混凝过氧化氢氧化联用预处理微藻液化废水的研究
利用高级氧化对污水进行预处理培养工程微藻进行污水深度处理和二
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公布说明书[11]公开号CN 101654313A [43]公开日2010年2月24日[21]申请号200910072898.2[22]申请日2009.09.15[21]申请号200910072898.2[71]申请人哈尔滨工业大学水资源国家工程研究中心有限公司地址150090黑龙江省哈尔滨市南岗区黄河路73号[72]发明人马军 韩雅红 王群 韩帮军 [74]专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所代理人荣玲[51]Int.CI.C02F 9/14 (2006.01)B01D 53/74 (2006.01)B01D 53/84 (2006.01)B01D 53/60 (2006.01)B01D 53/62 (2006.01)C02F 1/72 (2006.01)C02F 1/78 (2006.01)C02F 1/32 (2006.01)C02F 1/30 (2006.01)C02F 1/36 (2006.01)C02F 1/66 (2006.01)C02F 3/32 (2006.01)权利要求书 2 页 说明书 7 页[54]发明名称利用高级氧化对污水进行预处理培养工程微藻进行污水深度处理和二氧化碳减排的方法[57]摘要利用高级氧化对污水进行预处理培养工程微藻进行污水深度处理和二氧化碳减排的方法。
它涉及了利用高级氧化对污水和烟气进行预处理,利用人工培养工程微藻同时解决污水深度处理和CO 2减排的方法。
它解决了现有技术中藻类因为无法吸收污水中的大分子有机污染物而在污水处理中受到限制的缺陷。
本发明利用高级氧化处理污水和烟气,之后在生物反应器中利用工程微藻将预处理后的污水进行深度处理,将烟气中的CO 2吸收利用,工程微藻也可以提取功能性产品。
本发明具有成本低、投资小、效率高、处理效果好、使烟气资源化、增加生物质能来源、减轻了污水深度处理工艺的负担、降低了工程造价,改变了传统意义上污水处理观念。
混凝生化化学氧化法处理浆染废水
混凝/生化/化学氧化法处理浆染废水1、前言广东某浆染厂产品为牛仔布,外排主要来自于浆染工序。
生产过程中主要使用靛蓝、硫化黑染料。
外排的生产废水中含有大量的悬浮态和胶体态有机染料及部分残碱成分,具有色度高、可生化性差等特点。
针对这类生产废水的特征,设计采用先经混凝沉淀,使大部分染料和助剂得以絮凝,然后再经生化处理,利用高度驯化的微生物去除有机物,最后采用漂水化学氧化法。
该工艺具有处理负荷高、耐冲击、出水稳定等特点,在实际应用中取得了理想的效果。
2、废水水质水量及排放标准2.1 废水水量排放废水水量:800 m3/d,24小时均流。
2.2 废水水质根据现场多次取样测试,设计水质如表1。
表1 排放生产废水水质Table1 design parameter of the inlet water注:以上污染物的单位除特殊注明外均为mg/L(下同)。
2.3 废水排放执行标准废水处理后要求达到广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001),具体指标见表2。
表2 废水排放标准Table2 standard of the let water3、废水处理工艺流程及特点3.1 废水处理设计工艺流程3.2 主要工艺设计参数(1)调节池:设穿孔管空气曝气系统,避免废水中颗粒状物质的沉降。
调节池有效容积为270 m3,停留时间8 h。
(2)混凝反应池:调节pH值至10~11后加入混凝剂硫酸亚铁(100~300ppm)与PAM(5~15ppm)脱除色度和有毒有害物质。
混凝反应池有效容积为15 m3,反应时间为27 min。
(3)混凝沉淀池:为斜管沉淀池,表面负荷取1.5 m3/(m2•h),有效停留时间1 h。
(4)水解酸化池:内设机械搅拌装置,提高污泥与废水的混合度,减少浓度剃度。
水解酸化池有效容积为530 m3,填料体积180 m3,名义停留时间16 h。
(5)活性污泥曝气池:采用鼓风机微孔曝气系统,提高氧利用率。
混凝法和氧化法处理油田含聚污水的研究进展
000
mg・L-1聚合物粘度损失达9096以上。
值得引起注意的是,他们的研究了pH值和反应时间对聚合物的降解效果的影响:当pH值(7.1时, 酸度增大,降解严重,而当pH值>7.1时,即在整个碱性区,其降粘百分数不变,维持在86.7%的 较好水平;反应时间在晟初的5分钟里就达到了83.396。氧化降解可在碱性条件下进行以及反应速 度快,这两点对污水处理非常重要,因为一般的含聚污水体系(特别是三元复合驱含聚污水)都 显碱性,在碱性范围内反应,可省去加酸调节污水pH值,不仅节省处理污水的药荆成本,而且减 少操作费用:反应速度快,使工业化处理污水成为可能。但污水往往含有S2_,在污水碱性情况 下,S2一与Fe2+反应生成黑色沉淀,不仅污水变黑,而且Fe”+s:魄2一体系氧化降解的效果变差。 詹亚力等“…P_J,K2S。oB和K2S2∞伊es仉为诱发剂、以运动粘度为指标研究了聚丙烯酰胺氧化降解 的最佳工艺条件,考察了降解前后平均相对分子质量、化学需氧量(c∞)和溶液有机组成等方面 的变化。当KzSz08浓度为100mg・L-1,FeSO。・7H抑浓度为20 mg・L-1,聚丙烯酰胺浓度为500mg・L-‘, 在40"C反应10h后,体系中PAM可以达到最大程度的降解,此时溶液c0D值较降解前增大,平均相 对分子质量明显降低,可由1.420X 107降解到5.4×105,降解后主要产物为丙烯酰胺低聚体的衍 生物。 由詹亚力等的研究可知,Fe2+十s。082~氧化降解体系经10h才能使聚丙烯酰胺相对分子量下降约 30倍,降解后的聚丙烯酰胺相对分子量还是相当大,实验证明,相对分子量这么高的聚丙烯酰胺, 在含量高时很难使污水处理后的固体悬浮物含量达标。 2.2.1Fenton试帮法 张铁锴等“”以自制质量浓度为400mg・L-1的聚丙烯酰胺溶液为实验水样,采用Fenton试剂法 氧化去除油田污水中聚丙烯酰胺。结果表明,先用盐酸调节溶液的pH值N3,再按照聚丙烯酰胺、
混凝-Fenton氧化法处理印染废水试验研究
钠, 以上试 剂 的纯度 规 格均 为分 析纯 。
1 2 仪器 .
其 色度 、S和 C D的含 量 , 定最 适 宜 的混 凝 剂投 加 S O 确 量; 另取 6份 1 0 L的废水 , 上次试 验确 定 的最适 0m 0 在
电子分 析天平 , 六联升 降 电动搅 拌仪 , l— MiiQ型超 宜混 凝剂 投加 量 条件 下分 别调 节反 应 p 值 为 6 7, , l H , 8
问题 之 一 【。 ”
试验所 用 的染 料废 水取 自重 庆市 某 毛纺 厂 的染 整
针 对 印染废 水成 分复 杂 、 色度 深 的特 点 。 凝法 处 车间 。 混 废水 中主要含有活性艳蓝 K — N R和分散棕黄 , 水样 理 印染 废 水 具 有 处 理 效 果 好 、 本 低 等 优 势 , 有 效 呈现 墨绿色 , 成 可 水体 中悬浮物 较多 , 体水质 指标见 表 1 具 。
混 凝 效 果 通 过 对 比反 应 前 后 废 水 的色 度 、S和 S
氧化联合 使用 的试 验方法 , 研究其对 印染废水 的处 理效 C OD含 量来 判 断 : etn氧化 处 理 的效 果 通过 对 比反 F no 果 , 时分 析 影 响 处 理 效 果 的 因素 。 同 以确 定 最 佳 的操 应 前后 废水 的 T C含量 来 判断 。 O 作条件。
2 1牟第4 7 ) 2 巷 啼荭 01 棚( 4 第 9 技木川 1 1 5 ∈ 0 .
器 环 境 保 护 工 程
En r vi onm en al ot t t Pr ec i Engi ee i on n rng
9 1 , 1 重 复 同样 的操 作 流程 进 行试 验 , ,0 1 , 分析 上 清 液 量 超过 一定 限度 时将 产 生“ 体保 护 ” 用 , 脱稳 的 胶 作 使
混凝生物接触氧化法处理印染废水工艺探讨
混凝生物接触氧化法处理印染废水工艺探讨印染废水的处理一直是环境保护的重要任务,由于其含有大量的有机物质和色素,常常使得废水处理变得十分困难。
传统的物理化学方法无法有效地处理这些有机污染物,因此需要寻求一种高效可行的处理工艺。
BFO工艺是一种将混凝、生物降解和化学氧化相结合的废水处理方法。
其主要包括混凝、生物接触氧化和化学氧化三个步骤。
首先是混凝步骤,通过加入适量的混凝剂(如聚合氯化铝、铁盐等),使废水中悬浮物与混凝剂发生凝聚作用,形成较大的团聚物。
这些团聚物相对于原来的小颗粒具有较大的沉降速度,从而方便后续的分离处理。
接下来是生物接触氧化步骤,将混凝后的废水引入生物接触氧化池中,与活性污泥接触。
废水中的有机物质将被微生物降解成较小的分子。
微生物在降解有机物质的过程中,需要一定的氧气供给。
因此,在此步骤中需要不断地供氧以维持微生物的正常生长和活性。
最后是化学氧化步骤,将生物接触氧化后的废水引入氧化池中,与一定量的氧化剂(如过氧化氢、臭氧等)反应。
氧化剂能将废水中的有机物质氧化成较小的分子,降低有机物的浓度和污染程度。
此外,化学氧化还能将废水中的色素物质氧化成无色或较浅的颜色,从而提高水体的清澈程度。
BFO工艺的优点主要体现在以下几个方面:1.处理效果好:通过混凝作用,可以将废水中的悬浮物快速聚集,从而便于后续处理。
而生物降解和化学氧化则能有效地降解有机物和色素,使废水中有害物质得到有效去除。
2.工艺稳定可行:BFO工艺对原水质量的要求相对较低,容易控制操作条件,稳定性好。
适用于不同类型的印染废水处理。
3.耗能低:BFO工艺主要依靠生物降解和化学氧化的作用,不需要大量消耗电能或燃料。
这不仅降低了处理成本,还符合环保节能的要求。
4.产生的污泥易于处理:在BFO工艺中,微生物与废水中的有机物质发生降解反应,产生的污泥易于脱水和排除,减少了污泥的处理成本。
总的来说,混凝生物接触氧化法是一种处理印染废水的高效可行工艺,能有效去除废水中的有机物质和色素,使得废水能够达到排放标准。
Fenton氧化_混凝法处理印染废水的实验研究
2010 International Conference on Remote Sensing (ICRS)978-1-4244-8729-5/10/$26.00 ©2010 IEEE ICRS2010A study on fenton oxidation/coagulation process fortreatment of printing and dyeing wastewaterChen Wen-songFaculty of Environmental Science and EngineeringGuangdong University of Technology Guangzhou,Guangdong, 510006, Chinachenws@Lin Hua-shiFaculty of Environmental Science and EngineeringGuangdong University of Technology Guangzhou,Guangdong, 510006, Chinawww53991@Abstract —Treatment of 3 kinds of simulated wastewater containing different dyes and actual printing and dyeing wastewater by Fenton oxidation—coagulation process was studied. The results showed that treatment of dye wastewater with complicated composition by Fenton oxidation—coagulation process was very effective. The effect of Fenton oxidation—coagulation process was greatly affected by pH value. The suitable pH value is 4-6. The suitable amount of Fe 2+, H 2O 2 and PAM depends on concentration of the pollutant. It should be determined by experiment before treatment of wastewater. The results of treatment of actual printing and dyeing wastewater were satisfied and the removal rates of COD Cr and chromaticity were 84% and 95% respectively. It is good effect, low cost and simply operation to treat printing and dyeing wastewater by Fenton oxidation—coagulation process. Therefore it is worth spreading.Keywords- Fenton’s reagent; coagulation; Fenton oxidation—coagulation process; printing and dyeing wastewaterFenton 氧化/混凝法处理印染废水的实验研究陈文松1,林华实2广东工业大学环境科学与工程学院,广州,中国,5100061. chenws@,2. www53991@【摘要】研究了低剂量Fenton 氧化—混凝法对3种不同模拟水样和实际印染废水的处理效果。
芬顿氧化_混凝协同处理焦化废水生物出水的研究_左晨燕
1 焦化废水的治理现状焦化废水是在炼焦过程中产生的一种高COD、高氨氮、难降解的有机含酚废水,如果直接排放,对环境的污染十分严重。
我国是煤炭生产大国,焦炭产业一直在我国占有相当重要的地位,焦化废水的处理研究也已经进行了几十年,但由于其成分复杂,杂环及多环类物质含量多、毒性大[1],以及国家对焦化废水排放水质的要求进一步提高,焦化废水的达标排放问题一直没有得到有效解决。
我国现有的焦化废水处理技术主要是采用传统的A/O或A/A/O生物处理法结合混凝沉淀或者活性炭吸附等后续处理法。
各类研究表明,即使生物处理最大限度地发挥作用,也很难实现焦化废水的稳定达标排放,故有效的后续处理技术是焦化废水处理过程中关键的组成部分。
本研究对Fenton氧化/混凝协同处理焦化废水生物处理出水的效果进行了研究,提出了推荐的反应条件和处理效果,并从机理上进行了探讨;进行了初步的经济评价,以期能为焦化废水的达标排放提供技术支持。
2 试验内容2.1 水样来源焦化废水取自首钢焦化厂预处理(蒸氨脱酚)之后的焦化废水,经实验室搭建的生化处理系统(A/A/O)之后的出水作为本试验所用水样(表1)。
表1 实验水样的水质指标 国家标准采用GB 8978—1996中二级排放标准由表1可以看出,经过本试验的生物处理后,氨氮已经达到污水排放的二级标准,后续处理主要是解决COD和色度的达标排放问题。
2.2 试验方式2.2.1 主要试剂FeSO4(北京化学试剂公司,分析纯);H2O2(北京化学试剂公司,30%);聚丙烯酰胺(北京化学试剂公司,MW300万,分析纯)。
2.2.2 试验方法芬顿氧化/混凝协同处理焦化废水生物出水的研究*Study on Fenton Oxidation Cooperated with Coagulation ofBiologically Treated Coking Wastewater左晨燕 何 苗 张彭义 黄 霞 赵文涛(清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点实验室,北京 100084)摘 要 本文对Fenton(芬顿)氧化/混凝协同处理焦化废水生物出水的方法进行了全面的研究,在综合考虑经济性和去除效果的前提下,提出了反应的最佳条件。
过氧化氢污水处理技术研究
过氧化氢污水处理技术研究章节一:引言随着工农业生产的不断发展,水污染问题日益严重,成为制约经济和社会发展的重要因素之一。
传统的污水处理方法不仅投入大、效率低,并且往往无法彻底清除污染物。
在此背景下,探索新型的污水处理技术,提高污水处理效率,降低处理成本已成为污水处理领域的重要研究方向之一。
过氧化氢污水处理技术因其高效、环保等优势,吸引了越来越多的研究者关注。
章节二:过氧化氢污水处理技术概述1. 过氧化氢污水处理技术简介过氧化氢是一种强氧化剂,广泛应用于工业生产、医药、食品等领域。
过氧化氢污水处理技术则是将过氧化氢引入污水中,通过氧化作用将有机物、无机物等污染物净化、去除的过程。
过氧化氢污水处理技术具有高效、快速、环保等特点。
2. 过氧化氢污水处理技术的工艺流程过氧化氢污水处理工艺流程包括预处理、pH调整、添加过氧化氢、反应、中和、固液分离等几个环节。
其中,预处理环节主要是对污水进行初步的预处理,如筛选、搅拌、沉淀等;pH调整环节主要是将污水的pH值调整到适宜反应的范围;添加过氧化氢环节主要是将过氧化氢加入到污水中,启动氧化反应;反应环节主要是过氧化氢与污染物发生氧化反应,去除有机物和无机物;中和环节主要是将反应后的酸碱度调整到中性;固液分离主要是通过过滤、离心等技术分离出处于液态状态的纯化污水。
章节三:过氧化氢污水处理技术优缺点及其应用前景1. 优点:(1)过氧化氢是一种绿色环保的氧化剂,具有很强的氧化能力,能够有效去除有机物、无机物等多种污染物;(2)过氧化氢污水处理技术符合环保要求,不会对环境及人体产生伤害,有利于环境保护;(3)过氧化氢污水处理技术处理效率高,能够快速移除污染物,对水体质量提升有明显作用;(4)过氧化氢可在水体中自然降解,不产生二次污染。
2. 缺点:(1)过氧化氢污水处理技术的成本较高,需要投入大量的人力、物力、财力等资源;(2)在反应过程中,过氧化氢释放的氧气会带来氧气中毒的风险,需采取有效的安全措施。
微藻污水处理技术及其应用
微藻污水处理技术及其应用
1 微藻污水处理技术
微藻污水处理技术是将污染的水用微藻的形式来处理的一种环保技术。
它是一种现代的污水处理技术,可以去除水中的有机物,减少水体污染。
它集成了污染物还原、生物降解、厌氧发酵、絮凝净化等技术,可有效清除水体中的有害物质和改善水质。
2 微藻污水处理原理
微藻污水处理技术利用微藻作为活性介质,以特定温度和氧浓度控制,让微藻发挥水质净化的作用。
它可以通过催化氧化有毒物质、有机物和重金属,使污染物的浓度达到排放标准,清除水体中的有害物质,达到污染物净化的目的。
3 典型的微藻污水处理技术
1. 氮磷综合控制法:使用漂浮植物、抑藻剂、好氧抑藻剂和催化剂等技术,可以有效净化污水;
2. UV/紫外光氧化法:利用紫外线使污水中有毒物质,有机物和重金属发生氧化反应,从而有效净化污水;
3. 厌氧氨氧化技术:通过厌氧氨氧化反应,使氨氮及有机污染物被氧化分解,从而清除水体中有害物质;
4. 无菌脱氮技术:利用铁/铝铵替代发酵技术,以脱硝生物脱氮技术,有效去除污水中的氮、硝酸盐等物质;
5. 内卷式抗污染技术:将微藻藻簇装入内环,让微藻分布更均匀,加速污染物的混合消除,从而提高净化效果。
4 应用
微藻污水处理技术应用广泛,它可以有效控制水质污染,有效保
护水环境,减少水体污染。
它是一种现代的环保技术,对于有污染的
河水、湖水、渠道水,以及环境污染治理、淡水养殖水体净化等具有
重要的作用。
同时,由于它具有低耗能、低成本、高效率的特点,微
藻污水处理技术也被广泛应用于市政污水处理、工业污水处理和可再
生能源开发等领域。
混凝与Fenton试剂联用去除微污染水中的微囊藻毒素
成为一个 全球性 的环境问题 。J 。水体富营养化与水源污染 对净水技术提出了新 的挑战 , 不能有效去除藻毒素 , 就不能保 障安全饮用水 的供给 。如何有效消除藻毒素污染 已成为我 国
乃至世界环境科学领域 的一个难题 。传统 的水处理工 艺 如混凝沉淀 、 过滤和加氯消毒等对 藻毒素 的去 除作用是有 限 的, 特别是 溶解 性 藻毒 素 。J i a等研 究 了 C0 预 氧化 、 1 混 凝/ 沉淀、 过滤 、 消毒 以及臭 氧氧化和活性 炭吸附去除饮 用 氯 水 中藻 毒 素 的效 能 , 果 表 明, 原 水 中藻 类 浓 度 高 时 , 结 当 2m / 的 C0 gL 1 预氧化 不能 控制藻类 的生长 ; 混凝 、 过滤使 出 水 中藻毒素浓度明显升高; 氯消毒能去除部分藻毒素 ; 臭氧氧
类。当水华严重时 , 细胞破裂后会 释放出多种 藻毒素。微 藻 囊藻毒素毒性较大 , 分布广泛 , 具有稳定的化学结构 , 常规饮
用水处理技术不能有效脱 除水体 中的藻毒素 。因此 , 藻毒 素对人们的饮水安全造成 了严 重威胁 , 水体 中藻 毒素污染 已
Wa r 6 0型高效液相色谱仪 ( 国 Wae 公 司生产 ) ts 0 e 美 ts r ; P S C型精密 酸度计 ( 海雷磁 仪器 厂生 产 ) 0 4 x H 一2 上 ;. 5 t m、
化和活性炭 吸附能 完全去 除饮用水 中藻毒素 。由此可 看
出, 水处理单 元工艺对藻毒素的去除是很有限 的, 而组合工艺 可以发挥各工序的优点 , 可经济有效地去除藻毒素。因此 , 本 试 验 研 究 了采 用 F C 强 化 混 凝 工 艺 与 F “/ : :或 e1 e HO F“/ e H O 高级 氧化 技术联 用脱 除藻毒 素的效 果 , 先采 用 首
预氧化强化混凝去除富营养化水体中藻类研究回顾
预氧化强化混凝去除富营养化水体中藻类研究回顾陈诗雯;贾沛莉;周燕平;代瑞华【期刊名称】《净水技术》【年(卷),期】2017(36)12【摘要】水体富营养化导致的水华威胁着饮用水安全和水生态平衡.近年来,如何高效地去除水中的藻类已成为国内外的研究热点.将预氧化和混凝法进行联用可以起到协同效果,从而有效去除水体中的藻类,而不同的预氧化方法在除藻机理、效果上均有很大差别.文中主要探讨了高锰酸钾、臭氧、二氧化氯、高铁酸盐、紫外预氧化强化混凝除藻时的不同特性、效果以及安全性,为水厂除藻工艺的选择提供参考.%Drinking water safety and aquatic ecosystem balance has been threatened by algae bloom.Recent years,how to remove algae from water efficiently has been a hot topic throughout the world.The algae in water can be efficiently removed by pre-oxidation synergistically with coagulation.However,different kinds of pre-oxidation technics vary largely in their mechanics and effects.Different characteristic,effect and safety factors of potassium permanganate,ozone,chlorine dioxide,ferrate and ultraviolet are discussed in this manuscript,which can offer a reference for water plants to choose proper treatments.【总页数】6页(P44-49)【作者】陈诗雯;贾沛莉;周燕平;代瑞华【作者单位】复旦大学环境科学与工程系,上海200433;复旦大学环境科学与工程系,上海200433;复旦大学环境科学与工程系,上海200433;复旦大学环境科学与工程系,上海200433【正文语种】中文【中图分类】TU991.2【相关文献】1.生物陶粒对富营养化水体中藻类去除的研究 [J], 梁萍;郭建敏;王慧丽;何秀红2.PAFC-PDM复合混凝剂强化混凝去除水库源水中的藻类 [J], 李明玉;孙玉君;刘丽娟;潘倩;汪琳;任刚3.预氧化强化混凝去除藻类的影响因素 [J], 王品飞;倪澜绮;张丹轶;代瑞华4.化学预氧化对藻类细胞结构的影响及其强化混凝除藻 [J], 王立宁;方晶云;马军;陈忠林5.化学预氧化对藻类细胞结构的影响及其强化混凝除藻 [J], 王立宁;方晶云;马军;陈忠林因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
混凝法处理印染废水的研究的开题报告
混凝法处理印染废水的研究的开题报告一、研究背景近年来,随着工业化的发展,环境问题越来越引起人们的关注。
印染工业是一种能够对环境造成较大影响的工业,其废水一方面含有大量的有机物、重金属等有害物质,另一方面也会消耗水资源,直接影响水环境的质量。
因此,印染废水的处理成为了保护环境和维护人类健康的重要任务。
混凝法作为一种成熟的废水处理技术,具有处理效率高、操作简便、设备成本低等优点,被广泛应用于印染废水处理领域。
二、研究目的和意义本研究旨在探究混凝法处理印染废水的效果和机理,通过实验室模拟和现场应用的形式,评估混凝法处理印染废水的可行性、实用性和经济性。
具体研究目的如下:1. 研究混凝剂种类、用量等参数对印染废水处理效果的影响;2. 探究混凝-沉淀法、混凝-氧化法等混凝工艺的优缺点及适用范围;3. 采用实验室模拟和现场应用两种形式,评估混凝法处理印染废水的效果和机理;4. 分析混凝法处理印染废水的可行性、实用性和经济性。
三、研究内容和方法1. 研究混凝剂种类和用量对印染废水处理效果的影响。
选取不同种类的混凝剂,如PAC、PFS、铁盐等进行试验,探究其用量对废水处理效果的影响。
2. 探究混凝-沉淀法、混凝-氧化法等混凝工艺的优缺点及适用范围。
选取不同的混凝工艺进行试验,比较其处理效率和成本,探究其适用于不同类型的印染废水。
3. 采用实验室模拟和现场应用两种形式,评估混凝法处理印染废水的效果和机理。
通过对印染废水样品进行实验室模拟和现场应用试验,研究混凝法处理印染废水的机理,评估其效果。
4. 分析混凝法处理印染废水的可行性、实用性和经济性。
对混凝法处理印染废水的可行性、实用性和经济性进行分析,提出相应的建议和措施,为印染废水处理提供技术支持。
四、预期结果1. 研究混凝剂种类和用量对印染废水处理效果的影响,确定最佳的混凝剂种类和用量,在处理印染废水时达到最佳效果。
2. 比较混凝-沉淀法、混凝-氧化法等混凝工艺的优缺点及适用范围,选择适用性和经济性较好的混凝工艺进行印染废水处理。
Fenton氧化_混凝协同处理焦化废水生物出水的研究_左晨燕
Fenton 氧化/混凝协同处理焦化废水生物出水的研究左晨燕,何苗,张彭义,黄霞,赵文涛(清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京 100084)摘要:对F enton 氧化/混凝协同处理焦化废水生物出水的方法进行了研究,在综合考虑经济性和去除效果的前提下,提出了反应的最佳条件:H 2O 2投加量为220mg/L,Fe 2+投加量为180mg/L,聚丙烯酰胺投加量为4 5mg /L ,反应时间为0 5h,pH =7.最终CO D 去除率可达44 5%,色度可以降为35倍,出水符合国家污水排放二级标准.同时,通过分析分子量分布和小分子有机物组成,揭示了F enton 氧化/混凝协同处理焦化废水生物出水的污染物变化规律.结果表明焦化废水经过Fento n 氧化/混凝协同处理后,其出水可达到国家二级排放标准,并且处理成本相对较低,具有实际应用的前景.关键词:焦化废水;Fenton 氧化/混凝协同;分子量分布;全分析中图分类号:X784 文献标识码:A 文章编号:0250-3301(2006)11-2201-05收稿日期:2005-04-08;修订日期:2005-12-02基金项目:国家高技术研究发展计划(863)项目(2002AA601250)作者简介:左晨燕(1980~),女,硕士研究生,主要研究方向为焦化废水处理技术,E -mai l:zuochenyan 98@Study on Fenton Oxidation Cooperated with Coagulation of Biologically Treated Coking WastewaterZU O Chen -yan,H E Miao,ZHANG Peng -y i,H UANG Xia,ZHAO Wen -tao(State K ey Joint L aboratory of Environment Simulat ion and Pollution Contr ol,Department o f Envir onmental Science and Engineer ing T singhua U niv ersity,Beijing 100084,China)Abstract:T he method of F enton ox idatio n cooperated with coagulatio n for biologically treated coking wastewater w as conducted.Based on both of the remov al performance and the o perating costs,optimal reaction co ndition was pro posed.Operating at H 2O 2concentr at ion 220mg/L,Fe 2+concentration 180mg /L ,PA M concentr at ion 4 5mg/L ,r eaction t ime 0 5h and pH =7,about 44 5%of COD was r emoved and chroma reached 35.In addition,throug h analyzing of the chang es of molecular weight distribution and const itute of organic compounds in effluent,the pollutant transformation rule was put forward.T he result shows that t he effluent t reated by Fenton ox idation cooperated w ith coagulation can reach the wastewater secondary dischar ge standard,and the operation costs are acceptable.T his implies that the technique o f F enton o xidat ion cooperated with coagulation has promising in practice.Key words:coking wastewater;F enton ox idation cooperated wit h coag ulation;distr ibution of molecular weig ht;analyzing of organic compounds constitute焦化废水是在炼焦过程中产生的一种高COD 、高氨氮、难降解的有机含酚废水,如果直接排放,对环境的污染十分严重[1,2].我国现有的焦化废水处理技术主要是采用传统的A/O 或A/A/O 生物处理法结合混凝沉淀或者活性炭吸附等后续处理法.各类研究表明,即使生物处理最大限度地发挥作用,也很难实现焦化废水的稳定达标排放,故有效的后续处理技术是焦化废水处理的关键.本文对Fenton 氧化/混凝协同处理焦化废水生物处理出水的效果进行了研究[3,4],提出了推荐的反应条件和处理效果,并从机理上进行了探讨和初步的经济评价,以期能为焦化废水的达标排放提供技术支持.1 材料与方法1.1 水样来源焦化废水取自首钢焦化厂预处理(蒸氨脱酚)之后的焦化废水,经实验室搭建的生化处理系统(A/A/O)之后的出水作为本试验所用水样.水样的主要指标见表1.表1 试验水样的水质指标T able 1 Water quali ty of biologically treated coking w astew ater 项目浓度国家标准1)COD/mg L -1220~270150氨氮/mg L -12~1525色度/倍200~300801)采用GB 8978-1996中二级排放标准由表1可以看出,经过本试验的生物处理后氨氮已经达到污水排放的二级标准,后续处理主要解决COD 和色度的达标排放问题.1.2 试验方式1.2.1 主要试剂第27卷第11期2006年11月环 境 科 学ENVIRONMENTAL SCIENCEVol.27,N o.11Nov.,2006FeSO4(北京化学试剂公司,分析纯);H2O2(北京化学试剂公司,30%);聚丙烯酰胺(北京化学试剂公司,MW300 104,分析纯).1.2.2 试验方法(1)Fenton氧化/混凝协同试验 在混凝反应器中投加不同量的Fenton试剂,用电动搅拌器搅拌5min后静置澄清,控制反应时间,取上清液进行COD、色度和全分析;混凝协同试验中,先加入Fenton试剂并搅拌,4min后加入絮凝剂聚丙烯酰胺并持续搅拌5min,其他同Fenton氧化试验.(2)分子量分布试验[5,6] 采用超滤膜分级过滤的方法.取一定量废水先用0 45 m滤膜过滤,之后依次通过截留相对分子质量为5 104、3 104、1 104、6 103、4 103、2 103、1 103、5 102的平片超滤膜,压力驱动为高纯氮气,压力为0 2MPa,每一级滤液一部分用于测定COD,另一部分用作下一级滤膜过滤.1.2.3 分析指标及方法COD:采用美国HACH公司的COD快速测定仪和专用测定管(美国HACH公司).色度:采用标准目测比色法(GB11903-89).分子量分布:采用Stirred Cell超滤器(M ILLIPORE公司)和H M系列平片超滤膜(中国科学院上海应用物理研究所).小分子有机物组成全分析,先采用固相萃取浓缩前处理,然后用GC/MS分析.2 结果与讨论2.1 H2O2投加量对COD去除率和色度的影响根据文献[7,8]及初步的探索试验,H2O2和Fe2+投加量分别在200mg/L和160mg/L时,处理效果和经济性都较好.因此本组试验固定Fe2+投加量为160mg/L,进一步研究确定H2O2的最佳投加量.图1显示了当Fe2+投加量为160mg/L,反应时间为0 5h,pH=7时,H2O2投加量对COD去除率和色度的影响.随着H2O2投加量的增大,COD去除率增加,色度降低.当H2O2投加量大于220mg/L 时,COD去除率的增长速度减慢.从经济性和H2O2利用率的角度看,可以选定220m g/L为H2O2的最佳投加量.此时的COD去除率为34%,色度为50倍.2.2 Fe2+投加量对COD去除率和色度的影响本组试验固定H2O2投加量为220mg/L,进一步研究确定Fe2+的最佳投加量.图2显示了当H2O2投加量为220mg/L,反应时间为0 5h,pH=7时,Fe2+投加量对COD去除率和色度的影响.从图2可以看出,Fe2+投加量对COD去除率和色度的影响都较大,COD去除率随Fe2+投加量的增加而呈不断上升的趋势,但当Fe2+投加量大于180mg/L 时,色度略有回升.这可能是由于Fe3+的颜色所导致.故选定180mg/L是Fe2+的最佳投加量,此时COD去除率为36%,色度为50倍.图1 H2O2投加量对CO D去除率和色度的影响Fig.1 Influence of H2O2concentration onth e COD and chroma removal performance图2 Fe2+投加量对COD去除率和色度的影响Fig.2 Influence of Fe2+concentration on theCOD and chroma removal perform ance2.3 聚丙烯酰胺协同作用对COD去除率和色度的影响为了进一步强化Fenton试剂的处理效果.本组试验投加了不同剂量的聚丙烯酰胺.由于H2O2和Fe2+反应可以产生Fe3+,而Fe3+和聚丙烯酰胺正好是焦化废水后续处理中最常用的混凝药剂.因此,理论上投加聚丙烯酰胺可以强化Fenton氧化的处理效果[9].实验结果表明,投加聚丙烯酰胺确实有助于提高COD的去除率和降低色度.图3显示了当H 2O 2投加量为220mg/L,Fe 2+投加量为180mg/L,反应时间为0 5h,pH =7时,聚丙烯酰胺投加量对COD 去除率和色度的影响.从图3可以看出,聚丙烯酰胺投加量对COD 和色度的影响很大,其最佳投加量为4 5mg /L,此时COD 的去除率为44 5%,色度为35倍,出水可以达到国家二级排放标准.图3 聚丙烯酰胺投加量对CO D 去除率和色度的影响Fig.3 Influence of PAM concentration on the CODand chroma rem oval performance2.4 反应时间对COD 去除率和色度的影响图4显示了当H 2O 2投加量为220mg/L,Fe 2+投加量为180mg/L,聚丙烯酰胺投加量为4 5mg/L,pH=7时,反应时间对COD 去除率和色度的影响.从图4可以看出,延长反应时间,可以明显地提高COD 去除率和降低色度.前30min 的反应速度很快,COD 去除率提高也很快,30m in 后,反应速度减慢,但去除率仍在升高.当反应时间为2h 时,COD 的去除率可以达到53%,出水色度可以降至30倍.但综合考虑处理效果和经济性,选择反应时间为30min 是比较合理的.图4 反应时间对CO D 去除率和色度的影响Fig.4 Influence of reaction time on the COD andchroma removal performance2.5 pH 值对COD 去除率和色度的影响有关研究表明,Fenton 试剂在酸性条件下反应速率更快,因为酸性条件下生成羟基自由基的速度更快.因此本组实验研究了不同pH 值条件下,Fenton 氧化和混凝联合处理焦化废水生物出水的效果.图5显示了当H 2O 2投加量为220mg /L,Fe 2+投加量为180mg/L,聚丙烯酰胺投加量为4 5mg/L,反应时间为0 5h 时,pH 值对COD 去除率和色度的影响.从图5可以看出,Fenton 试剂在酸性条件下效果更好,最佳pH 值为3,此时的COD 去除率可以达到58%,色度可以达到30倍.但是在实际工程应用中考虑到经济性,不可能将焦化废水生物出水的pH 值调为3再进行反应.不调节pH 值,即pH=7时,出水已经可以达到国家污水二级排放标准,故本研究推荐实际生产中可以在pH =7的条件下运行.同时,本研究后续都是针对pH =7的反应条件下进行的试验结果分析.图5 pH 值对COD 去除率和色度的影响Fig.5 In fluence of pH on the COD and chroma removal performance2.6 聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺混凝对比试验本试验研究了传统的聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺混凝联合处理焦化废水生物出水的效果[10].试验表明,在聚合硫酸铁的投加量为200mg /L,聚丙烯酰胺投加量为8mg /L 时,COD 和色度的去除效果都达到最佳,其与Fenton/混凝协同处理效果的对比如图6所示.从图6可以看出,Fenton/混凝协同处理对COD 的去除率(44 5%)比传统混凝法(37%)提高了7 5个百分点,而出水色度则明显优于传统混凝法.可见Fenton/混凝协同处理对色度的去除有明显的优势,出水COD 和色度都可稳定达标.2.7 污染物分子量分布的变化为进一步了解Fenton 氧化/混凝协同处理前后物质的变化情况,对水样进行了相对分子质量分布图6 Fenton/混凝与传统混凝法的效果比较Fig.6 Comparison of Fenton oxidation cooperated w ith coagulation an d conventional coagulation 的研究[5].图7显示了焦化废水生物出水经过Fenton氧化/混凝协同处理前后水样的相对分子质量分布情况.表2反映了处理前后分子量的变化情况.可以看出,焦化废水生物出水中小分子量的物质占绝大部分.相对分子质量小于1000的物质占总COD的59 5%,其中小于500的占52%.这些物质都是在前面的生物处理中无法去除的.从表2可见,Fenton氧化/混凝协同处理后出水中大分子物质(>1 104)明显减少,COD的含量从26 7%降为了4 7%,而小分子物质(<1 103)大大增加,COD的含量从59 5%增至82 6%.这说明Fenton试剂跟大分子物质反应,将其氧化断裂成为小分子物质.由此推断Fenton氧化/混凝协同处图7 Fenton氧化/混凝协同处理前后相对分子质量的分布Fi g.7 M olecular w eight distributi on of pollutant treated by Fenton oxidation cooperated w ith coagulati on表2 Fenton氧化/混凝协同处理前后相对分子质量的变化情况/% Table2 Changes in molecular w eight distri bution of pollutanttreated by Fenton oxidation cooperated w ith coagulation/%相对分子质量范围处理前COD分布处理后出水COD分布>1 10426 74 71 104~1 10313 812 8<1 10359 582 6理后出水的可生化性可能会有所提高,这与文献结果一致[2,11~14].从图7中还可以看出,相对分子质量在4 103~1 103之间的物质,处理前后其COD含量从6 9%降为0.这表明Fenton反应中起主要作用的羟基自由基的氧化过程虽然是非选择性,但针对本试验,其与分子量在4 103~1 103之间的物质反应较快,率先将其氧化.2.8 处理后水中小分子有机物的分析为了解Fenton氧化/混凝协同处理后出水中占82 6%的小分子物质的种类和相对含量,将水样做了相对分子质量小于600的有机物分析,结果如表3所示.表3 Fenton氧化/混凝协同处理出水中小分子有机物分析T able3 Analyzing of organic compounds constitute in effluent treated by Fenton oxidati on cooperated w i th coagulation物质面积归一百分比/%物质面积归一百分比/%甲基吡啶2 20二甘醇2 72苯酚19 33正十三烷1 90甲基苯酚51 75正十四烷1 26二甲基苯酚8 68正十五烷1 72其他苯酚类物质1 19正十六烷3 73二甲氧基环己基硅烷2 33正十八烷3 19 面积归一百分比显示了物质的相对含量.从结果可以看出,经Fenton氧化/混凝协同处理后出水中小分子污染物主要是酚类物质,占80 95%,其次为正烷烃类,占11 80%,其它物质仅占7 25%.结合分子量分布试验可以大致推算,酚类和正烷烃类物质占水样中污染物总量的60%以上,由此可以推断,这2类物质大部分是Fenton氧化/混凝协同处理过程中,由Fenton试剂将大分子物质氧化断裂而形成的产物.另外,经Fenton氧化/混凝协同处理后出水中的物质大部分属于易降解物质,故水样在经过处理后其可生化性相对于处理前应该有较大的提高,这与分子量分布试验的结果是吻合的.如果将Fenton 氧化/混凝作为生物处理出水的预处理,后续经过生物处理后最终出水,焦化废水的出水将可以稳定达到国家一级排放标准.3 经济性分析从上述实验结果可知,Fenton氧化/混凝协同处理焦化废水生物出水的推荐反应条件是:H2O2投加量为220mg/L;Fe2+投加量为180mg/L;聚丙烯酰胺投加量为4 5mg/L,反应时间为0 5h,pH=7.最终COD去除率可达44 5%,色度可以降为35倍,出水符合国家污水排放二级标准.显然,采用Fenton试剂/混凝协同处理的方法是非常有效的.目前含量为27 5%的工业用H2O2价格约为2150元/t,FeSO4价格约为500元/t,聚丙烯酰胺价格约为12000元/t.按照上述推荐的投加量计算,达到上述效果时水的药剂费用约为1 8元/t.目前首钢焦化厂的后处理工艺是混凝-陶粒过滤-活性炭吸附,其水处理成本约为3元/t.综上,采用Fenton氧化/混凝协同处理焦化废水生物出水的后处理工艺有一定的应用前景.4 结论(1)Fenton氧化/混凝协同处理焦化废水生物出水的推荐反应条件为:H2O2投加量为220mg/L; Fe2+投加量为180mg/L;聚丙烯酰胺投加量为4 5 mg/L;反应时间为0 5h;pH=7.最终COD去除率可达44 5%,色度可以降为35倍,出水达到国家污水排放二级标准.(2)经Fenton氧化/混凝协同处理后大分子污染物(相对分子质量>5 104)几乎全部去除,小分子污染物(相对分子质量<1 103)大大提高,表明Fenton试剂将大分子物质氧化断裂成小分子物质.而相对分子质量在4 103~1 103范围内的物质完全去除,Fenton试剂对这一分子量范围内物质的反应速率较快.(3)Fenton氧化/混凝协同处理后出水中的小分子污染物苯酚类和正烷烃类物质含量合计达到90%以上,是由生物出水中大分子物质经过Fenton 氧化形成的产物.这2类污染物属易降解物质,如果将Fenton氧化/混凝作为生物处理出水的预处理,后续经过生物处理后最终出水,焦化废水的出水将可以稳定达到国家一级排放标准.(4)Fenton氧化/混凝协同处理焦化废水生物出水的处理成本约为1 8元/t,低于现有焦化厂后处理工艺的处理成本,具有较好的经济性,有一定的应用前景.参考文献:[1]何苗.杂环化合物和多环芳烃生物降解性能的研究[D].北京:清华大学,1995.[2]Guedes A M F M,M adei ra L M P,Boaventura R A R,et al.Fenton oxidation of cork cooking w astew ater overall ki n eticanalysis[J].Water Research,2003,37:3061~3069.[3]M ontserrat P,Francesc T,Jose A G H,e t al.Removal oforganic contam i nants in paper pulp treatment effluents underFenton and photo-Fenton conditions[J].Applied Catalysi s B:Environmental,2002,36:63~74.[4]Park T J,Lee K H,Jung E J,et al.Removal of refractoryorganics and colorin pigment was tew ater w ith Fenton oxidation[J].Water Science and T echnology,1999,39:189~192. 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混凝法处理印染废水的研究
江苏科技大学本科毕业论文学院环境与化学工程学院专业环境工程学生姓名流弊班级学号**********指导教师大流弊二零一四年六月江苏科技大学本科毕业论文混凝法处理印染废水的实验研究摘要印染行业是我国工业废水的排放大户,且印染废水具有浓度高、成分复杂、色度高、可生化性差等特点,为了降低后续生物处理工艺的负荷,故而在主要的生物处理工艺之前设计混凝沉淀作为预处理。
本文主要是针对以酸性嫩黄为主要发色物质的废水进行混凝过程的处理研究,实验室模拟配制不同浓度的染料废水,利用可见及紫外分光光度计测定废水中处理前后的酸性嫩黄的浓度,分别研究了每种混凝剂各自的最佳投加量、最适宜的pH值和废水初始浓度对酸性嫩黄去除率的影响。
铁系混凝剂在实验室条件下经过混凝过程对酸性嫩黄的最佳去除率约为31%左右,其中对于三氯化铁来说,pH为8.5、投加量为50mg/L、废水初始浓度为140mg/L 时,酸性嫩黄去除率可达到32%;在pH为8、硫酸亚铁的投加量为70mg/L、废水初始浓度为100mg/L时,酸性嫩黄的去除率可达到31%。
虽然铁系混凝剂投加量较少,但由于残留铁离子会影响处理后水的色度,故而铁系混凝剂面临被淘汰的困境。
硫酸铝作为混凝剂处理染料废水时,在pH为7、硫酸铝的投加量为140mg/L、废水初始浓度为160mg/L时,酸性嫩黄的去除率可达到42%。
聚合氯化铝(PAC)的投加量为180mg/L、pH为4、废水浓度为60mg/L时,酸性嫩黄去除率可达到82%,PAC在色度的去除方面优势很明显,即使投加量过量,对混凝效果的去除率影响不大。
运用PAM+Al2(SO4)3的组合处理pH为8、废水初始浓度为180mg/L的废水,PAM的投加量35mg/L、Al2(SO4)3的投加量175mg/L时,酸性嫩黄的去除率可达到65%左右,通过在实验过程中观察现象发现,PAM+Al2(SO4)3组合在混凝过程中生成的矾花密实、所需要的沉降时间短。
混凝催化氧化处理新型制药废水的实验研究
混凝催化氧化处理新型制药废水的实验研究混凝工艺是常规水处理工艺中的重要方法,广泛应用于各类工业废水处理中,各种无机金属盐均有利于废水的絮凝。
通过向待处理水样中投加无机金属盐,将水样中微小悬浮物和胶体粒聚集沉降。
江西省九江市某制药工厂在生产敷贴类药品过程中,对所生产的药品及生产器械进行消毒工作时产生了内含羧甲基壳聚糖季铵盐和羧甲基壳聚糖混合成分的废水,该废水有机物含量高、pH不稳定、难以直接进行生化处理。
利用纳米Fe3O4/PAC混凝和催化氧化组合工艺对该废水进行预处理。
纳米Fe3O4作为常见的磁性材料,粒径小、易分散,同时也具有一定的水处理能力,其与聚合氯化铝(PAC)相结合,可达到提升处理性能和废物回收再利用的效果。
催化氧化实验则通过向废水中投加催化剂催化过硫酸盐,利用反应中产生具有强氧化性的自由基将废水中的有机污染物转化为对环境友好的小分子无机物,净化水体。
1 实验与材料1.1 试剂与仪器实验废水:来自江西九江某医药企业,含有质量分数约2%的羧甲基壳聚糖季铵盐和羧甲基壳聚糖混合成分。
废水呈乳白色浑浊状,无气味,CODCr为5 500~6 000 mg/L。
试剂:聚合氯化铝(30%);纳米四氧化三铁(纳米材料);过硫酸钠(AR)以及测定CODCr常用药剂。
仪器:AL204型电子分析天平,上海梅特勒-托利多仪器有限公司;78-1型磁力加热搅拌器,杭州仪表电机;pHS-3E型pH计,上海精科雷磁仪器厂;DHG-9101-2S型电热鼓风干燥箱,上海三发仪器有限公司;DZF-6050型真空干燥箱,杭州蓝天仪器有限公司;Galanz-WMX型微波密闭消解仪,汕头市环海工程总公司;SHZ-82A型数显恒温振荡器,金坛市华城开元实验仪器厂。
1.2 实验方法1.2.1 混凝分别取若干份150 mL水样于250 mL烧杯中,用0.1 mol/L NaOH溶液和0.1 mol/L H2SO4调节水样pH,然后分别向其中投加PAC。
混凝—生物接触氧化法处理印染废水工艺探讨_secret
混凝—生物接触氧化法处理印染废水工艺探讨摘 要:介绍了混凝—水解酸化—接触氧化—混凝气浮处理印染废水的工程应用。
结果表明,印染废水经该工艺处理后,CODCr 去除率达95%,色度去除率达90%,该工艺具有占地面积小,脱色效果好,处理效率高等特点,能广泛应用于纺织印染废水的实际工程中。
关键字:印染废水 水解酸化 接触氧化 气浮纺织印染工业是义乌市支柱产业之一。
生产过程中产生的印染废水排放量约占义乌市工业废水总排放量的四分之一。
废水中的主要污染物是棉、毛等纺织、纤维上的污物、盐类、油类和脂类及加工过程中投加的各种浆料、染料、表面活性剂、助剂、酸、碱等。
义乌市印染废水主要特点是水量小、浓度高,水质波动大。
有机污染严重,又由于染料品种的变化及化学浆料的大量使用,废水含难降解有机物,可生化性较差,处理难度大。
目前,印染废水常规的处理方法是接触氧化加混凝沉淀处理。
但由于印染废水可生化性不是很强,有些染料沉降性能差,处理效果不理想,如果在接触氧化前加上水解酸化,则可将大分子有机物、难降解的有机物降解为小分子有机物,改善废水的可生化性,气浮工艺则可使难沉降的染料颗粒和比重与水一般的悬浮颗粒从废水中分离出来。
1 废水处理工艺、主要构筑物及设备 1.1 废水水质以义乌市某印染厂为研究对象。
该厂主要从事织物和纤维包括棉、丝和化纤等的印染。
使用的浆料有分散染料、硫化染料、阳离子染料和直接染料,其中分散染料和硫化染料的量比较大。
正常生产时废水排放量约500 m 3/d ,水质指标为:pH=8~10,COD Cr <1500 mg/L ,SS<500mg/L ,色度<1000倍。
废水中COD Cr 及色度较高。
设计出水水质达到国家《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-92)一级标准即pH=6~9,COD Cr =100 mg/L ,SS=70 mg/L ,色度=40倍。
1.2工艺流程该处理工艺充分考虑到水质的特点,强调处理工艺的脱色率以及提高有机污染物的去除效果。
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陈㊀雅ꎬ尹昭森ꎬ王文嘉ꎬ等.混凝-过氧化氢氧化联用预处理微藻液化废水的研究[J].江苏农业科学ꎬ2019ꎬ47(4):227-232.doi:10.15889/j.issn.1002-1302.2019.04.052混凝-过氧化氢氧化联用预处理微藻液化废水的研究陈㊀雅1ꎬ尹昭森1ꎬ王文嘉1ꎬ张景来1ꎬ韩㊀威1ꎬ孟㊀晗2(1.中国人民大学环境学院ꎬ北京100872ꎻ2.茂名瑞派石化工程有限公司ꎬ广东茂名525011)㊀㊀摘要:采用两级混凝-过氧化氢氧化法联用处理微藻液化制油产生的高浓度有机废水ꎮ在一次混凝试验中ꎬ混凝剂选择聚合氯化铝投加量为1.0g/Lꎬ反应pH值为6ꎬ助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)投加量为60mg/Lꎻ二次混凝试验ꎬ选取PAC/PAM投加比为16.7ꎬPAC投加量为0.8g/Lꎮ经过二级混凝后化学需氧量(chemicaloxygendemandꎬ简称COD)去除率为74.87%ꎬ色度去除率为44.89%ꎮ混凝段出水再经过氧化氢氧化处理ꎬ最佳试验条件为温度70ħꎬ反应pH值为8ꎬ过氧化氢投加量为0.5mol/Lꎬ氧化处理15minꎮ在此条件下ꎬ微藻液化废水COD去除率为86.94%㊁脱色率为47 70%ꎻ出水COD为3029mg/Lꎬ色度为2079度ꎮ微藻液化废水经过混凝-过氧化氢氧化法连续处理后ꎬ废水中的COD㊁色度去除率分别为96.71%㊁71 17%ꎮ出水的COD低于厌氧处理进水要求ꎬ可以作为后续厌氧处理的进水ꎮ㊀㊀关键词:微藻液化ꎻ高浓度有机废水ꎻ混凝ꎻ过氧化氢氧化㊀㊀中图分类号:X703㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1002-1302(2019)04-0227-06收稿日期:2017-10-08基金项目:国家高技术研究发展计划(编号:SS2012AA023107)ꎻ比尔&梅琳达 盖茨基金会项目(编号:2014020059)ꎻ中国人民大学科学研究基金(编号:14XNLQ02)ꎻ装备预研教育部联合基金(编号:2017010080)ꎮ作者简介:陈㊀雅(1991 )ꎬ女ꎬ陕西安康人ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事高浓度有机废水处理研究ꎮE-mail:tutuchenya@163.comꎮ通信作者:韩㊀威ꎬ硕士ꎬ副教授ꎬ主要从事环境能源教学与研究工作ꎮE-mail:hanwei@ruc.edu.cnꎮ㊀㊀作为第3代生物质能源ꎬ微藻具备生长迅速ꎬ能在各种环境下生长ꎬ单位面积产量高ꎬ且在生长过程中能有效利用水中含氮污染物和吸收温室气体二氧化碳等特性[1]ꎬ具有极其广泛的应用前景[2-3]ꎮ2016年国家发展改革委㊁国家能源局在«能源技术革命创新行动计划»(2016 2030年)中明确指出ꎬ要重点发展生物质能等可再生能源及微藻制油技术ꎬ开展大规模产业化示范ꎮ微藻制油技术主要包括酯交换法㊁热解法与直接液化法等ꎮ其中直接液化法是以加压热水为介质ꎬ将微藻生物质通过热化学方法转化为高能量密度的生物质油ꎬ该技术对原料要求少ꎬ反应条件较缓和ꎬ产物生物质油能量密度高ꎬ且无须干燥原料ꎬ这节约了操作成本ꎬ是藻类能源转化的研究热点[4-9]ꎮ开发微藻直接液化制油技术ꎬ能缓解我国液体燃料需求日益增加ꎬ而近2/3的液体燃料须要进口的严峻现实ꎬ并减少我国巨大的温室气体排放量[10]ꎮ㊀㊀微藻直接液化制油工艺流程如图1所示ꎬ直接液化产物除生物质油外ꎬ还包括气相产物㊁固相产物和制油废水ꎮ相比于其他2类产量较少的气相㊁固相产物ꎬ制油废水产量较大ꎬ且其中含有大量的有机物ꎻ藻类原料中大约有33%碳元素㊁67%氮元素㊁85%磷元素都被转移到制油液化废水中[11]ꎮ该废水的化学需氧量(chemicaloxygendemandꎬ简称COD)浓度约为105mg/Lꎬ远高于一般的石油炼制废水的COD浓度(400~50000mg/L)ꎬ且氮㊁磷含量高ꎬ固体悬浮物多ꎬ废水中混有少量的生物质油成分ꎬ有机成分复杂ꎬ是一种难以直接用现有的生物方法处理的高浓度㊁难降解的有机废水ꎮ随着微藻直接液化制油技术的发展和产业化ꎬ该类废水的生产量会与日俱增ꎬ而缺乏对该类制油废水处理的研究与技术ꎬ这对于微藻制油产业的发展ꎬ对于国计民生和环境保护而言都是极大的桎梏ꎮ㊀㊀混凝沉淀法可以有效处理难降解废水ꎬ去除废水中的胶体悬浮㊁色度和部分CODꎬ且成本低廉ꎬ操作简单ꎬ因而被广泛应用于污水处理工艺中[11]ꎻ过氧化氢作为处理效果较好且反应产物只有氧气与水的绿色氧化剂而备受瞩目ꎮ本研究将微藻液化制油废水加热后加入过氧化氢氧化ꎬ发现能够有效去除废水中的CODꎮ因此ꎬ本研究采用混凝法和过氧化氢氧化法联用工序ꎬ对微藻液化制油废水进行预处理ꎬ优化处理工艺ꎬ使出水水质能够满足直接进入后续生物处理的要求ꎮ1 材料与方法1.1㊀试验水质废水样品:微藻直接液化制油废水统一收集在塑料桶中ꎬ在4ħ温度下保存ꎬ每次取样前搅拌均匀ꎮ从感官上看ꎬ该废水颜色为黑褐色ꎬ气味刺鼻ꎮ经过测定ꎬ废水的理化性质见表1ꎮ㊀㊀微藻液化过程产生的废水COD㊁总氮浓度㊁氨氮浓度㊁色表1㊀微藻直接液化制油废水的理化性质指标数值pH值8~9COD(mg/L)92300总氮浓度(mg/L)14200氨氮浓度(mg/L)9915色度(度)7212度均极高ꎬ这已经是典型的高浓度有机废水ꎮ由于污染物浓度非常高ꎬ普通的活性污泥法已经无法去除废水中的COD㊁氨氮等物质ꎬ只能先通过高级氧化的方法将其降低到一定数值ꎬ才能使用生化方法来对其进行处理ꎮ对废水进行气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析ꎬ结果见表2ꎮ发现水中含有大量的醇㊁醛㊁酮㊁脂肪酸㊁酯类物质等含氧化合物ꎬ胺㊁吡嗪㊁哌啶等含氮化合物ꎬ还有部分芳香烃和脂肪烃ꎮ该废水中有机成分物质种类繁多ꎬ成分复杂ꎬ且还有大量对微生物具有毒害的物质ꎬ难以直接进行生物处理ꎮ表2㊀微藻液化废水GC-MS分析序号名称化学式中文名称1acetoneC3H6O丙酮22-butanoneC4H8O2-丁酮31-(1ᶄpyrrolidinyl)-2-propanoneC7H13NO1-吡咯烷基-2-丙酮4methylamineꎬNꎬN-dimethylC3H9NNꎬN-二甲基-甲胺5butanalꎬ3-methylC5H10O3-甲基-正丁醛61-butanamineꎬnethyl-nmethylC7H17NN-乙基-N-甲基-正丁胺73-methyllvalineC6H13NO23-缬氨酸8piperidineꎬ1butylC9H19N1-丁基哌啶91-(1ᶄpyrrolidinyl)-2-butanoneC8H15NO1-吡咯烷基-2-丁酮10pyrazineꎬmethylC5H6N2甲基吡嗪11piperidineꎬ1-ethylC7H15N1-乙基哌啶121-propanolꎬ2-methylC4H10O2-甲基-1-丙醇131-butanamineꎬNꎬN-dimethylC6H15NNꎬN-二甲基-正丁胺14bicyclo[3.2.1]octaneC8H14二环(3ꎬ2ꎬ1)辛烷15butanoicacidꎬ(5ꎬ5-dimethylhex-1-en-4-yl)oxy-C12H22O33-(5ꎬ5-二甲基-1-烯-己-4氧基)-正丁酸169-oxabicyclo[6.1.0]nonaneꎬcis-C8H14O顺-9-氧杂二环(6ꎬ1ꎬ0)-壬烷17propanoicacidꎬ2ꎬ2-dimethyl-C5H10O22ꎬ2-二甲基丙酸18hexanedioicacidꎬbis-(2-ethylhexyl)esterC22H42O4顺-己二酸-(2-乙基己基)酯193-(1-isopropyl-but-3-enyloxy)-butyricacidC11H20O33-(1-异丙基-3乙烯)-丁酸201ꎬ2-cyclooctanediolC8H16O21ꎬ2-环辛烷二醇21ethylbenzeneC8H10乙苯22pivalicacidvinylesterC7H12O2戊酸乙烯酯23dichloromethaneCH2Cl2二氯甲烷1.2㊀主要仪器和试剂试剂:聚合硫酸铁(PFS)㊁聚合氯化铝(PAC)㊁聚合氯化铝铁(PAFC)(天津市光复精细化工研究所提供)ꎻ聚丙烯酰胺(PAM)(国药集团化学试剂有限公司提供)ꎻ30%过氧化氢溶液(北京化工厂提供)ꎻ试验用水为去离子水(笔者所在实验室自制)ꎮ仪器:TU-1900双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司提供)ꎻCOD消解器(美国哈希公司提供)ꎻPHS-3C型pH计(上海仪电科学仪器股份有限公司提供)ꎻZR4-6混凝试验搅拌机(深圳市中润水工业技术发展有限公司提供)ꎻSHA-CA水浴恒温振荡器(金坛市国旺实验仪器厂提供)ꎻSD-9011色度仪(上海昕瑞仪器仪表有限公司提供)ꎮ1.3㊀试验方法1.3.1㊀混凝试验㊀分别取200mL微藻液化废水于300mL烧杯中ꎬ用10%硫酸溶液和10%氢氧化钠溶液调节pH值后加入混凝剂ꎬ在400r/min搅拌速度下搅拌1min后ꎬ加入助凝剂ꎬ80r/min慢速搅拌10minꎻ反应后静置30minꎬ取上清液分别测定COD和色度ꎮ1.3.2㊀过氧化氢氧化试验㊀常压下ꎬ向250mL高型烧杯中加入100mL经混凝处理的废水ꎬ用10%硫酸和10%氢氧化钠溶液调节废水pH值ꎬ放人恒温振荡水浴锅中ꎬ振荡速度为100r/minꎮ待水温达到设定温度ꎬ逐滴加入一定体积的过氧化氢溶液ꎬ待反应一定时间后测定水样的COD和色度ꎮ1.4㊀指标测定方法pH值测定采用PHS-3C型pH计ꎻCOD测定参考HJ/T399 2007«快速消解分光光度法»ꎬ色度测定参考GB11903 1989«铬钴比色法»ꎬ分别测定水样和COD和色度ꎮGC-MS分析方法:用Agilent7890B-5977气相色谱-质谱仪进行测定ꎮGC色谱柱为HP-5ms(30mˑ250μmˑ0.25μm)ꎬ不分流ꎬ载气为99.99%高纯氦气ꎬ热导检测器温度为300ħꎻ柱温程序为50ħ保持1minꎬ然后以15ħ/min升至300ħꎬ保持5minꎬ进样量为1μLꎻMS离子源是EIꎬ离子源温度为230ħꎬ四极杆温度为150ħꎬ固定电子能量为2eVꎬ扫描范围为35~550amu(质荷比)ꎮ1.5㊀试验时间与地点试验时间是2015年7月至2016年7月ꎻ试验地点是中国人民大学理工楼916实验室ꎮ2㊀结果与讨论2.1㊀混凝试验2.1.1㊀不同混凝剂对混凝效果的影响㊀混凝剂种类繁多ꎬ目前常用的是新型的高分子无机混凝剂ꎬ同时配合使用有机高分子助凝剂来达到最佳的混凝效果[12]ꎮ助凝剂的作用是让混凝剂和废水反应产生的细小矾花吸附架桥于高分子助凝剂中ꎬ从而形成大颗粒悬浮物沉降ꎬ达到降低废水COD的目的ꎮ为探究不同种类的混凝剂对微藻水热液化废水的处理效果ꎬ本试验分别采取3种不同的高分子无机混凝剂:PAC㊁PFS㊁PAFCꎬ采用PAM作为助凝剂处理微藻液化废水ꎮ由表3可以看出ꎬ在相同药剂投加量条件下ꎬ3种混凝剂的COD去除率差别很大ꎬ其中PAC混凝剂对废水COD的去除率最高ꎬ为42 32%ꎬ接近另外2种混凝剂去除率的2倍ꎬ且矾花大㊁多ꎬ沉降速度快ꎬ可以节省沉淀时间ꎬ综合考虑COD去除率㊁后续处理便捷性以及试验的经济性ꎬ本研究选择PAC作为混凝剂ꎮ表3㊀不同混凝剂的混凝效果混凝剂pH值投加量(g/L)COD去除率(%)试验现象PAC7442.32矾花大㊁多ꎬ沉降快PFS7428.51矾花大㊁较多ꎬ沉降较快PAFC7422.17矾花小㊁多ꎬ沉降慢2.1.2㊀初始pH值对混凝效果的影响㊀pH值是废水混凝过程中一个非常关键的作用因素ꎬ不同的混凝剂㊁不同废水水质ꎬ其pH值范围也稍有不同ꎮ主要是因为pH值能够影响混凝剂在水中的存在方式以及胶体颗粒的Zeta电位ꎮ当pH值<3时ꎬPAC在水中主要以Al(H2O)3+6的形态存在ꎬ主要通过电位中和压缩双电层来实现脱稳ꎮ随着pH值的逐渐升高ꎬPAC逐渐水解成多种羟基铝离子[13][如Al7(OH)4+17㊁Al13(OH)5+34]ꎬ由于羟基配位能力不饱和ꎬ不仅可以发生电位中和压缩双电层ꎬ还可以和其他离子发生架桥结合ꎬ主要起席卷和包裹作用ꎬ对有机物去除效果最好ꎮ当pH值过高时ꎬPAC主要以Al(OH)3沉淀的形式存在ꎬ主要依靠沉淀物沉降时的网扫和卷捕作用ꎬ不如羟基铝离子的作用效果好ꎬ因此有机物去除率会有所下降[14]ꎮ为了考察不同混凝pH值对混凝效果的影响ꎬ本试验取微藻液化废水原水ꎬ在PAC投加量为4g/LꎬPAM投加量为80mg/Lꎬ温度为20ħ时ꎬ快速搅拌(400r/min)用时1minꎬ慢速搅拌(80r/min)用时10minꎻ在沉降时间为30min条件下ꎬ对反应体系初始pH值进行调节ꎮ试验结果见表4和图2ꎮ表4㊀不同初始pH值的混凝现象序号pH值试验现象12矾花少㊁细小ꎬ颜色灰褐色24矾花较多㊁细小㊁松散ꎬ废水呈红褐色ꎬ透亮ꎬ杯壁有油浸出36矾花多且小ꎬ沉降效果好ꎬ呈灰褐色ꎬ杯壁有油浸出48矾花大且密实ꎬ沉降效果好ꎬ废水黑褐色510矾花较多ꎬ且呈细小状ꎬ废水呈黑褐色612矾花少且小ꎬ废水呈黑褐色ꎮ㊀㊀从图2可以看出ꎬ随着pH值的增加ꎬ原水COD去除率和脱色率均先升高后降低ꎮpH值为6时ꎬCOD去除率最高ꎬ为56.15%ꎻpH值为4时ꎬ脱色率达到最高ꎬ为41.56%ꎮ综合考虑COD去除率和脱色率ꎬ本试验确定最佳初始pH值为6ꎮ2.1.3㊀PAC投加量对混凝效果的影响㊀本试验取微藻液化废水原水ꎬ调节初始pH值为6ꎬ其他操作条件同 2.1.2 节的试验操作条件ꎬ通过改变PAC投加量ꎬ探讨PAC不同用量对混凝效果的影响ꎬ结果见表5㊁图3ꎮ表5㊀不同PAC投加量的混凝现象序号PAC投加量(g/L)试验现象10.1㊁0.3㊁0.5㊁0.7㊁0.9矾花小且少21.0矾花大ꎬ较多32.0矾花大ꎬ较多44.0矾花大ꎬ多56.0矾花增加ꎬ约占总体积一半68.0泥水不易分离ꎬ难沉降710.0加PAC产生泡沫ꎬ加PAM矾花增大ꎬ泥水不易分离812.0加PAC产生泡沫ꎬ加PAM矾花增大ꎬ泥水更不易分离ꎬ约4/5均为矾花㊀㊀由图3可以看出ꎬ随着PAC投加量的增加ꎬ脱色率整体呈现不断升高的趋势ꎬ而COD去除率呈现先升高后降低再升高的趋势ꎮ当PAC投加量小于1.0g/L时ꎬ混凝效果不明显ꎬ矾花量不仅少而且小ꎬCOD去除率也较低ꎻ随着PAC投加量的增加ꎬ矾花开始变大变多ꎬ沉降效果变好ꎬCOD去除率有所提高ꎻ当PAC投加量为1.0g/L时ꎬCOD去除率最高ꎻ但随着PAC投加量的进一步增加ꎬCOD去除率有略微降低的趋势ꎮ当PAC投加量为8.0g/L时ꎬCOD去除率最低ꎬ此时矾花沉降性极差ꎬ大多漂浮在水面上ꎬ泥水不易分离ꎮ为了考察继续增加混凝剂投加量对试验结果的影响ꎬ可以看到当PAC投加量大于8.0g/L时ꎬ污泥产生量增多ꎬ泥水不易分离ꎬ而COD去除率有所上升ꎮ这是因为PAC投加量大大超过Al(OH)3的饱和状态ꎬ这些大量的氢氧化物所形成的沉淀物快速沉淀时将水中的杂质微粒一起卷扫而下[15]ꎮ当PAC投加量为1.0g/L时ꎬCOD去除率最高ꎬ达到54.92%ꎬ脱色率为14.27%ꎮ综合考虑ꎬPAC最佳投加量选择1.0g/Lꎮ2.1.4㊀PAM投加量对混凝效果的影响㊀PAM为有机高分子助凝剂ꎬ能起到粒间架桥作用ꎬ弥补了PAC架桥功能较弱㊁絮体松散㊁不易沉降的不足ꎬ提高混凝效果ꎮPAM分为阳离子㊁阴离子㊁非离子型ꎬ其阴离子型PAM价格低廉ꎬ效果好ꎬ常用于工业废水的处理ꎮ因此本研究采用阴离子PAM作为混凝操作中的助凝剂ꎮ本试验取微藻液化废水原水ꎬ调节初始PAC投加量为1.0g/Lꎬ其他操作条件同 2.1.3 节的试验操作条件ꎬ通过改变PAM投加量ꎬ探讨不同用量的PAM对混凝效果的影响ꎮ试验结果见表6㊁图4ꎮ表6㊀不同PAM投加量的混凝现象序号PAM投加量(mg/L)试验现象110矾花小且少212矾花小且少314矾花小且少416矾花小且少518矾花小且少620矾花小且少740矾花小且少860矾花较大且较多980矾花较大且较多10100矾花较大且较多11120矾花较大且较多12140矾花较大且较多㊀㊀由图4可以看出ꎬ随着PAM投加量的不断增加ꎬCOD去除率和脱色率均有一个逐渐升高的变化趋势ꎬPAM投加量在60mg/L时COD去除率明显升高ꎬ此后COD去除率趋于稳定ꎮ因此最佳PAM投加量为60mg/Lꎬ此时COD去除率为55.49%ꎬ脱色率为23.78%ꎮ2.1.5㊀二次混凝试验㊀二次混凝试验将一次混凝后的上清液进行二次混凝ꎬ和一次混凝试验中所用条件相同ꎮ由第1次混凝效果的最佳PAC投加量和PAM投加量得出PAC和PAM的投加比为16.7ꎬ在二次混凝中保持PAC和PAM的投加比不变ꎬ改变PAC投加量来探究二次混凝效果ꎮ由图5可知ꎬ二次混凝试验中ꎬPAC投加量为0.2g/L时ꎬCOD的去除率仅为23.30%ꎮPAC投加量从0.2g/L升到0.6g/L时ꎬCOD去除率快速上升ꎮ当PAC投加量为0.6g/L时ꎬCOD的去除率达到41.30%ꎬ而后变化幅度不大ꎮ在PAC投加量为0.8g/L时ꎬCOD去除率达到最高值ꎬ为43.56%ꎬ因此二次混凝的最佳PAC投加量为0.8g/Lꎮ对此条件下的出水色度进行测量ꎬ发现出水色度为3975度ꎮ2.1.6㊀混凝试验讨论㊀在混凝试验中ꎬ本研究首先分别探讨了混凝剂种类㊁反应初始pH值㊁PAC投加量㊁PAM投加量在废水处理过程中的最佳反应条件ꎮ结果表明ꎬ不同的反应条件对废水处理具有不同的效果ꎮ在研究混凝剂种类的效果时发现ꎬ不同的混凝剂种类产生的试验现象具有明显的差别ꎬ这主要是因为不同的混凝剂对于该废水的适应性不同ꎮ对于不同的pH值条件ꎬPAC㊁PAFC对该废水的适应性明显优于PFSꎮ结果表明ꎬPAC的去除效果更好ꎬ因此ꎬ对于微藻液化废水ꎬ使用PAC作为混凝剂最佳ꎮ在研究反应初始pH值对废水去除效果时ꎬ本研究发现对于该废水ꎬ在弱酸条件下PAC的处理效果较好ꎮ这主要是因为当pH值接近7时ꎬPAC主要通过架桥作用将废水中的有机物席卷包裹从而使得有机物被去除ꎮ由于废水中有机物成分复杂ꎬ因而其他3种作用都只能部分去除有机物ꎬ使得去除效果明显下降ꎮ在研究PAC㊁PAM投加量对废水中COD的去除效果时ꎬ本研究发现二者都呈现出相同的趋势ꎬ即随着投加量的增加ꎬCOD去除率都是先增加后下降ꎬ这主要是因为混凝剂投加量过少时ꎬ产生的矾花量少ꎬ无法充分吸附水中的各种杂质和有机物ꎻ而投加量过多会使水中胶体再次出现稳定状态ꎬ导致去除效果变差ꎮ当PAM投加量过少ꎬ架桥作用不明显时ꎬ矾花多而小ꎬ沉降效果差ꎬCOD去除率变化不明显ꎬ当PAM投加量大于40mg/L时ꎬ矾花开始变大ꎬ产生量也开始增加ꎬCOD去除率有所提高ꎮ而当PAM投加量为60~140mg/L时ꎬCOD去除率较高且变化趋势平缓ꎬ当投加量较大时废水开始变得黏稠ꎬ这样会使矾花难以沉降ꎬ因而去除效果就没太大变动ꎮ在确定了最佳的单因素反应条件之后ꎬ本研究进行了二次混凝试验ꎮ在其他条件不变的情况下ꎬ改变二次混凝过程中的PAC投加量来探究处理效果ꎮ结果表明ꎬ经过一次混凝后ꎬ废水中大部分易于去除的有机物都已经被去除ꎬ只剩下部分难去除的有机物因反应不充分而未被去除ꎬ二次混凝相当于延长了反应时间ꎬ使得反应更加充分ꎬ废水中残余的能够被去除的有机物也以沉淀的形式被去除ꎮ2.2㊀过氧化氢氧化试验2.2.1㊀温度对过氧化氢氧化试验的影响㊀本试验取混凝出水ꎬ控制pH值为7ꎬ过氧化氢投加量为0.9mol/Lꎬ反应时间为30minꎮ通过恒温水浴锅控制反应温度在50~100ħ之间ꎬ考察不同温度对过氧化氢氧化效果的影响ꎮ由图6可知ꎬ随着反应温度的上升ꎬCOD去除率先不断增加ꎬ到70ħ时处理效果最佳ꎬCOD去除率为54.08%ꎬ脱色率也较高ꎮ因此ꎬ本试验的最佳反应温度为70ħꎮ2.2.2㊀初始pH值对过氧化氢氧化试验的影响㊀在过氧化氢投加量为0.9mol/Lꎬ温度为70ħꎬ反应时间为30min的条件下ꎬ通过硫酸和氢氧化钠溶液来调节溶液pH值ꎬ考察不同初始pH值对过氧化氢氧化试验的影响ꎮ从图7可以看出ꎬ初始pH值为2和12时的COD去除率明显低于pH值为4~10时的COD去除率ꎬpH值为8时ꎬCOD去除率达到最高ꎬ为78 89%ꎮ综上ꎬ选择pH值为8作为最佳的反应pH值ꎮ2.2.3㊀过氧化氢投加量对过氧化氢氧化试验的影响㊀在温度为70ħꎬpH值为8ꎬ反应时间为30min的条件下ꎬ通过改变过氧化氢的投加量ꎬ考察不同过氧化氢投加量对过氧化氢氧化试验的影响ꎮ由图8可知ꎬCOD去除率随着过氧化氢投加量的增加而呈现先上升后下降的趋势ꎬ脱色率则不断上升ꎮ当过氧化氢投加量为0时ꎬ纯加热也对废水的COD去除率有一定的贡献ꎬ这可能是因为加热会使废水中的一部分有机物挥发而被去除ꎮ当过氧化氢投加量为0.5mol/L时COD去除率最高ꎬ为80.27%ꎮ因此本试验中的最佳过氧化氢投加量为0.5mol/Lꎮ2.2.4㊀反应时间对过氧化氢氧化试验的影响㊀探索合适的反应时间可以在能耗最低的条件下使COD去除率达到最高ꎮ本研究在温度为70ħꎬpH值为8ꎬ过氧化氢投加量为0.5mol/L的条件下探究不同反应时间对过氧化氢氧化试验的影响ꎮ由图9可知ꎬ当反应时间为0~15min时ꎬCOD去除率和脱色率均升高ꎻ反应时间为15min时ꎬCOD去除率为82.56%ꎬ脱色率为47.85%ꎻ反应15min后ꎬCOD去除率基本保持不变ꎮ在过氧化氢氧化试验中ꎬ适宜的反应时间可以使废水中的污染物被充分处理ꎬ可以看出延长反应时间并不能提高处理效果ꎮ结合运行成本和处理高效性ꎬ本试验中最佳反应时间选择15minꎮ2.2.5㊀过氧化氢氧化试验讨论㊀本研究分别探讨了反应温度㊁pH值㊁过氧化氢投加量㊁反应时间对COD去除效果的影响ꎮ温度是影响过氧化氢氧化的重要因素ꎬ温度的高低影响过氧化氢生成羟基自由基和过氧化氢在水中的存在形态ꎮ过氧化氢在常温下反应速度极其缓慢ꎬ在一定温度下才能激发过氧化氢产生羟基自由基ꎮ试验结果表明ꎬ随着温度的升高ꎬCOD去除率先升高ꎬ后下降ꎮ这主要是因为随着温度的升高ꎬ过氧化氢的反应速率也提高ꎬ同时液体黏度下降ꎬ2个因素同时作用增加了氧化剂的传质速度[16]ꎮ继续升温ꎬ处理效果明显下降ꎬ是因为温度过高时过氧化氢会发生无效分解产生水和氧气ꎬ不利于产生羟基自由基ꎬ从而降低了COD的去除率[17]ꎮ反应pH值主要影响过氧化氢的分解ꎮ试验结果表明ꎬ随着pH值的升高ꎬCOD的去除率先升高后下降ꎬ但下降的趋势比较平稳ꎬ这可能是因为在过氧化氢氧化反应中ꎬpH值较低时ꎬ过氧化氢在酸性条件下分解慢ꎬ导致羟基自由基生成速率减小[18]ꎮ当pH值过高时ꎬ因为过氧化氢是弱二元酸ꎬ会发生无效分解ꎬ降低过氧化氢的利用率[19]ꎮ过氧化氢投加量主要影响反应中羟基自由基的产生量ꎮ结果表明ꎬ随着过氧化氢投加量的增加ꎬ废水的COD去除率呈现出先增加后下降的趋势ꎮ这是因为在一定范围内ꎬ过氧化氢的增加将产生更多的羟基自由基ꎬ当过氧化氢投加量超过一定范围时ꎬ过量的过氧化氢会与释放出的羟基自由基作用生成超氧自由基ꎬ而超氧自由基与过氧化氢会进一步发生反应ꎬ过氧化氢发生自耗现象ꎬ从而降低其氧化能力ꎮ此外超氧自由基增加也会分解产生氢离子ꎬ使pH值降低[20-21]ꎬ使得COD去除效果下降ꎮ反应时间主要影响反应是否能够完全进行ꎮ当反应时间过短时ꎬ体系中的过氧化氢无法反应ꎻ反应时间过长虽然有利于充分反应ꎬ但是反应能耗也随之升高ꎮ将反应时间控制在合理的范围内既可以得到最佳的COD去除效果ꎬ还能控制过高的能耗ꎬ极具重要的工业应用价值ꎮ试验结果表明ꎬ随着反应时间的延长ꎬCOD去除率先增加后趋于稳定ꎬ可以看出达到一定的去除效果后ꎬ增加反应时间不能改善处理效果ꎬ但是却能极大地增加能耗ꎬ使成本上升ꎮ2.3㊀GC-MS分析结果通过对原水㊁混凝后出水以及过氧化氢氧化出水进行GC-MS分析ꎬ将不同类型物质的峰面积做比较ꎬ结果如图10所示ꎮ混凝-过氧化氢氧化处理过程中有机物峰面积持续递减ꎬ说明水中的有机物含量不断降低ꎮ原水中存在的大量醇类㊁酮类物质以及哌啶㊁吡嗪㊁胺类等含氮杂环化合物ꎬ经过混凝处理后ꎬ各类物质含量均有所降低ꎬ说明混凝处理可以去除废水中的大部分有机物ꎮ经过芬顿氧化法后醇类㊁酮类物质含量降低ꎬ没有含氮杂环化合物ꎬ酯类和醛类物质含量升高ꎮ可能是一部分醇类在过氧化氢氧化加热的过程中挥发了ꎬ酮类物质发生氧化生成酸类物质ꎬ酸类和醇类反应生成酯类物质ꎮ3 结论本研究采用二级混凝-过氧化氢氧化法联用处理微藻液化制油产生的高浓度有机废水ꎬ可以得到以下3点结论:(1)在一级混凝试验中ꎬ混凝剂选择聚合氯化铝投加量为1.0g/Lꎬ反应pH值为6ꎬ助凝剂PAM投加量为60mg/Lꎮ(2)二次混凝试验选取PAC/PAM投加比为16.7ꎬPAC投加量为0.8g/Lꎮ经过二级混凝后COD去除率为74.87%ꎬ色度去除率为44.89%ꎬ出水COD为23187mg/Lꎬ色度为3975度ꎮ(3)混凝出水再经过氧化氢氧化处理ꎬ试验的最佳条件为温度70ħꎬ反应pH值为8ꎬ过氧化氢投加量为0.5mol/Lꎬ氧化处理15minꎮ在此条件下ꎬ微藻液化废水COD去除率为86.94%㊁脱色率为47.70%ꎻ出水COD为3029mg/Lꎬ色度为2079度ꎮ微藻液化废水经过混凝-过氧化氢氧化法连续处理后ꎬ废水中的COD去除率㊁色度分别为96.71%㊁71.17%ꎮ出水的COD低于厌氧处理进水要求ꎬ可以作为后续厌氧处理的进水ꎮ参考文献:[1]SinghBꎬGuldheAꎬRawatIꎬetal.Towardsasustainableapproachfordevelopmentofbiodieselfromplantandmicroalgae[J].Renewable&SustainableEnergyReviewsꎬ2014ꎬ29(7):216-245.[2]GuptaSSꎬShastriYꎬBhartiyaS.Model-basedoptimisationofbiodieselproductionfrommicroalgae[J].Computers&ChemicalEngineeringꎬ2016ꎬ89:222-249.[3]LiYCꎬZhouWGꎬHuBꎬetal.Integrationofalgaecultivationasbiodieselproductionfeedstockwithmunicipalwastewatertreatment:strainsscreeningandsignificanceevaluationofenvironmentalfactors[J].BioresourceTechnologyꎬ2011ꎬ102(23):10861-10867.[4]LuoJꎬXuYꎬZhaoLJꎬetal.Two-stephydrothermalconversionofPubescenstoobtainfuransandphenolcompoundsseparately[J].BioresourceTechnologyꎬ2010ꎬ101(22):8873-8880.[5]YangCꎬJiaLSꎬChenCPꎬetal.Bio-oilfromhydro-liquefactionofDunaliellasaunaoverNi/REHYcatalyst[J].BioresourceTechnologyꎬ2011ꎬ102(6):4580-4584[6]ZhouDꎬZhangLꎬZhangSCꎬetal.Hydrothermalliquefactionofmacroalgaeenteromorphaproliferatobio-oil[J].Energy&Fuelsꎬ2010ꎬ24(7):4054-4061.[7]徐又同ꎬ刘琦宇ꎬ杨㊀雷ꎬ等.负镍蒙脱石对螺旋藻液化制取生物质油影响研究[J].可再生能源ꎬ2015ꎬ33(9):1427-1433.[8]杨巧利ꎬ杨建强ꎬ马欣欣ꎬ等.微藻水热液化工艺研究进展[J].安徽农业科学ꎬ2015ꎬ43(24):385-388.[9]张景来ꎬ张圣迪ꎬ王钰舟ꎬ等.微藻热化学转化制取生物质油催化剂的研究进展[J].安全与环境学报ꎬ2015ꎬ15(2):246-250.[10]许建耘.EIA称2013年9月中国成为世界最大的原油和液体燃料进口国[J].石油炼制与化工ꎬ2014(7):35.[11]ValdezPJꎬNelsonMCꎬWangHYꎬetal.HydrothermalliquefactionofNannochloropsissp.:systematicstudyofprocessvariablesandanalysisoftheproductfractions[J].Biomass&Bioenergyꎬ2012ꎬ46(46):317-331.[12]卢徐节ꎬ刘琼玉ꎬ刘延湘ꎬ等.草浆木质素混凝剂处理印染废水的实验研究[J].江汉大学学报(自然科学版)ꎬ2010ꎬ38(3):34-36.㊀[13]张㊀波ꎬ何义亮.铁炭微电解-混凝沉淀预处理化工有机废水[J].兰州交通大学学报ꎬ2001ꎬ20(3):95-98.[14]常㊀青.水处理絮凝学[M].2版.北京:化学工业出版社ꎬ2011:67-103.[15]霍振远.混凝法在高浓度硫酸软骨素废水预处理中的应用[J].环境工程ꎬ2014ꎬ32(增刊1):292-294.[16]王㊀进.湿式过氧化氢氧化处理H-酸液的研究[D].西安:西北大学ꎬ2007:6-30.[17]万俊锋.过氧化氢在工业废水处理中的应用[D].上海:同济大学ꎬ2005:10-31.[18]邹㊀寒ꎬ王树涛ꎬ尤㊀宏ꎬ等.湿式过氧化氢催化氧化降解喹啉及其机理[J].化工学报ꎬ2014ꎬ65(11):4400-4405.[19]陈春燕.催化湿式过氧化氢氧化预处理有机磷农药废水的研究[J].工业水处理ꎬ2015ꎬ35(1):76-79.[20]吴志敏ꎬ韦朝海ꎬ吴超飞.H2O2湿式氧化处理含酸性红B染料模拟废水的研究[J].环境科学学报ꎬ2004ꎬ24(5):809-814.[21]赵彬侠ꎬ张小里ꎬ刘林学.湿式过氧化氢氧化法处理吡虫啉农药废水的研究[J].上海环境科学ꎬ2008ꎬ8(3):108-111.。