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電解水處理亞鐵沉淀法和芬頓氧化法

2024-08-06 14:11:52 19

工業(yè)企業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性支柱產(chǎn)業(yè),而工業(yè)的發(fā)展避免不了產(chǎn)生大量工業(yè)廢水,若不加以處理直排到環(huán)境中會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,并嚴(yán)重威脅人類健康。目前工業(yè)廢水的處理主要為物化預(yù)處理+生化深度處理,處理達(dá)到當(dāng)?shù)丶{管排放標(biāo)準(zhǔn)后排入當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S。隨著環(huán)保要求日趨嚴(yán)格,各地政府對(duì)工業(yè)廢水處理排放標(biāo)準(zhǔn)將更加嚴(yán)苛,部分地區(qū)要求產(chǎn)廢單位排水指標(biāo)必須達(dá)到地表水IV類排放標(biāo)準(zhǔn),其中Ni要求低于0.1mg/L,因此需要對(duì)傳統(tǒng)工藝進(jìn)行技術(shù)改造。

膜分離法因運(yùn)營(yíng)成本低、自動(dòng)化程度高、處理效果佳等特性深受各企業(yè)喜愛,然而存在著膜濃水難以有效處置難題,因此學(xué)者提出采用電解法處理,可有效將膜濃水中的有機(jī)物氨氮、重金屬、磷等污染物進(jìn)行去除,然而仍可能存在著因電解時(shí)間不足等原因,電解水中仍殘余少量有機(jī)物、重金屬、磷需要進(jìn)一步處理。電解水因鹽度過高,難以直接進(jìn)入生化處理降除COD,也不能直接進(jìn)去離子交換系統(tǒng)進(jìn)行去除重金屬。針對(duì)電解水處理,本研究提出采用亞鐵沉淀法和芬頓氧化法處理,對(duì)比兩種方法對(duì)電解水COD、PNi的處理效果,為電解水達(dá)標(biāo)地表水四類排放標(biāo)準(zhǔn)提供技術(shù)參考。

1、實(shí)驗(yàn)部分

1.1 廢水來源與特性

電解水取自深圳市某企業(yè)電化學(xué)法處理廢水工藝的產(chǎn)水。廢水呈無色澄清狀,有少量氯氣味,主要水質(zhì)情況和排放標(biāo)準(zhǔn)見表1所示。

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1.2 主要藥劑及儀器

藥劑:石灰為工業(yè)純?cè)噭?/span>H2O2、H2SO4、七水合硫酸亞鐵均為分析純?cè)噭?/span>

主要設(shè)備:84-1A磁力攪拌器;PHS-3C雷磁pH計(jì);XJ-III消解裝置;

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 亞鐵沉淀法

連續(xù)一段時(shí)間每天量取100mL電解水,加入1g七水合硫酸亞鐵,開啟攪拌,反應(yīng)1h,反應(yīng)結(jié)束后,加入石灰乳調(diào)節(jié)pH值至7,抽濾,檢測(cè)濾液污染物濃度。

1.3.2 芬頓氧化法

連續(xù)一段時(shí)間每天量取100mL電解水,加入稀硫酸調(diào)節(jié)pH值至2~3,再加入1g七水合硫酸亞鐵和1mL濃度27.5%的雙氧水,開啟攪拌,反應(yīng)1h,反應(yīng)結(jié)束后,加入石灰乳調(diào)節(jié)pH值至7,抽濾,檢測(cè)濾液污染物濃度。

2、結(jié)果與討論

2.1 亞鐵沉淀法處理電解水

2.1.1 亞鐵沉淀法對(duì)電解水COD去除情況

從圖1可知,進(jìn)水COD3~96mg/L,出水COD0~90mg/L,多個(gè)批次出水COD出現(xiàn)反升情況,這是可能因?yàn)橥都恿藖嗚F離子,直接投加石灰調(diào)至中性時(shí),難以完全被沉淀,導(dǎo)致COD測(cè)定時(shí),消耗更多重鉻酸鉀消解液,從而使得出水COD偏高。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),亞鐵法剛過濾得到的濾液呈無色澄清,久置一段時(shí)間后變微混濁,可能為亞鐵離子逐漸被空氣氧化,從而在中性條件下絮凝沉淀,因此變渾濁。由于亞鐵沉淀法對(duì)有機(jī)物幾乎無去除效果,故若進(jìn)水COD大于30mg/L時(shí),出水難以達(dá)標(biāo)。

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2.1.2 亞鐵沉淀法對(duì)電解水P去除情況

從圖2可知,進(jìn)水P12~118mg/L,出水P0.42~1.55mg/L,亞鐵沉淀法對(duì)總磷去除效果差,難以達(dá)標(biāo),這可能因?yàn)榧尤雭嗚F生成磷酸亞鐵溶解度比磷酸鐵溶解度大,亞鐵離子難以將磷酸根沉淀完全。因此亞鐵沉淀法難以保證電解水處理后P濃度低于0.3mg/L達(dá)標(biāo)排放。

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2.1.3 亞鐵沉淀法對(duì)電解水Ni去除情況

從圖3可知,進(jìn)水Ni0.94~2.07mg/L,出水Ni0.24~0.49mg/L,去除效果較差,可能是因?yàn)?/span>Ni的部分絡(luò)合物非常穩(wěn)定,亞鐵難以破壞,出水Ni濃度遠(yuǎn)大于排放標(biāo)準(zhǔn)0.1mg/L

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2.2 芬頓氧化法處理電解水

2.2.1 芬頓氧化法對(duì)電解水COD去除情況

從圖4來看,進(jìn)水COD0~96mg/L,出水COD0~27mg/L,出水COD均低于30mg/L。芬頓氧化反應(yīng)提供氧化性極強(qiáng)的羥基自由基?OH,可將電解水中頑固的有機(jī)物進(jìn)一步深度氧化降解,從而達(dá)到去除COD的目的。芬頓氧化法對(duì)電解水COD去除效果好,能保證出水COD穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

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2.2.2 芬頓氧化法對(duì)電解水P去除情況

從圖5可知,進(jìn)水P30~281mg/L,出水P0.01~0.25mg/L,低于地表水四類要求P0.3mg/L。芬頓氧化法對(duì)磷去除效果較好,這可能是芬頓氧化過程中產(chǎn)生強(qiáng)氧化性羥基自由基OH將亞磷根次磷根氧化成正磷酸根,更加容易與三價(jià)鐵離子結(jié)合生成沉淀被去除。

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2.2.3 芬頓氧化法對(duì)電解水Ni去除情況

從圖6可知,進(jìn)水Ni0.94~4.32mg/L,出水Ni0.01~0.24mg/L,Ni離子去除效果較好。芬頓反應(yīng)過程中產(chǎn)生大量的強(qiáng)氧化性羥基自由基OH可將Ni螯合物氧化破壞,使得Ni離子被釋放出來,并在調(diào)至中性時(shí)與OH結(jié)合生成Ni(OH)2沉淀被去除。試驗(yàn)初步可得,當(dāng)進(jìn)水Ni2.4mg/L時(shí),出水Ni0.1mg/L,當(dāng)進(jìn)水Ni2.4mg/L時(shí),出水Ni0.1mg/L,若需要保證出水Ni達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)0.1mg/L,則需要控制前端進(jìn)水Ni2.4mg/L。

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3、亞鐵沉淀法和芬頓氧化法的對(duì)比

從表2可知,芬頓氧化法對(duì)電解水的COD、P、Ni均有較好的去除效果,處理后出水COD、P均可達(dá)到地表水四類排放要求,控制前端進(jìn)水Ni濃度低于2.4mg/L時(shí),出水Ni0.1mg/L。而亞鐵沉淀法基本對(duì)COD無去除效果,對(duì)PNi有一定去除效果,但均無法達(dá)標(biāo)排放。因此,芬頓氧化法對(duì)電解水各污染物去除效果優(yōu)于亞鐵沉淀法。

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4、總結(jié)

亞鐵沉淀法處理電解水,進(jìn)水COD3~96mg/L,出水COD0~90mg/L,受到亞鐵離子未能完全沉淀影響,COD存在反升現(xiàn)象,且出水COD不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo);進(jìn)水P基本為12~118mg/L,出水P0.42~1.55mg/L,去除效果有限;進(jìn)水Ni基本為0.94~2.07mg/L,出水Ni0.24~0.49mg/L,處理效果較差。亞鐵沉淀法處理電解水,不能保證CODP、Ni達(dá)標(biāo)排放。

芬頓氧化法處理電解水,進(jìn)水COD0~96mg/L,出水COD0~27mg/L,COD去除效果好,能保證出水COD穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放;進(jìn)水P12~118mg/L,出水P0.01~0.25mg/L,低于地表水四類要求P低于地表水四類要求去除效果好;當(dāng)進(jìn)水Ni2.4mg/L時(shí),出水Ni0.1mg/L,當(dāng)進(jìn)水Ni2.4mg/L時(shí),出水Ni0.1mg/L,若需要保證出水Ni達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)0.1mg/L,則需要控制前端進(jìn)水Ni2.4mg/L。芬頓氧化法處理電解水,能完全保證COD、PNi達(dá)標(biāo)排放。

芬頓氧化法對(duì)電解水各污染物去除效果優(yōu)于亞鐵沉淀法,采用芬頓氧化法用于電解水處理,可將其出水主要指標(biāo)達(dá)到嚴(yán)于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)IV類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),具有處理效果好、穩(wěn)定達(dá)標(biāo)等優(yōu)勢(shì)。(來源:深圳市環(huán)保科技集團(tuán)股份有限公司)

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