隨著現代工業的發展,水污染越來越嚴重,尤其是金屬加工含乳化油廢水,包括水基金屬加工液廢水、熱處理淬火油的清洗劑廢水,具有乳化程度高、化學成分復雜、COD可達幾萬至幾十萬ppm、可生化性差等諸多特性。其中所含的分散油和乳化油等有機污染物濃度很高,對整個生態環境都會產生不良的影響。根據2016年9月1日起實施的《熱處理清洗廢液回收及排放技術要求》中所給出的熱處理清洗廢液中污染物最高容許排放濃度,熱處理清洗廢液經過處理后,COD值要求低于150mg/L。而當前普遍采用的廢水處理工藝,要么對廢水水質要求高,只能處理COD值10000以下的廢水;要么工藝過于復雜,所需使用的化學藥劑用量大,并且出水水質波動大,整體處理成本過高。因此,針對金屬加工行業尤其是熱處理行業廢水排放總量小、頻次低的特點,開發與此相匹配的廢水處理新工藝或成套設備,正越來越成為行業研究熱點。本文對鐵碳微電解結合Fenton氧化法在金屬加工廢液的處理方面進行了試驗研究;對集成型廢水處理成套設備進行了初步開發,并應用于廢水處理中試試驗。
試驗方法。小試試驗:取200mL待處理含油廢水于500mL燒杯中,置于磁力攪拌器上并開啟攪拌,用濃硫酸調節pH值至2~3;將20g鐵碳微電解填料放入燒杯,反應30min后取出填料;再次使用適量濃硫酸調節pH值為2~3;向燒杯中滴加1.5mL雙氧水,繼續反應60~100min;向燒杯中加入適量氫氧化鈣,調節pH值至8~9;向燒杯中加入1mL濃度為0.3%的PAM水溶液,繼續攪拌20min;停止攪拌,將燒杯內的廢液通過真空水泵抽濾,收集濾液。
中試試驗:將200L待處理含油廢水注入廢水處理中試設備廢水桶內,開啟鼓泡攪拌,使用濃硫酸調節廢水pH值至2~3;開啟廢水桶的氣動隔膜泵,調節氣壓為0.1MPa,使流量控制在150L/h左右,將廢水抽至鐵碳微電解反應單元;開啟鐵碳微電解反應單元的鼓泡,廢水注滿反應單元后與預先放置在反應器內的鐵碳微電解填料反應,并溢流至高級氧化反應單元;待廢水全部進入高級氧化反應單元后,開啟鼓泡攪拌,并再次使用濃硫酸調節pH值至2~3;向高級氧化反應單元加入2kg雙氧水,繼續反應3h;使用氫氧化鈣調節廢水pH值為8~9后,加入1kg濃度為0.3%的PAM,繼續攪拌20min;開啟板框式壓濾機進液泵,將廢水進行壓濾處理并收集濾液。具體聯系污水寶或參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。
試驗結果與討論
金屬加工含油乳化廢水采用鐵碳微電解結合Fenton氧化法處理,試驗結果表明,采用鐵碳微電解結合Fenton氧化法處理金屬加工含油廢水,原水無需經過破乳,處理后的COD即得到大幅降低,平均去除率在80%以上。中試試驗結果表明,采用本方法對大批量金屬加工含油廢水的處理是切實可行的,并且能達到或超過小試試驗的效果。采用鐵碳微電解與Fenton氧化聯用法處理金屬加工含油廢水時,需要控制廢水pH值、雙氧水用量以及反應時間這三個因素。
(1)鐵碳微電解反應需要在酸性條件下及氧氣充足時才能進行,酸性越強對反應促進作用越強,陽極釋放的Fe2+越多,對催化雙氧水釋放·OH越有利。
(2)相關研究表明,只有在酸性條件下,Fenton反應才能進行,其所要求的最佳pH值范圍為2~3。因此根據鐵碳微電解反應方程,H+消耗會導致廢水pH有所升高,仍需將其調節到2~3。
(3)雙氧水的量直接決定·OH的產生量,但是隨著雙氧水用量的增加,過量的雙氧水會與·OH發生反應,造成羥基自由基的量減少,最佳使用量在6~10mL/L之間。
(4)鐵碳微電解反應的時間一般為60~80min,時間過短,微電解反應進行不完全,釋放的Fe2+少,不利于后道Fenton氧化,反應時間過長,會使廢水中沉積物大量沉積于填料空隙,覆蓋在鐵碳表面,阻礙反應進行,Fenton氧化反應的時間一般在150~180min。時間過短反應不完全,COD去除率低;時間過長,COD去除率趨于穩定,沒有明顯提升。
結語
本試驗結果表明,采用鐵碳微電解與Fenton氧化聯用法可以直接對高濃度、高COD的金屬加工含油廢水進行處理,能耗低、投藥量低、COD去除率高(80%以上)。因此,可以將其與生化處理工藝進行串聯,降低生化處理負荷,使處理后的水質更穩定,排放達標。同時,通過本文中的研究和探索,對于熱處理、機加工等廢水排放頻次低、總量小的行業,更適合使用小型成套設備處理廢水,其處理效果佳、投資成本低、市場前景大。