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微电解芬顿预处理高浓度含氰废水

青州谭福环保设备有限公司-微电解、芬顿氧化塔、芬顿反应器    污水分类    含氰废水    微电解芬顿预处理高浓度含氰废水

微电解芬顿预处理高浓度含氰废水

摘要:对合氰废水进行预处理可以减小废水毒性,提高废水的可生化性。本试验采用微电解芬顿预处理高浓度含氰废水,主要考察Fe/C、H2O2的投加量、pH值及HRT对处理效果的影响。通过单因素分析确定了最佳的反应条件:微电解pH=2.5,Fe/C=4:1,HRT=70min,芬顿pH=4,H202的投加量4ml/L,HRT=80min。

 

含氰废水成分复杂,高色度、有异味、可生化性差,是一种非常典型的难降解的废水。氰化物具有毒害作用,当废水中氰化物的质量浓度超过排放标准(总氰质量浓度小于0.5mg/L)。都必须进行处理。现在广泛采用碱式氯化法除氰.但此法的不足之处在于价格昂贵而且一般无法达到排放标准。据此,通过大量的试验研究,采用微电解芬顿预处理高浓度含氰废水.

 

1材料与方法

1.1废水取样

废水水样取自某精细化工厂排放的高浓度含氰废水,水质见表1。

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1.2仪器与材料

仪器:天平(型号JM一6002),COD快速测定仪(5B一3C),六联搅拌器(型号ZR4—6),500ml全玻璃蒸馏器

材料:铁屑(用5%的硫酸浸泡15min活化)。颗粒活性炭(浸泡于试验水样中,以防吸附活性炭吸附作用的干扰)。

1.3 试验方法

试验方法为单因素分析法,在500mL烧杯中进行,通过六联搅拌器搅拌均匀。试验取用400m的废水,用稀硫酸溶液调节pH值到设定值,然后分别加入设定量的铁屑和碳粒。反应一段时间后,滴加双氧水,搅拌使其与溶液充分混合反应.最后.采用硝酸银滴定法以及COD快速测定仪分别测定微电解芬顿阶段废水的CN一以及COD浓度。

 

2结果与分析

2.1微电解反应

2.1.1 pH的确定

加入质量比为3的铁碳量.反应时间为90min,改变废水的pH分别为1、1.5、2、2.5、3、3.5、4,考察pH对CN一和COD去除率的影响。试验结果如图1、2所示。

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由图1可得,CN一的去除率与pH变化相关性不大。主要原因在于微电解的开环断链作用不明显,废水中的CN一的去除主要与Fe2+和Fe3+与CN一发生络合,生成沉淀Fe3[Fe(CN)6]2、Fe4[Fe(CN)6]3。从图2看出不同pH对COD去除率的影响较大,确定微电解最佳的pH为2.5,COD的去除率为41.9%,出水11 713mg/L,CN一去除率为40%,出水726mg/L。

2.1.2 铁碳质量比的确定

调节废水的pH至2.5,反应时间90min,改变铁碳质量比分别为1、2、3、4、5、6考察质量比对废水CN一和COD去除率的影响。试验结果见图3、4所示。

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由图3可见,CN一的去除率随质量比的增大而升高。主要原因在于随着铁碳比的增大,溶解的Fe2+、Fe3+增多,CN一被络合沉降。但铁碳比太大会削弱微电解对COD的降解(由图4得),同时会增大铁泥的处理成本和废水运行费用。综上考虑CN一和COD的去除率。确定微电解最佳的铁碳比为4,COD的去除率为43.8%,出水11340mg/L,CN一去除率为38.2%。出水748mg/L.

 

2.1.3反应时间的确定

加入质量比为4的铁碳量,pH为2.5,改变废水的反应时间30、50、70、90、120、150min,考察反映时间对废水CN一去除率的影响.结果见图5所示。

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由图5可得,CN一的去除率随时间的增长逐渐达到平衡,但停留时间过长会增加耗铁量和成本,故确定最佳反应时间为70min,CN一去除率为45.9%,出水655mg/L,此时,COD的去除率为43.8%.出水11 330mg/L。

2.2芬顿反应

2.2.1 双氧水投加量的确定

取最佳条件下的铁碳微电解出水,静置沉淀后取上清,作为芬顿阶段的进水。将溶液pH调至4,反应时间为90min,改变双氧水投加量,分别为1,2,3,4,5,6,考察双氧水投加量对CN一去除率的影响。试验结果见图6所示。

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由图6可得。CN一的去除率随投加量的增大而升高.但当投加量大于4ml/L时。CN一的去除率反而下降。主要原因在于:芬顿的实质在利用强氧化性的HO·降解有机物。在Fe2+的催化作用下,H2O2分解出HO·,可以氧化破氰。反应刚开始时,

HO·随着H2O2的增加而增加,CN一去除率升高,而当H2O2浓度过大,HO·直接将Fe2+氧化为Fe3+,消耗了H2O2和Fe2+,产生HO·浓度减少。氧化效果降低。综上,确定H2O2的最佳投药量为4ml,CN一的去除率为97.2%,出水33.4mg/L,此时,COD的去除率为69.7%,出水6100mg/L。

2.2.2 pH的确定

取最佳条件下的微电解出水,静置沉淀后取上清,作为芬顿阶段的进水。加入4ml/LH2O2,反应时间为90min, 改变溶液的pH, 分别为2.5,3,3.5,4,4.5,5,考察pH对废水CN一去除率的影响。试验结果如图7所示。

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由图7可得,当pH=3.5时,CN一的去除率最大。主要原因在于:pH值较低,H+浓度较高,溶液中的Fe2+被H202氧化成Fe3+,Fe2+和H202的供给不足;而pH值较高,Fe2+不能催化H202生成·OH,且pH过高会导致Fe2+生成氢氧化物沉淀,起不

到催化剂的作用。同时,在较高pH值会使过氧化氢无效分解,降低催化氧化效率同。综上,确定最佳pH为3.5,CN一的去除率为96.6%,出水CN一为41.14mg/L,COD的去除率为69.5%,出水6145mg/L。

2.2.3反应时间的确定

取最佳条件下的微电解出水,静置沉淀后取上清,作为芬顿阶段的进水。加入4ml/L的H2O2,pH=4,反应时间30、50、70、90、120、150rain,考察反映时间对废水CN一去除率的影响,结果见图8所示。

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由图8可得,CN一的去除率随反应时间的增大而升高,但当反应时间达到80min以后,CN一的去除率保持稳定。由芬顿的反应机理可得,氧化反应随着时间的增长反应更彻底,但超过一定时间后,反应几乎达到平衡。综上,确定最佳反应时间为80min,CN一的去除率为97.9%,出水25.41mg/L.COD的去除率为70.13%,出水6020mg/L。

3结论

利用微电解芬顿处理高浓度含氰废水具有较好的效果,试验的最佳反应条件是微电解:pH=2.5,Fe/C=4:1,反应时间70min;芬顿:pH=4,过氧化氢的投加量4ml/L,反应时间为90min.CN一由1210mg/L降至25.41mg/L,总去除率达到97.9:

COD由20160mg/L降至6020mg/L,总去除率达70.13%。该方法工艺简单,操作方便,经济性好,值得进一步研究。


2018年3月15日 16:16
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