丁苯橡胶生产废水EACD处理技术研究

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:gen19gu86
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丁苯橡胶作为工业原料,其需求量有增无减,其生产废水中有机物浓度高、成分复杂、毒性强且不易分解。因此,开发出高效、经济、环境友好的处理丁苯橡胶生产废水的工艺技术就成了重要的社会需求。本文以抚顺石化分公司下属企业排放的丁苯橡胶生产废水(SBRW)为供试材料,在接地极雾化电晕放电技术(EACD)的基础上,借鉴Fenton试验处理污水的技术与原理,通过调控处理废水的p H、添加Fe SO4和H2O2,优化废水处理时间,对EACD技术用于丁苯橡胶生产废水的可行性、工艺改进进行了深入的探讨,所得主要结果如下。1.确定了自制设备EACD的放电伏安特性曲线。由伏安曲线得出该装置的起晕电压为8 k V,运行最佳电压为11 k V、处理废水时适宜的废水流量为71 m L·min-1。在废水水(流)量相同、电压相等的条件下,负极(即负电晕)产生的电流大于正极所产生的电流,且负极电流随水(流)量的增大而降低。2.EACD装置处理丁苯橡胶生产废水效果良好。原状丁苯橡胶生产废水以71m L·min-1的(流)量,经电压为11 k V的EACD装置处理21 min后,其COD值从600.8mg·L-1降至200.0 mg·L-1,降低了66.7%;BOD5值随处理时间延长而上升,从最初的50.0 mg·L-1升至70.0 mg·L-1,而后稳定在68.0 mg·L-1,BOD5/COD比值从0.08增大至0.35;Tb值从106.0 NTU降至35.0 NTU,下降了67.0%。3.与添加H2O2、Fe SO4和调节p H前处理措施联合使用,EACD处理丁苯橡胶生产废水的效果进一步提高。在其它条件不变的情况下,待处理丁苯橡胶500 m L生产废水中添加0.8 g的Fe SO4,废水处理后COD值明显降低,COD去除率由66.7%上升至86.7%,BOD5/COD比值由0.35提高至0.54。同样,调节待处理丁苯橡胶生产废水的p H也会对EACD处理废水效果产生明显影响。处理后废水COD去除率随处理前的废水p H值增大而增加,即碱性条件有利于EACD处理废水对COD的去除。而添加H2O2对EACD处理丁苯橡胶生产废水的效果无显著影响。4.EACD与Fenton试剂联合使用可显著提高处理丁苯橡胶生产废水的效率。Fenton试剂是污水处理常用的一种试剂,是p H=3~5的H2O2与Fe SO4的混合溶液。丁苯橡胶生产废水用Fenton试剂单独处理,即,在500m L待处理水样中添加0.8 g Fe SO4和3 m L H2O2,60 min后其COD值从600.8 mg·L-1降至122 mg·L-1、去除率约为80%,BOD5/COD从0.08提高至0.40。在丁苯橡胶生产废水中加入同上浓度的Fenton试剂,再用EACD处理,处理30 min后废水COD值时降至100 mg·L-1以下,不仅显著地提高了处理废水速率,也提高效果。5.优化处理工艺组合可以大幅提高EACD处理丁苯橡胶废水效率和效果。处理时间、废水p H、H2O2和Fe SO4的添加等因素都是影响EACD处理丁苯橡胶废水效率和效果的重要因素。正交试验结果表明添加Fe SO4浓度1600 mg·L-1、废水p H调节至11、放电时间21 min、放电电压11.5 k V是EACD处理丁苯橡胶生产废水的最佳工艺;用该工艺技术参数处理丁苯橡胶生产废水COD去除率为89.1%。6.用活性炭覆盖管电极表层-改进EACD废水处理装置丁苯橡胶生产废水处理效果明显提高。用改进后的EACD装置处理废水,COD的去除率提高了约9%;用活性炭改进后的EACD装置与Fenton试剂联用处理丁苯橡胶生产废水,21 min后废水的COD值下降至35 mg·L-1,达稳定状态。另外,EACD与Fe2+催化、纳滤浓缩膜-Fe2+催化工艺结合处理丁苯橡胶生产废水,COD去除率提高,但费用增加、成本上升。Fe2+催化EACD装置与纳滤浓缩膜结合使用,可以实现Fe2+的循环使用,进一步降低废水处理成本。7.Fe2+催化EACD处理丁苯橡胶生产废水的机理是:EACD装置的放电电极接入高电压后,空气和SBRW被高压电离,产生自由电子和活性粒子,撞击有机污染物(R),化学键断裂,有机污染物被逐步分解为CO2和H2O;而Fe2+能够与活性粒子发生化学配位作用,促进活性粒子与有机污染的反应效率;同时还存在着电子碰撞和Fe2+循环反应(Fe2+→……Fe3+→……Fe2+),以电子雪崩的形式相互促进,从而提高电子对H2O、O2碰撞几率,产生更多的活性粒子,即,提高EACD对有机物的氧化能力,从而提高COD的去除效率。总之,本文首次提出以Fe2+催化EACD、纳滤浓缩膜-Fe2+催化EACD处理丁苯橡胶生产废水技术的思路,设计出新的高效、经济、环境友好的丁苯橡胶生产废水处理工艺,并通过实验验证了这一工艺的可行性。该工艺在实际生产中具有广阔的应用前景和发展空间。
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