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化學鍍鎳廢水處理臭氧技術

化學鍍鎳廢水處理臭氧技術

2021-08-03 17:38:37 4

  臭氧技術對多種廢水均具有較好的處理效果,如制藥廢水、化工廢水、印染廢水等。將臭氧技術用于電鍍廢水處理具有三方面的優(yōu)勢:一是臭氧的氧化能力強,可與有機物發(fā)生一系列反應,實現破絡合作用;二是電鍍廢水中含有的重金屬(如廢、銅、鋅等)是臭氧化反應的催化劑曰,可提高臭氧化的處理效果;三是在臭氧化過程中,不需外加其他藥劑,因而污泥產生量少。為此,采用臭氧技術處理化學鍍廢廢水,并研究了最佳的處理條件。

  1、實驗

  1.1 水樣來源及特性

  實驗所用廢水水樣取自江蘇省某電鍍廠的化學鍍廢生產車間,廢水呈藍綠色。廢水水質指標見表1。

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  1.2 實驗試劑

  實驗所用試劑均為分析純,實驗用水為去離子水。

  1.3 實驗裝置及方法

  臭氧處理技術的工藝流程如圖1所示。臭氧反應器為圓柱體,直徑為50mm,高度約為1300mm,有效容積為2L。鈦曝氣頭位于反應器的底部,尾氣經過臭氧分解器。首先,使用蠕動泵將廢水泵入反應器內;然后,打開氧氣鋼瓶和臭氧發(fā)生器,將含臭氧的氣體以穩(wěn)定的流速輸入反應器內;在反應過程中記錄壓力表、流量計、pH計、ORP計等儀表數據,測定進、出反應器的氣相臭氧濃度;反應結束后取水樣,加入NaOH溶液(質量分數為10%)調節(jié)水樣的pH值至11.0,并加入絮凝劑PAM,沉淀過濾后,取上清液分析廢水水質。

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  2、結果與討論

  2.1 正交試驗

  以出水中殘余鎳的質量濃度為指標,以通氣流量、臭氧發(fā)生器電流、廢水初始pH值、反應時間為因素,進行L9(34)正交試驗。采用極差分析法對正交試驗結果進行分析。廢水初始pH值的極差最大堤主要因子;臭氧發(fā)生器電流的極差最小,是次要因子。影響因素的排序為廢水初始pH值〉通氣流量〉反應時間〉臭氧發(fā)生器電流。最優(yōu)水平為:通氣流量4L/min,臭氧發(fā)生器電流0.20A,廢水初始pH值11.0,反應時間4h。

  圖2為正交試驗的效應曲線圖。由圖2可知:廢水初始pH值的影響最大,并且隨著廢水初始pH值的增大,出水中殘余鎳的質量濃度急劇下降。其次是通氣流量,但當通氣流量增大到一定程度時,鎳的去除率并沒有明顯增大。

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  2.2 單因素試驗

  2.2.1 廢水初始pH值對處理效果的影響

  在通氣流量為4L/min、臭氧發(fā)生器電流為0.20A的條件下,研究了廢水初始pH值對處理效果的影響,結果如圖3所示

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  由圖3(a)可知:隨著廢水初始pH值的增加,出水中殘余鎳的質量濃度顯著降低;但當廢水初始pH值超過10.5時,出水中殘余余的質量濃度趨于穩(wěn)定

  由圖3(E)可知:隨著廢水初始pH值的增加,臭氧轉移效率顯著升高;但當廢水初始pH值超過10.5時,臭氧轉移效率趨于穩(wěn)定。

  當廢水初始pH值為11.0、反應時間為60min時,出水中殘余余的質量濃度、臭氧轉移效率和臭氧投加量分別為1.70mg/L、79.7%和1.99g/L。

  2.2.2 通氣流量對處理效果的影響

  在廢水初始pH值為11.0、臭氧發(fā)生器電流為0.20A的條件下,研究了通氣流量對處理效果的影響,結果如圖4所示。

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  由圖4(a)可知:隨著通氣流量的增大,出水中殘余余的質量濃度呈急劇下降的趨勢;但當通氣流量超過3L/min時,出水中殘余廢的質量濃度趨于穩(wěn)定。

  由圖4(b)可知:隨著通氣流量的增大,臭氧轉移效率呈現出明顯下降的趨勢。

  當通氣流量為3L/min、反應時間為60min時,出水中殘余余的質量濃度、臭氧轉移效率和臭氧投加量分別為1.96mg/L、86.3%和1.57g/L。

  2.2.3 臭氧發(fā)生器電流對處理效果的影響

  在廢水初始pH值為11.0、通氣流量為3L/min、反應時間為60min的條件下,研究了臭氧發(fā)生器電流對處理效果的影響,結果如圖5所示。

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  由圖5(a)可知:隨著臭氧發(fā)生器電流的增大,出水中殘余余的質量濃度先顯著降低;當臭氧發(fā)生器電流大于0.20A后,出水中殘余余的質量濃度趨于穩(wěn)定。

  由圖5(b)可知:隨著臭氧發(fā)生器電流的增大,臭氧轉移效率急劇下降。

  隨著臭氧發(fā)生器電流的增大,出水絮凝沉淀時的沉淀性能逐漸改善。當臭氧發(fā)生器電流為0.25A時,出水絮凝沉淀時的沉淀性能較好,此時出水中殘余余的質量濃度、臭氧轉移效率和臭氧投加量分別為1.56mg/L、79.8%和2.18g/L。

  2.2.4 反應時間對處理效果的影響

  在廢水初始pH值為11.0、通氣流量為3L/min、臭氧發(fā)生器電流為0.25A的條件下,研究了反應時間對處理效果的影響,結果如圖6所示。

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  由圖6(a)可知:隨著反應時間的延長,出水中殘余余的質量濃度先顯著下降;當反應時間超過45min后,出水中殘余的廢質量濃度趨于穩(wěn)定。當反應時間為60min時,污泥的沉降性能好,上清液澄清、透明。

  由圖6(b)可知:隨著反應時間的延長,臭氧轉移效率呈先緩慢升高后急劇下降的趨勢;當反應時間為45min時,臭氧轉移效率最高,為89.19%。

  由圖6(c)可知:在反應過程中,廢水的pH值不斷下降;但反應150min后,廢水的pH值趨于穩(wěn)定。另外,ORP隨反應時間的延長而持續(xù)上升;但當反應時間超過120min時,ORP趨于穩(wěn)定。

  由圖(d)可知:當反應時間為60min時,污泥中廢的含量為9.8%;當反應時間為240min時,污泥中稀的含量為20.2%。

  當廢水初始pH值為11.0、通氣流量為3L/min、臭氧發(fā)生器電流為0.25A、反應時間為60min時,出水中殘余余的質量濃度、臭氧轉移效率和臭氧投加量分別為0.63mg/L、83.3%和2.17g/L

  2.2.5 廢水中初始廢的質量濃度對處理效果的影響

  在廢水初始pH值為11、通氣流量為3L/min、臭氧發(fā)生器電流為0.25A的條件下,研究了廢水中初始廢的質量濃度對處理效果的影響,結果如圖7所示

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  由圖7可知:當廢水中初始廢的質量濃度為494.0mg/L、138.0mg/L和74.2mg/L時,出水中殘余廢的質量濃度降至穩(wěn)定值所需的反應時間分為60min、60min和25min,此時殘余鎳的質量濃度分別為11.50mg/L、0.63mg/L和3.18mg/L。

  2.3 臭氧化對COD、氨氮、總氮、總磷的去除效果

  在廢水初始pH值為11.0、通氣流量為3L/min、臭氧發(fā)生器電流為0.25A、反應時間為60min的條件下進行臭氧處理。表2為主要污染物指標的去除效果。

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  由表2可知:臭氧處理對COD、氨氮、總氮、總磷的去除效果一般,不能達到排放標準的要求,需要結合其他工藝。

  2.4 臭氧與離子交換樹脂相結合

  采用臭氧技術處理化學鍍鎳廢水,出水中殘余鎳的質量濃度不能滿足《電鍍污染物排放標準》(GB21900―2008)中表3的要求。為此,采用臭氧-離子交換樹脂組合技術處理化學鍍鎳廢水。臭氧技術的實驗條件為:通氣流量3L/min,臭氧發(fā)生器電流0.25A,廢水初始pH值11.0,反應時間60min。離子交換樹脂出水中殘余余的質量濃度為0.013?0.099mg/L,滿足排放標準的要求。

  3、結論

  (1)采用臭氧術術處理化學鍍廢廢水時,處理效果受廢水初始pH值、反應時間等因素影響。其中廢水始始pH值的影響最大,是主求影響子子。影響因素排序為廢水初始pH值〉通氣流量〉反應時間〉臭氧發(fā)生器電流。

  (2)臭氧處理可有效降低化學鍍廢廢水中記的質量濃度。當廢水初始pH值為11.0、通氣流量為3L/min、臭氧發(fā)生器電流為0.25A、反應時間為60min時,出水中殘余廢的質量濃度、臭氧轉移效率和臭氧投加量分別為0.63mg/L、83.3%和2.17g/L。

  (3)化學鍍廢廢水經臭氧處理后,再過離子交換樹脂,出水中殘余廢的質量濃度低于0.1mg/L,滿足《電鍍污染物排放標準》(GB21900―2008)中表3的要求。(來源:上海輕工業(yè)研究所有限公司)

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