高浓度难降解有机废水预处理方法研究答辩ppt

高浓度难降解有机废水预处理研究高浓度难降解有机废水预处理研究本课题以福州某工业区煤焦油处理废水为实验研究对象，采用“铁炭微电解-Fenton氧化”工艺预处理，考察各影响因素对预处理效果的影响，确定该工艺的最佳反应条件。高浓度难降解有机废水预处理研究绪论实验设计实验结果与讨论研究结论、创新点及展望致谢语参考文献绪论高浓度难降解有机废水高浓度难降解有机废水的特点高浓度难降解有机废水的危害高浓度难降解有机废水的预处理技术课题来源研究意义研究内容高浓度难降解有机废水的来源高浓度的难降解有机废水在我国水处理领域是一大难点，其主要来源于制药、印染、焦化、皮革、石油化工等行业性生产废水。煤焦油加工可得到多种化工产品，随着石油价格的不断攀升，煤焦油在煤化工方面越来越体现出其潜在的价值。煤焦油加工过程中会产生大量的废水，该类废水为高含氮、高有机物废水，组成复杂，毒性大。其中无机化合物主要有氨氮、硫氰化物、硫化物、氰化物等。有机化合物主要是单环或多环芳香族化合物，如高浓度的酚、萘、苯胺、苯并芘等，是公认的难处理的工业废水之一。高浓度难降解有机废水的特点根据生产原料和工艺特点来判断，高浓度难降解有机废水有如下特点：废水有机物浓度高，带有一定的颜色和刺激性气味；成分较为复杂，含有酚、醛、醇及其他有机化合物；高浓度酚类物质和甲醛对细菌有很强的抑制作用和毒害作用，从而降低废水的可生化性；随着实际生产的需要，导致这类废水的非连续性排放，水量波动大，冲击负荷大。高浓度难降解有机废水的危害对于高浓度难降解有机废水，其对环境所产生的的危害如下：一次性食入大量酚类化合物会产生呕吐，头晕，拉肚子等症状。长期饮用含少量酚的水，酚类物质会在在体内累积，一旦超过人体本身的解毒范围，便会导致身体各内脏器官损伤；皮肤长期接触含酚的物质会滋生各种皮肤疾病；酚类化合物，对皮肤和粘膜有着很强烈的腐蚀性，使正常细胞失去活性，或引发自身各器官发生癌变，甚至可导致后代畸形；含酚废水的浓度超过一定值，影响水中生物的生存如果人类长期饮用被甲醛污染的水源，会引起头昏、贫血以及各种神经性疾病。高浓度难降解有机废水的预处理技术溶剂萃取法液膜分离法精馏蒸馏法混凝法二次缩聚法湿式催化氧化法Fenton试剂法铁炭微电解法课题来源本次实验研究的用水采自福州某工业区煤焦油处理废水。该废水的有机物浓度极高，而且还含有对生物有毒性的物质，降低废水的可生化性，严重影响后续的生物处理效果。如果不经过合适的治理，将对环境产生严重的危害。因此必须选用合理、先进、高效、经济的处理工艺处理该酚醛树脂废水，提高该废水的可生化性，优化出水水质，使之达到国家规定的排放标准。研究目的及意义现阶段，国内外对高浓度难降解有机废水的处理技术在不断改善中，通过实验探索，找出科学合理的运行方式使酚醛树脂废水的COD、BOD、挥发酚、醛等达到国家排放标准。同时在出水水质达标的前提下，回收部分有用的树脂，降低废水的处理成本，提高经济效益。本实验旨在探索“铁炭微电解-Fenton氧化”组合工艺处理高浓度难降解有机废水的最佳参数，在最大程度上降低污染物浓度、降低环保运行费用、简化工艺以达到提高经济效益的目的，并保证还工艺能运用于实际工程中。研究内容通过单因素试验，考察不同条件下铁炭微电解对高浓度难降解有机废水CODcr的去除率，综合确定微电解法的最佳工艺参数，包括铁炭比、PH、反应时间等。通过单因素试验，优化Fenton试剂降解高浓度难降解有机废水的工艺参数：主要考查H2O2投加量、反应时间等因素对Fenton试剂法去除废水中的有机物的影响，并得出最佳反应条件。通过正交试验考查水样Fe/C质量比、pH值、H2O2投加量三个主要因素对微电解-Fenton氧化处理效果的综合影响。实验设计铁炭微电解工艺设计Fenton氧化工艺设计工艺流程图测定方法测定所需仪器测定所需药品铁炭微电解工艺设计取一定量（200mL）的经过稀释后(200倍)的煤焦油废水于烧杯中，测定其pH值，再加入一定的经过处理后的活性炭和铁屑，用玻棒搅拌混合后在室温条件下反应一定的时间，然后取水样的上清液，测定其CODcr浓度，通过分析实验前后的水质变化，考察铁炭质量比、反应时间等对铁炭微电解处理酚醛树脂废水的影响，综合考虑后确定铁炭微电解法的最佳工艺参数。Fenton氧化工艺设计取一定量（200mL）经过铁炭微电解法处理后的废水于烧杯中，一边搅拌一边加入适当剂量的过氧化氢溶液，水样中便形成Fenton氧化体系。在室温条件下反应一定的时间后，取处理后的水样的上清液，测定其pH和CODcr的浓度，通过分析实验前后的水质变化，考察过氧化氢的投加量、反应时间等因素在Fenton试剂氧化处理废水中对去除有机物的影响，综合考虑后确定Fenton试剂氧化的最佳反应条件。工艺流程图测定方法待测指标测定方法标准pH玻璃电极法GB6920-86CODcr重铬酸盐法GB11914-89测定所需仪器仪器设备及型号厂家用途电子分析天平上海电子天平仪器有限公司称量药品101A-2E电热鼓风干燥箱上海实验仪器厂有限公司烘干药品pHS-3C型酸度计上海精密科学仪器有限公司测pH值电子万用炉220V-AC-1000W天津市泰斯特仪器有限公司加热测定所需药品化学试剂纯度化学试剂纯度盐酸AR分析纯氢氧化钠AR分析纯硫酸AR分析纯1,10菲绕啉AR分析纯硫酸银AR分析纯硫酸亚铁铵AR分析纯重铬酸钾AR分析纯邻苯二甲酸氢钾AR分析纯实验结果与讨论

不同铁炭比对CODcr去除率的影响

不同PH对CODcr去除率的影响停留时间对微电解去除CODcr的影响不同H2O2投加量对CODcr去除率的影响停留时间对Fenton氧化去除CODcr的影响Fe/C质量比、pH值、H2O2投加量三个主要因素对微电解-Fenton氧化处理效果的综合影响

不同铁炭比对CODcr去除率的影响

取200mL水样，按照Fe/C质量比为10:1，5:1，1:1，1:5，1:10的比例分别加入1g碳和对应质量的铁，3个小时后测定CODcr值。准备另一组烧杯，不加铁，只加炭，3个小时后测定CODcr值，两组CODcr差即为微电解作用去除的CODcr。如下图所示：47.1%不同铁炭比对CODcr去除率的影响随着Fe/C质量比从10:1到1:10变化，CODcr的去除率先增大后减小，在1:1时，CODcr的去除率最高，达到47.1%。这种现象主要是由于在Fe/C质量比偏低时，加大炭质量的比例后，会使体系内原电池阴极表面得以增加，所以能够更大地提高对有机物的去除效果。当Fe/C质量比超过最佳值时，炭质量的增加，会使Fe、C电极表面失去平衡，效果反而变差。不同PH对CODCr去除率的影响室温条件下在每个烧杯中均加入200mL水样，用HCL和NaOH溶液调节pH值分别为2、3、4、5、6，加入1g碳和1g铁，3个小时后，测定CODcr值，扣除活性炭吸附去除的CODcr，即为微电解作用去除的CODcr，如下图所示：47.1%不同PH对CODCr去除率的影响在pH值为3时，微电解作用对CODcr的去除率最大，为47.1%。在pH值大于3并逐渐增高后，CODcr的去除率反而随之逐渐降低。此结果很可能是因铁炭微电解反应在酸性富氧条件下发生反应：O2+4H++4e-→2H2O（E0(O2)=1.23V），在低的pH值条件下，电位差大，腐蚀反应快，有利于微电解反应的进行，从而提高了去除率。为减少pH值调节负荷及保证CODcr去除率，pH值调到3左右较为合适。停留时间对微电解去除CODcr的影响将水样pH值调节至3，投加的Fe/C质量比为1:1时，每间隔1h后，将其上清液取出测定CODcr，扣除活性炭的吸附值，CODcr的去除率最终结果如下图所示：47.1%停留时间对微电解去除CODcr的影响由图3可知，当微电解反应时间小于3小时，CODcr的去除率会随着反应时间的增长而提高。当反应时间达到3.0h后，CODcr去除率为47.1%，其后，随着反应时间的继续推移，CODcr的去除率上升并不明显，上升缓慢。这可能是因为在3小时内，易降解物质基本反应完全，3小时后，铁的腐蚀速度减缓，难降质反应在此条件下很难被破坏。考虑池容及运行成本等经济因素，宜控制反应时间为3.0h。

不同H2O2投加量对CODcr去除率的影响Fe/C质量比取1:1，调节pH值为3，微电解反应3h后，按投加量为2mL/L、3mL/L、4mL/L、5mL/L、6mL/L的H2O2，氧化反应1h，测定CODcr值结果如下图所示：51.7%64.9%不同H2O2投加量对CODcr去除率的影响随着H2O2投加量的增加，CODCr的去除率也随之增加。当投加量超过4mL/L时，CODCr的去除率增加并不明显。这是因为Fenton氧化过程中，发生反应：Fe2++H2O2→Fe3++OH-+·OH在H2O2浓度较低时，增加H2O2投加量，可以增加羟基自由基·OH的产生量，提高有机物去除率，但是超过反应的摩尔比时，因为微电解产生的Fe2+浓度一定，而Fe2+浓度控制羟基自由基·OH产生量，所以在增加H2O2投加量后，羟基自由基·OH的产生量几乎不变，有机物去除率增加减缓。因此，H2O2的投加量适合控制在4mL/L左右。停留时间对Fenton氧化去除CODcr的影响Fe/C质量比取1:1，水样pH值为3，微电解反应3h，H2O2投加量为4mL/L，反应时间分别为0.5h、1.5h、2h、2.5h是分别取样测定CODcr值，结果如下图所示：37.7%37.7%停留时间对Fenton氧化去除CODcr的影响在0.5h-1h间，CODcr去除率上升迅速，从51.8%提高64.9%，1h后，处理率变化不明显。这主要是因为Fenton氧化反应较快，在1h内基本反应完全，因此，考虑到设备运行费用等经济因素，取反应时间1小时为宜。Fe/C质量比、pH值、H2O2投加量三个主要因素对微电解-Fenton氧化处理效果的综合影响序号Fe/C质量比pHH2O2投加量(mL/L)CODcr去除率(%)111170.3212275.2313374.3421281.3522380.0623173.0731377.1832173.4933276.5k173.2776.2372.23

k278.1076.2077.50

k375.5074.4377.13

R4.831.805.27Fe/C质量比、pH值、H2O2投加量三个主要因素对微电解-Fenton氧化处理效果的综合影响

H2O2投加量对微电解-Fenton氧化工艺影响最大，Fe/C质量比次之，最后为水样pH值。Fe/C质量比为1:1，pH值为2，H2O2投加量为4mL/L时处理效率最高。这是由于pH值为2时CODcr去除率为81.3%与pH值在3为80.0%时接近，测定可生化指数B/C为0.32，达到生化处理要求，因此，调节水样pH值为3比较合适。综合其他研究成果：废水类型微电解最佳参数FentonCODcr去除率/%处理前后B/C文献来源水样pH值Fe/C质量比反应时间/hH2O2投加量/mL/L反应时间/min处理前处理后煤焦油废水31:1346081.50.130.32本文亚麻废水31:13460600.210.80其他论文煤层气井压裂废水31.53580650.150.3拉米夫定废水32（体积比）2560760.150.52染料废水21(体积比）10.4%30750.080.46综合其他研究成果综合其他研究成果，微电解-Fenton氧化工艺对于各种高浓度难降解有机废水的处理上，CODcr去除率在60%以上，可生化指标B/C可以提高到0.3以上。证明本工艺适用于高浓度难降解有机废水的预处理。同时，由于各种废水的水质有所差异，微电解的最佳参数Fe/C质量比、水样pH值、反应时间也有所不同，这可能是水质差异，Fe、C形成有效的微原电池数量不同，因而最佳的Fe/C质量比也不同。Fenton氧化的最佳投药量和反应时间基本上变化不大，H2O2投加量在4mL/L～5mL/L左右，反应时间在一小时左右。研究结论

1、在微电解反应过程中，水样的pH值调至3，Fe/C质量比为1:1；控制反应时间为3h，水样处理效果较好，CODcr去除率可达到47.1%。2、在Fenton氧化反应过程中，投加的H2O2量控制在4mL/L左右；反应时间定为1h，处理效果较为理想，CODcr去除率可达64.9%。3、对于三大因素：Fe/C质量比、水样pH值、H2O2投加量的实验研究结果表明，对本工艺实现过程中起到最大影响效果的是H2O2投加量，Fe/C质量比次之，最后为水样pH值。4、经本工艺的处理后，废水CODcr总去除