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微電解+改良芬頓法處理乳化液廢水

  部分金屬機(jī)械在加工生產(chǎn)過(guò)程中,會(huì)一定量的乳化液廢水,該廢水處理難度大,可生化性差,特點(diǎn)是水量少、有機(jī)污染物濃度高、油脂含量多等。

  本研究主要針對(duì)廣州某機(jī)械加工企業(yè)產(chǎn)生的乳化液廢水處理項(xiàng)目開(kāi)展前期實(shí)驗(yàn)性研究。查閱相關(guān)文獻(xiàn),結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析后,提出采用“微電解+改良Fenton氧化處理”的組合工藝處理該乳化液廢水。

  1、工程概況

  項(xiàng)目:廣州某機(jī)械加工乳化液廢水。

  1.1 水質(zhì)

  該乳化液廢水水質(zhì)具體:pH:8.0~9.0,CODCr:15000~20000mg/L。

  1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

  試驗(yàn)步驟:按照正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)表分別取多個(gè)500ml乳化液水樣,加入鐵炭填料(微電解成品填料),曝氣不同時(shí)間后,再分別加入不同量的10%硫酸亞鐵和30%雙氧水進(jìn)行芬頓氧化,攪拌反應(yīng)不同時(shí)間,加入不同量的PAC、PAM后混凝沉淀,進(jìn)行靜置沉淀后,取上清液分別測(cè)試pH、COD等。

  微電解反應(yīng)罐內(nèi)投加相同比例的鐵碳填料,采用小型曝氣機(jī)進(jìn)行空氣攪拌,安裝曝氣管網(wǎng)于反應(yīng)器底層,氣水比采用:5~8:1。通過(guò)控制雙氧水投加量和反應(yīng)時(shí)間調(diào)整測(cè)試芬頓氧化過(guò)程。

  1.3 試驗(yàn)方法

  微電解+改良Fenton氧化反應(yīng)的主要影響因數(shù)有雙氧水投加比例(雙氧水:CODCr,質(zhì)量比)、微電解+改良Fenton氧化處理的pH值、反應(yīng)時(shí)間等。本試驗(yàn)采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行試驗(yàn)分析,見(jiàn)表1;

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  2、試驗(yàn)結(jié)果與討論

  2.1 正交試驗(yàn)結(jié)果

  正交試驗(yàn)結(jié)果如表2所示:

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  采用簡(jiǎn)單直觀分析法對(duì)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析顯示。表2中,I1表示某個(gè)因素第i水平的實(shí)驗(yàn)結(jié)果之和,表2中三因素的I1值,求出極差Rj,極差越大表示該因素對(duì)去除率影響越大。由此得出,三因數(shù)對(duì)去除率影響大小為:A>B>C,雙氧水:CODCr的A(質(zhì)量比)最佳組合為:A3B1C3。

  2.2 COD去除率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系

  本實(shí)驗(yàn)的初始條件:微電解反應(yīng)pH值為3.5,雙氧水:CODCr的質(zhì)量比(A)為1.2:1。調(diào)整微電解+改良芬頓氧化的總反應(yīng)時(shí)間,通過(guò)測(cè)定COD去除率,確定合適的反應(yīng)時(shí)間。試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示,在反應(yīng)時(shí)間前6h,COD的去除率與反應(yīng)時(shí)間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。在反應(yīng)時(shí)間6h時(shí),COD的去除率可達(dá)到90%以上。

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  2.3 COD去除率與微電解反應(yīng)pH值的關(guān)系

  本實(shí)驗(yàn)的初始條件:雙氧水:CODCr的質(zhì)量比(A)為1.2:1,反應(yīng)時(shí)間為6h。調(diào)整微電解反應(yīng)不同的pH值,通過(guò)測(cè)定COD去除率,確定最佳反應(yīng)的pH值。

  試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示,(1)COD的去除率與微電解反應(yīng)pH值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,pH值越低,COD的去除率則越高。(2)在酸性條件下pH3-4,微電解反應(yīng)可以得到較高的COD去除率。

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  3、反應(yīng)機(jī)理探討

  3.1 電極反應(yīng)過(guò)程

  根據(jù)團(tuán)隊(duì)之前的試驗(yàn)論文原理探討,微電解工藝電極反應(yīng)過(guò)程如下:

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  由上述電極反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位可知,在酸性充氧條件下標(biāo)準(zhǔn)電極點(diǎn)位最大,電化學(xué)腐蝕反應(yīng)進(jìn)行最快。同時(shí),由于亞鐵的生成,在一定程度上克服了陽(yáng)極的極化反應(yīng),促進(jìn)了鐵的電化學(xué)腐蝕進(jìn)程。

  3.2 Fenton氧化效應(yīng)

  電化學(xué)氧化反應(yīng)過(guò)程中,在有氧的情況下,陰極產(chǎn)生大量新生態(tài)H·和OH·等自由基是強(qiáng)氧化基團(tuán),在偏酸的條件下,能與廢水中許多有機(jī)污染物組分發(fā)生強(qiáng)烈的氧化還原反應(yīng),使廢水中大分子有機(jī)物發(fā)生斷鏈降解成小分子物質(zhì)。

  4、結(jié)語(yǔ)

  (1)微電解+芬頓氧化處理工藝是兩種強(qiáng)氧化工藝的結(jié)合,微電解過(guò)程產(chǎn)生的新生態(tài)的亞鐵、羥基自由基等具有氫氧化性,及催化性能的氧化態(tài)物質(zhì),給后續(xù)芬頓氧化提供了足夠的催化劑及氧化劑;兩者結(jié)合具有很強(qiáng)的氧化還原作用,起Fenton氧化效應(yīng),對(duì)乳化液的去除具有良好的效果。

  (2)微電解+芬頓氧化處理乳化液廢水的最佳工藝條件是雙氧水:CODCrA(質(zhì)比)1.2:1,pH值3.5,反應(yīng)時(shí)間6h。COD的去除率高達(dá)到90%。

  (3)本試驗(yàn)微電解+芬頓氧化處理工藝具有COD去除率高,處理設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),但運(yùn)行成較高,適用于難降解的高濃度有機(jī)廢水預(yù)處理系統(tǒng),在實(shí)際工程應(yīng)用中具有一定的推廣使用價(jià)值。( >

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