微納米氣泡菠萝蜜视频网站入口地址高級氧化工藝處理電鍍廢水的中試
楊亞紅,蘆婉蒙,蘭清泉,李 攀(1. 蘭州理工大學土木工程學院,甘肅蘭州 730000;2. 南京悠泉環保科技有限公司,江蘇南京 210000;3. 同濟大學環境科學與工程學院,上海 200000)
摘 要 對江蘇省某電鍍園區汙水廠尾水使用微納米氣泡菠萝蜜视频网站入口地址高級氧化工藝進行深度處理中試研究,要求處理後達到《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)Ⅴ類標準。半連續流試驗結果表明,單獨菠萝蜜视频网站入口地址氧化處理無法有效去除有機物,加入雙氧水催化菠萝蜜视频网站入口地址微納米氣泡處理後可以使COD 達標。在菠萝蜜视频网站入口地址與雙氧水投加量摩爾比為2 時,投加64. 6 mg/ L 菠萝蜜视频网站入口地址後,CODCr 由37. 1mg/ L 降至24. 7 mg/ L,去除率可達33. 4%,O/ C 為5. 2。菠萝蜜视频网站入口地址濃度對COD 的去除有影響,低濃度菠萝蜜视频网站入口地址對COD 有更高的去除率(46. 3%)。同時,推測菠萝蜜视频网站入口地址和雙氧水改變了原水中鐵離子的價態,通過絮凝沉澱可有效地去除水中的鎳。采用菠萝蜜视频网站入口地址濃度為150 mg/ L、菠萝蜜视频网站入口地址與雙氧水摩爾比為2 的工況進行連續流試驗,菠萝蜜视频网站入口地址投加量為55 mg/ L、連續運行5 h、進水CODCr 約為45 mg/ L時,出水CODCr 基本穩定在18. 5~21. 8 mg/ L,COD 去除率為54% ~58. 3%,O/ C 為1. 38~1. 62,可達標排放。由結果可知:相較於半連續流試驗,同樣的投加條件下,連續流的氧化效能更高,推測是由於流態變化;同時,半連續流中試試驗雖然水量較大(500 L),但要完全模擬連續流試驗結果還是存在局限性。很後,根據連續流結果估算雙氧水催化菠萝蜜视频网站入口地址工藝的處理成本為0. 86 元/ (t 水)。
在“水十條”、“汙染防治攻堅戰”等政策的指導下,各地集中治理工業聚集區水汙染,製定嚴格的流域排放標準。然而,由於工業廢水的複雜性,或存在高鹽、難降解有機物等成分,當前園區汙水集中處理存在難以穩定達標的難題,開發高效、穩定、經濟的深度處理技術是工業廢水行業的重大需求之一。菠萝蜜视频网站入口地址高級氧化反應速率快,非常適用於低COD 生化尾水的深度處理。本研究將菠萝蜜视频网站入口地址高級氧化技術應用於江蘇省某電鍍園區汙水廠的深度處理工藝,采用微納米氣泡方式投加菠萝蜜视频网站入口地址提高傳質速率,探討了該工藝的技術可行性和經濟可行性。
電鍍指的是利用電解方法在零件表麵沉積均勻、致密、結合良好的金屬層或合金層的過程。電鍍過程使用化學方法加入各種新穎的絡合劑、光亮劑、緩衝溶液等,與金屬離子形成難處理的絡合態金屬(尤其是鎳絡合物),導致所產生的廢水處理難度大大增加。近年來,國家和地方環保部門對電鍍廢水汙染物排放要求愈加嚴格。其中,《電鍍行業汙染物國家排放標準》(GB 21900—2008)中規定,總鎳的排放限值為 0. 1 mg/ L。
高級氧化工藝常被應用於工業廢水的深度處理,其中,菠萝蜜视频网站入口地址在多種高級氧化方式中具有其獨特的優勢。首先,菠萝蜜视频网站入口地址處理不會引入其他離子或汙染物,不需要過度調節目標水質酸堿性,且菠萝蜜视频网站入口地址的氧化性強,其間接氧化產生的羥基自由基能夠無選擇性地降解大部分汙染物[1-2] 。對於低COD 廢水來說,菠萝蜜视频网站入口地址處理具有低價、占地麵積小等優勢。菠萝蜜视频网站入口地址氧化在工業廢水處理的應用過程中,菠萝蜜视频网站入口地址的投加方式以及催化菠萝蜜视频网站入口地址工藝選擇不當易導致處理效果不穩定。陳廣華[3] 的研究表明,菠萝蜜视频网站入口地址工藝對低COD 廢水的去除效果不穩定,平均去除率為19%。尤其是工業廢水中含鹽量高,普通的鈦板曝氣頭易堵塞,且普通微孔曝氣均為正壓曝氣,菠萝蜜视频网站入口地址管線易泄漏,從而帶來生產安全隱患。近年來,使用微納米氣泡作為促進菠萝蜜视频网站入口地址傳質的手段很好地彌補了菠萝蜜视频网站入口地址傳質效率低和發生成本高的缺點。研究表明,微納米氣泡菠萝蜜视频网站入口地址工藝與大氣泡菠萝蜜视频网站入口地址工藝相比,菠萝蜜视频网站入口地址體積傳質係數增強了1. 3~1. 5 倍,菠萝蜜视频网站入口地址處理效能增強[4-5] 。微納米氣泡用於水處理時不需要外界刺激,依靠氣泡自身收縮破裂即可產生羥基自由基,其內部壓力高,表麵帶負電荷,氣泡尺寸較小,導致了較高的ζ 電位,增強了氣泡界麵的吸附性能,使其穩定在水中,上升速度慢[6-8] ,在菠萝蜜视频网站入口地址高級氧化方麵顯現出更大的優勢[3,9] 。微納米氣泡發生方式一般采用水力空化法,高速的水流剪切力避免了結晶堵塞,且菠萝蜜视频网站入口地址管線為負壓,避免了菠萝蜜视频网站入口地址氣體泄漏的風險。
本次試驗針對電鍍廢水,采用菠萝蜜视频网站入口地址微納米氣泡工藝開展中試研究。中試試驗思路:通過前期的水質調研確定COD 去除量,由此估算出菠萝蜜视频网站入口地址投加量;先開展單獨菠萝蜜视频网站入口地址微納米氣泡的半連續流試驗,初步判斷菠萝蜜视频网站入口地址氧化的技術可行性;根據結果,實施催化菠萝蜜视频网站入口地址微納米氣泡處理,優化工藝條件;很後,進行連續流試驗,評估工藝方案的經濟性。在此過程中,實時監測氧化還原電位(ORP)來反映菠萝蜜视频网站入口地址氧化反應程度,調控催化工藝參數,實現處理方案的很優化。
1 試驗方法
1. 1 試驗用水
江蘇某電鍍工業園區汙水處理廠日處理量為2萬t/ d,該汙水廠匯集園區內電鍍廠初步處理後的汙水,經過初沉池、濾布濾池及斜板沉澱池處理後排出。為了滿足磷酸鹽排放標準,添加鐵鹽並隨後沉澱磷酸鐵,該方法是市政廢水處理廠(WWTP)的常見做法之一[10] 。廠區進水CODCr 約為65 mg/ L,若當日水中鎳含量過高,則投加絮凝劑聚合硫酸鐵,以降低出水中鎳的含量。本次試驗采用汙水廠沉澱池出水,試驗用水水質如表1 所示。深度處理目標為出水COD 達到《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)Ⅴ類排放標準,出水總鎳含量達到《電鍍行業汙染物國家排放標準》(GB 21900—2008)。
1. 2 中試裝置與試驗方法
菠萝蜜视频网站入口地址微納米氣泡中試設備的工藝流程如圖1 所示,可分別采用半連續流或連續流方式運行。
在半連續流試驗中,將500 L 廢水注入反應罐中,啟動微納米氣泡發生器中的循環泵,通過自製水射器產生微納米氣泡。然後,啟動菠萝蜜视频网站入口地址發生器,氧氣進入菠萝蜜视频网站入口地址發生器,通過高壓放電法產生菠萝蜜视频网站入口地址,調節氣體流量和菠萝蜜视频网站入口地址濃度,檢測氣相菠萝蜜视频网站入口地址濃度。待氣相菠萝蜜视频网站入口地址濃度穩定後,菠萝蜜视频网站入口地址氣體通入微納米氣泡發生器,產生菠萝蜜视频网站入口地址微納米氣泡水,隨即進入反應罐與廢水中汙染物反應。在連續流試驗中,電鍍廢水以800 L/ h連續進入反應罐,停留時間為45 min。
1. 3 檢測方法
氣相菠萝蜜视频网站入口地址濃度: 氣態菠萝蜜视频网站入口地址濃度在線檢測儀(HARE,Model600);COD:哈希在線COD 檢測儀(CODmax II);ORP:氧化還原電位儀(YSI 650MDS多參數顯示係統);鎳:金屬鎳快速測定試紙(德國MN91305 鎳測試紙);雙氧水濃度:過氧化氫(雙氧水)快速檢測卡(Lohand)。
2.結論
采用微納米氣泡菠萝蜜视频网站入口地址高級氧化工藝處理電鍍園區汙水廠尾水,發現單獨菠萝蜜视频网站入口地址微納米氣泡處理的效果差,結合雙氧水催化菠萝蜜视频网站入口地址,可以加速有機物的降解。連續流中試試驗中,采用菠萝蜜视频网站入口地址投加量為54. 8mg/ L,菠萝蜜视频网站入口地址和雙氧水摩爾比為2,在進水CODCr 為45 mg/ L 時,可以保持出水COD 去除率為54% ~58. 3%,O/ C 為1. 38~1. 62,可達標排放,估算該工藝的運行成本約為0. 86 元/ (t 水)。本次試驗中,雙氧水催化菠萝蜜视频网站入口地址氧化工藝成功將電鍍廢水尾水處理達標排放,經濟性良好,這種技術的運用和普及對我國的水質淨化技術發展具有重要意義。