疲水中呈胶体帮溶解状态的有枧污染物。一般工业废水经二级处理后，遨承永质 已可达到排放标准。三级处理的任务是进一步去除前两级未能去除的污染物。三级 处理所使用的处理方法是多种多样的，化学处理和生物处理的许多单元处理方法都 可应用【引。 现代工监废水处理技术，按作焉原理，可分为物理法、化学法、物理化学法和 广东r ：业大学i ：学硕十学位论文 生物法四大类。 i l 。 1 物理处理法 物理处理法是指通过物理作用回收废水中不溶解的悬浮状态污染物，可分为均 和调节法、沉砂法、沉降法、蒸发法及萃取法等。 宋来洲等呻1 采用连续微滤膜( c m f ) 系统对城市污水s b r 处理的二级溺水进行深 度处理中试试验研究，最后出水悬浮物小于5 m g l 、浊度小于0 5 n t u 、细菌和大肠 杆菌几乎全部去除，可满足多用途回髑。一方露消除了二级出水潜在抟二次环境污 染，同时有效地利用了水资源，实现了对水资源合理地利用和保护，这对我国淡水 资源缺乏的北方地区承资源剩瘸和保护具有重大意义。誊 芬淑等h 1 采用活性炭吸附法 和超滤法，对城市污水厂二级出水进行了深度处理试验研究。结果表明，粒状活性 炭对污水中溶解性有机物有较好的去除效果，恕水c o d 低于1 5 m g l 、浊度小于 0 5 n t u 。超滤膜采用洗涤剂配制的清洗液及质量分数为5 的h 。s o 。、4 的n a o h 溶 液进行清洗，膜通量可得到较好的恢复。 1 。1 2 化学处理法 化学处理法是是指通过化学作用和传质作用来分离，去除废水中呈溶解胶体状 态的污染物或将其转纯失无害物质的方法。化学处理方法有化学混凝沉淀法、中和 法、氧化还原法、离子交换法、电解法等。 近年来，雷蠢外主要磷究的废水楚理的化学技术有：f e n t o n 类f e n t o n 技术、 臭氧氧化技术、光催化氧化技术、电化学技术及其两种或多种的联合技术。 ￥c h e n 等塘3 研究了臭氧氧化降解水溶液中熬2 一巯噻唑( 2 一m t ) 。当2 一湃全部分 解时，硫酸盐生成率( y ) 和t o c 去除率( r i ) 分别为2 4 和2 3 。在实验中，增加 臭氧量，则y 和曩最大蕴分捌可达4 8 期1 6 。实验结粟同时也表明，在2 一麓l 的杂 环结构中，n 、s 原予很难被氧化成硝酸盐和硫酸盐，所以2 m t 臭氧化的产物还需 进一步氧纯。金膳华等强1 采用“携娟如。+ f e 2 馏组合工艺处理汽车厂综合废水。结果 表明，b o d 。去除率超过5 0 ，c o d 和t o c 的去除率都接近于7 0 ，氰化物去除率超过 了9 0 。毒求中豹污染物浓度满足g b 8 9 7 8 - 1 9 9 6 孛一级撵放标准的要求。羽园等鞋 采用u v - f e n t o n 技术光催化氧化高浓度邻苯二甲酸二辛酯( d o p ) 生产废水，在最佳操 作条件下废水c o d 的去除率为8 9 。1 ，出水c o d 值在5 7 0 m g l 左右。经歪交试验确定 2 第一章绪论 影响处理效果各因素的重要性顺序为：h ：o ：浓度 h 。0 ：f e 2 + 摩尔比 光照反应时间 p h 。 1 1 3 物理化学处理法 物理化学法是利用物理化学作用来去除废水中溶解物质或胶体物质。常见的有 混凝、浮选、吸附、离子交换、膜分离、萃取、汽提、吹脱、蒸发、结晶、焚烧等 方法。 s c h o e b e r l 等1 考察了印染不同工序混合废水的膜处理效果。结果表明，将活性 污泥膜反应器与超滤结合，c o d 可以降低8 0 ，部分洗涤剂得到了循环使用，洗涤剂 用量下降了2 0 ，洗涤水的耗用量可以下降8 7 5 。李文兰等剀采用膜法工艺处理饮 用水微污染有机物，结果表明：纳滤膜和反渗透膜对饮用水中c o d 、u v ：。和致突变物 质有良好的去除作用，c o d 的去除效率在5 0 以上，对u v ：；。的去除率为7 5 一1 0 0 ， 且纳滤膜的处理效果更好，表明纳滤膜法能够保证饮用水水质安全，可作为小区饮 用水深度净化的主体工艺。 1 1 4 生物处理法 利用微生物自身可对有机物、含氮化合物、含磷化合物等物质进行分解吸收来 产生能量及营养物质的特性，培养出某些特定的微生物，利用它们的这种特点处理 废水中的污染物质，达到对水质的净化。 彭晶等n 3 1 通过中试研究考察水解一酸化一好氧工艺处理还原性染料生产废水的 规律，以期为实际处理工程提供技术经济参数。实验结果表明：当染料生产废水c o d 浓度 8 0 ，出水c o d 浓度低于1 5 0 m g l ，可以达到国家二级 排放标准。试验中还发现，酸化工艺出水的c o d 值高于水解工艺，这是因为酸化作 用后染料生产废水成分的可生化性提高，更易于降解，加速了后续好氧处理工艺的 进程。t a r r e s h e l l y 等n 们用u a s b 反应器处理生活污水时，研究了在不同的操作温度 ( 2 8 、2 0 、1 4 、1 0 0 ) 和负荷下u a s b 反应器的性能。在冬季条件下污泥的增长量要 高于夏天污泥的增长量，并且在从冬季到夏季( 1 0 2 8 ) 的转换条件下，甲烷产量逐 渐下降c o d 去除率增加，这说明在低温下c o d 的去除是由反应器中的固体降解和积 聚而引起的。只要上升流速低于0 3 5 m h ，每一温度都有一个稳定的去除率，随着温 度的降低去除率也随之下降，去除率由2 8 。c 的8 2 降到i o 。c 的4 4 。赵建夫等n 副采 广东i ：业大学f ：学硕士学位论文 用厌氧酸化一好氧法处理焦化废水的研究发现，焦化废水经过厌氧酸化处理后，废水 中有机物的生物降解性能显著提高，使后续的好氧生物处理c o d 的去除率达9 0 以上。 其中较难降解的有机物萘、哇琳和毗啶的去除率分别为6 7 6 ，5 5 6 和7 0 9 ，而 一般的好氧处理这些有机物的去除率不到2 0 。 1 1 5 联合技术的应用 随着全球水资源短缺和水污染加剧，提高废水处理率和处理效果、研究技术可 行、运行费用低的处理方法成为迫在眉睫的事情。工业废水往往由于产品与工段并 不单一，各源头排出各类生产废水水质差别很大，污染物成分复杂，处理难度不断 加大，用单一方法进行处理有时难以达到排放要求或处理成本太高，可相应采用两 种或两种以上的工艺相结合，而获得良好的环境效益、社会效益和经济效益。在我 国获得比较广泛应用或研究的联合技术主要有：臭氧一生物活性炭，生物处理一膜 分离，f e n t o n 一微电解一生物处理、气浮一接触氧化一过滤等联合技术。 姚宏等n 剐通过臭氧固定化生物活性炭滤池系统处理石化废水中的不同特征污染 物，其试验结果表明，该系统深度处理难生物降解的石化有机废水是可行的，能同 时实现去除c o d 、油类、n h 。一n ：等污染物，对c o d 、油类、n h 。一n ：和色度的平均去除率 分别为7 3 1 、9 0 5 、8 1 2 和9 0 ，相应的出水分别为3 3 2 m g l 、0 4m g l 、 4 5m g l 和1 0 倍，各项指标均达到了国家循环冷却水的用水要求，它的推广应用必 将带来显著的环境效益、社会效益和经济效益。针对化工生产废水具有污染程度高、 p h 变化大、可生化性较差、含盐量较高的特点，为了达到废水回用的目的，王秋华 等n 7 1 采用物化预处理一水解酸化一接触氧化一超滤一反渗透相结合的处理工艺。处 理后出水达到循环冷却水补充水的水质要求，同时达到了节水治污的目标。邹东雷 等n 8 3 试验研究f e n t o n 试剂氧化微电解一接触氧化组合工艺处理丙烯腈废水，探明了 各单元工艺的最佳控制参数和操作条件。结果表明，在废水p h 值为3 左右、反应时 间2 h 的条件下，双氧水投加量4 0 m l l ，二价铁离子质量浓度为0 4 9 l ，再经过微 电解处理后的出水进入接触氧化阶段。在溶解氧为4 5 m g l 左右，水力停留时i a j 为 1 0 h 、容积负荷1 o k g c o d ( m 3 d ) 左右的条件下，出水c o d 小于l o o m g l ，可达到国 家对丙烯腈废水处理要求的一级标准。 4 第一章绪论 1 2 吸附一氧化法在废水处理中的运用 1 2 1f e n t o n 技术及其应用 f e n t o n 试剂法属于高级氧化技术。早在1 8 9 4 年，法国人h j h f e n t o n 发现 了f e 2 + 可以通过作用于h 。0 ：而加快了废水中苹果酸的氧化分解速度n9 。后人为了纪 念他，就把f e 2 + 和h 。0 。的组合称为标准f e n t o n 试剂。f e n t o n 试剂是强效氧化剂。直 到1 9 6 4 年，h r e i s e n h o u s e r 首次使用f e n t o n 试剂处理苯酚及烷基苯废水池俨2 1 】， 这才开创了f e n t o n 试剂应用于工业废水处理领域的先例。f e n t o n 试剂法的氧化能力 极强，并且具有操作简单、反应快速、可产生絮凝等优点，适用于生物难降解的或 一般化学氧化难以奏效的有机废水的预处理或深度处理，该法己被广泛应用于处理 酚类、芳胺类、芳烃类、农药及核废料等难降解有机废水，并取得良好的处理效果 与效益。f e n t o n 试剂法较少单独作为一种技术处理有机废水，考虑到h ：0 ：价格昂贵， 因此f e n t o n 试剂法常与微电解法、活性炭吸附法、混凝沉降法、生物处理法等联合 使用，将其应用于废水的预处理或最终深度处理。 近年来，国内外学者在f e n t o n 试剂催化氧化处理工业废水方面有较多研究，一 致认为f e n t o n 试剂催化氧化是处理工业废水较为有效的方法，该法具有很多优点： 氧化剂( h ：0 ：) 参加反应后的剩余物可以自行分解，不留残余；同湿式空气氧化 法相比，反应压力和温度都较低，能耗小，节约运行费用；反应采用的催化剂用 量少、价格便宜，催化剂残余污染小；该法处理工业废水适应性强，利用h ：0 ：分解 产生的羟基自由基能氧化绝大多数有机物，且反应迅速，氧化后出水沉降性能良好， 可生化性提高；对工业废水来说f e n t o n 试剂催化氧化脱色效果明显。 1 2 。1 。1f e n t o n 试剂单独处理 f e n t o n 试剂对一些难降解有机物有较好的处理效果。n o r a 等心纠用f e n t o n 试剂 氧化处理严重污染的制药废水，在最佳条件下，c o d 去除率为5 6 4 ，其中9 0 的c o d 是在前十分钟去除的。程丽华等瞳3 3 采用f e n t o n 试剂对苯酚、对氯酚、2 ，4 一二氯酚、 2 ，6 一二氯酚、间甲酚、对硝基酚和邻硝基酚模拟水样进行处理，得出f e n t o n 试剂降 解酚类物质非常有效，当h 2 0 。浓度为4 m m o l l ，f e s o 。浓度为0 5 m m o l l ，在p h 为3 ， 室温条件下反应4 0 m i n ，则f e n t o n 试剂对实验所做7 种浓度为5 0 m m o l l 的酚类物质 的去除率均在9 8 以上。王喜全等乜们用f e n t o n 试剂氧化处理中年垃圾渗滤液生化出 广东【：业大学r 学硕十学位论文 水，在最佳条件下，c o d 去除率可达8 0 5 ，双氧水利用率为1 5 3 9 ，处理出水可达 到垃圾渗滤液的二级排放标准。刘晓静等乜司利用f e n t o n 试剂法对造纸废水生化出水 进行处理研究，在p h = 4 0 0 ，h 2 0 。( 3 0 ) 的用量5 o m m o l l ，f e s o 。的用量为1 5m m o l l ， 反应时间4 0 m i n 的最佳工艺条件下，c o d 去除率达到8 1 5 9 ，出水c o d 降到1 0 0m g l 以下，达到国家造纸废水排放标准。 1 2 1 2f e n t o n 试剂与其他方法联合处理 利用f e n t o n 试剂可以使废水中的有机物发生部分氧化分解而形成分子量不太大 的中间产物，有效地改善难降解有机物的可生化性、溶解性、混凝沉淀性等。鲁俊 东等砼明以活性炭为催化剂、h ：0 ：为氧化剂的催化氧化技术来处理d s d 酸母液树脂吸附 出水。处理效果比单纯的活性炭吸附或h 2 0 ：氧化要好的多。在常温、p h = 3 5 、h 。o ： 投加量为o 3 5 、反应时间1 5 h 条件下，出水脱色率达到9 0 以上，t o g 去除率达 到4 0 o 以上。左晨燕等他7 1 用f e n t o n 氧化混凝协同处理焦化废水生物出水，在综合 考虑经济性和去除效果的前提下，其最佳操作条件：h ：0 ：投加量为2 2 0 m g l ，f e 2 + 投 加量为1 8 0 m g l ，聚丙烯酰胺投加量为4 5 m g l ，反应时间为0 5 h ，p h = 7 。最终c o d 去除率可达4 4 5 ，色度可以降为3 5 倍，出水符合国家污水排放二级标准，并且处 理成本相对较低，具有实际应用的前景。邹东雷等乜胡采用f e n t o n 试剂氧化一微电解一 接触氧化组合工艺处理丙烯腈废水。研究了各单元工艺的最佳控制参数和操作条件。 结果表明，在废水p h 值为3 左右、反应时间2h 的前提下，双氧水投加量4 0 m l l ， 二价铁离子质量浓度为o 4g l ，再经过微电解处理后的出水进入接触氧化阶段。在 溶解氧为4 5 m g l 左右，水力停留时间为1 0h 、容积负荷1 ok gc o d ( m 3 d ) 左右 的条件下，出水c o d 小于l o o m g l ，可达到国家对丙烯腈废水处理要求的一级标准。 由于双氧水价格比较昂贵，已报道的文献中，绝大多试验的最佳控制参数下的 投药费用较高，很难在工业上广泛应用。 1 2 2 吸附电解氧化技术及其应用 吸附电解氧化一方面可以增加活性炭等吸附剂的吸附容量，另一方面可以通过 电化学法动态再生被污染物饱和了的吸附剂，减少化学再生或热再生可能产生的二 次污染。吸附电解氧化也能在吸附状态( 或脱附状态) 下电化学降解有机污染物，减 少其它处理方法所面临的二次污染处理问题，彻底地去除污染物。吸附电解氧化的 6 第。章绪论 优势在于：可吸附去除难生物降解的有机物质；净化程度好，可用于处理微污染废 水体系；能耗小，操作成本低。因此电吸附脱附技术在废水的强化处理、水的深度 净化、有机物的分离和回收、吸附剂的再生等方面有着良好的应用前景。 g a b e l i c h 等乜们用吸附电解去除水中的多种无机离子，研究结果表明离子的水合 半径影响其吸附离子的选择性。具有较小水合半径的单价离子比具有较大水合半径 的高价离子吸附速度快，且优先被去除。无机离子的吸附等温线符合l a n g m u i r 吸附 等温模型，表明无机离子电吸附属于单层吸附。l o u n i c i 等旷3 1 1 利用活性氧化铝作为 吸附剂来电吸附一再生循环去除地下水中的氟离子。实验发现电化学方法能够有效地 增强活性氧化铝对氟离子的吸附，其吸附效率可提高6 0 。同时吸附饱和的活性氧化 铝在电化学作用下进行有效的再生循环利用。s h e v e l e v a 等羽研究了介质酸碱度对牛 血清蛋白在炭纤维电极上电吸附的影响。研究显示，当溶液的p h 值在牛血清蛋白等 电点附近时，其在负载二氧化钛的炭纤维上的电吸附容量最大。炭纤维电极的负极 化能够显著降低牛血清蛋白的吸附，从而使饱和后的炭纤维容易脱附，达到吸附与 脱附循坏使用。 1 3 研究的背景、思路及创新之处 1 3 1 研究背景 近年来，工业排污量不断增加，水污染日趋严重，对生态环境和人民的生活、 生产等造成了严重的影响。因此，治理水污染，保护生态环境，为人类造就良好的 生活空间，已成为颇为注目的焦点问题，且投入大量的人力、物力和财力用于工业 废水的综合治理。已工业化的废水处理方法有沉淀法、絮凝法、吸附法、电解氧化 还原法、活性污泥法、生物膜法和好氧厌氧处理法等等，且收到了良好的经济效益 和环境效益。但是，由于污染物成分和性质差异很大，特别是对某些难降解的有机 物，利用上述处理存在管理难度大、设备投资和运行费用高、有的方法还会造成二 次污染等缺点。随着高级氧化技术的发展，其在废水的预处理和处理中分得到越来 越广泛的应用，尤其是f e n t o n 技术和类f e n t o n 技术。 l a s 属于生物难降解物质，它的广泛使用，不可避免地对水环境造成了污染，在 我国环境标准中把它列为第二类污染物质。表面活性剂被使用后，最终大部分形成 乳化胶体状物质随着废水排人自然界，其首要污染物l a s 进入水体后，与其他污染 7 广东l ：业大学i ：学硕十学位沦文 物结合在一起形成具有一定分散性的胶体颗粒，对工业废水和生活污水的物化、生 化特性都有很大影响。阴离子表面活性剂具有抑制和杀死微生物的作用，而且还抑 制其他有毒物质的降解，同时表面活性剂在水中起泡而降低水中复氧速率和充氧程 度，使水质变坏，若不经处理直接排入水体，将造成湖泊、河流等水体的富营养化 问题；l a s 还能乳化水体中其他的污染物质，增大污染物质的浓度，提高其他污染物 质的毒性，而造成间接污染。 印制电路板( p c b ) 行业的排水量大，废水污染物浓度高，其中含有大量的重金 属以及生物难降解的化合物。随着p c b 技术的快速发展，新工艺、新材料、新技术 的不断推陈出新，p c b 行业所产生的污染物种类越来越多，成分越来越复杂。采用常 规的废水处理方法( 化学沉淀法、吸附法、电解法、离子交换法等) 不能适应上述 变化，难以解决废水的处理和排放水的循环利用，迫切需要研发新技术来解决上述 变化带来的新问题。解决p c b 行业废水的处理和排放水的循环利用，首先必须对各 种不同特性的污染物进行妥善的分类收集；其次采用合适的方法对各种废水进行预 处理；最后对预处理后的废水进行物理化学一生物处理，使出水达到排放标准或回用 要求。对其中的铜氨、e d t a 络合废水，显影脱膜废水的预处理尤为重要，对其处理 预处理的效果是p c