銘盛環(huán)境——工業(yè)污水,工業(yè)廢水處理專家,提供污水處理解決方案
二硝基苯胺類除草劑可大幅提升糧食作物的產(chǎn)量,在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用普遍。但是,該類農(nóng)藥生產(chǎn)過程中會(huì)伴生大量廢水。二硝基苯胺類農(nóng)藥生產(chǎn)廢水中污染物成分復(fù)雜,且劇毒難降解,如未得到妥善處置,將對四周環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染。
目前難降解廢水主要依賴高級氧化技術(shù)實(shí)行預(yù)處置,以降低廢水的污染負(fù)荷,提升廢水的生物可降解性。已有一些研討者采用高級氧化技術(shù)對農(nóng)藥生產(chǎn)廢水實(shí)行處置,并獲得較好效果。但針對二硝基苯胺類農(nóng)藥生產(chǎn)廢水預(yù)處置的報(bào)道還較少。此外,農(nóng)藥廢水的高級預(yù)氧化處置常常伴生大量廢物,如何對伴生廢物實(shí)行減量化處置,關(guān)于降低工業(yè)廢水處理費(fèi)用、減小企業(yè)生產(chǎn)壓力具有重要意義。
鑒于此,本研討在前期工作根底上,設(shè)計(jì)了酸析-鐵碳微電解-Fenton氧化組合工藝對二硝基苯胺類農(nóng)藥生產(chǎn)廢水實(shí)行預(yù)處置,對工藝參數(shù)實(shí)行優(yōu)化設(shè)計(jì),并對酸析過程中產(chǎn)生的廢物實(shí)行減量化研討,以期降低廢水的綜合處置本錢。
一、資料與辦法
1.1 廢水來源與水質(zhì)
廢水來自浙江某二硝基苯胺類農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)踐廢水,廢水呈紅褐色,pH為13.0,COD為24610mg/L,B/C為0.18,具有激烈氣息。
1.2 工藝流程
依據(jù)廢水的GC-MS剖析結(jié)果,可知廢水含有苯酚、鄰苯二甲酸甲酯、二甲戊樂靈、2,4-二苯基4-甲基-1-戊烯等。初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果標(biāo)明,該廢水在酸性環(huán)境下可析出大量廢物。研討采用的預(yù)處置組合工藝包含酸析處置、微電解處置和Fenton氧化處置。在酸析過程中,調(diào)理廢水pH至酸性(2.0~2.8),去除在酸性環(huán)境下易沉降的污染物。酸析處置后,廢水進(jìn)入微電解處置,調(diào)理鐵碳投加量和鐵碳比去除污染物,并提升廢水的可生物降解性。經(jīng)微電解處置的廢水經(jīng)過濾進(jìn)入Fenton氧化處置,優(yōu)化H2O2投加量和pH,進(jìn)一步去除廢水中的難降解物質(zhì)。
關(guān)于酸析過程產(chǎn)生的廢物,投加一系列(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%~2%)無機(jī)及有機(jī)脫水劑,充沛攪拌后離心(轉(zhuǎn)速3000r/min),測定含水率變化,肯定各脫水劑對酸析廢物的脫水性能。
1.3 剖析辦法
COD采用重鉻酸鉀法(HJ828要2017)測定,含水率采用烘干法(GB7833要1987)測定。
二、結(jié)果與討論
2.1 廢水預(yù)處置效果
2.1.1 酸析處置
用硫酸溶液調(diào)理廢水pH,不同pH下的酸析處置效果如表1所示。
由表1可見,當(dāng)pH從2.8降至2.0,廢水的COD去除率從47.6%增至55.8%。標(biāo)明pH降低有利于廢水中污染物的去除,這與文獻(xiàn)根本分歧。pH從2.8降至2.0時(shí),酸析廢物產(chǎn)量由3.494g/L提升至3.999g/L,即廢水中污染物的沉降量隨pH的降低而降落,見表2。
以上結(jié)果標(biāo)明,pH降低有利于提升酸析處置的效果。此外,對酸析廢物實(shí)行GC-MS剖析(見圖1),發(fā)現(xiàn)酸析廢物的主要成分為苯酚。酸性環(huán)境有利于苯酚發(fā)作沉降,使廢水COD降低。
2.1.2 微電解處置
取酸析處置后的廢水(pH為2.0)實(shí)行微電解處置實(shí)驗(yàn),結(jié)果如圖2所示。
由圖2可見,m(Fe):m(C)為1條件下,當(dāng)鐵碳投加量從1.6g/L提升到2.4g/L時(shí),廢水的COD去除率從13.2%提升至21.2%,m(Fe):m(C)為2條件下,當(dāng)鐵碳投加量從1.6g/L提升到2.0g/L時(shí),廢水COD去除率從17.8%提升至21.8%。這是由于鐵碳投加量增加可提升微電解反響的活性位點(diǎn)。但投加量進(jìn)一步提升不會(huì)顯著提升廢水的處置效果,這可能是由于鐵碳投加量過大使反響活性位點(diǎn)呈現(xiàn)堆疊。
在鐵碳投加量為1.6、2.0g/L的條件下,m(Fe):m(C)=2比m(Fe):m(C)=1有更高的COD去除率。投加量提升到2.4g/L后,鐵碳比變化對廢水處置效果的影響不顯著。這標(biāo)明在微電解處置過程中,鐵對廢水處置效果的影響更大。鐵不但與碳構(gòu)成原電池,在酸性環(huán)境下,Fe與H+可構(gòu)成復(fù)原態(tài)氫,對難降解物質(zhì)起到復(fù)原作用,提升了廢水的可生化性。
2.1.3 Fenton氧化處置
(1)H2O2投加量的影響。取微電解處置后的廢水[m(Fe):m(C)=2,鐵碳投加量2.0g/L],調(diào)理pH為2.5,在不額外投加Fe2+的條件下,調(diào)查H2O2投加量對Fenton氧化效果的影響,如圖3所示。
當(dāng)H2O2投加量從5mL/L增加到30mL/L時(shí)(所用H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%,1mL/LH2O2投加量相當(dāng)于9.7mmol/L),廢水的COD去除率隨H2O2投加量的增加而增加。當(dāng)H2O2投加量進(jìn)一步增至40mL/L時(shí),COD去除率沒有顯著增加。這可能是由于過量的H2O2無法產(chǎn)生更多窯OH,反而使Fe2+疾速轉(zhuǎn)變?yōu)?/font>Fe3+,抑止了催化反響實(shí)行。
(2)Fe2+投加量的影響。由于鐵碳微電解階段投入大量Fe,造成廢水中的Fe2+較高。實(shí)驗(yàn)標(biāo)明,在Fenton氧化階段繼續(xù)投加Fe2+不會(huì)有效提升廢水COD去除率(見表3),因而,Fenton處置無需繼續(xù)投加Fe2+。
(3)pH的影響。在H2O2投加量為30mL/L,不額外投加Fe2+的條件下,調(diào)查pH對Fenton氧化處置效果的影響,結(jié)果如表4所示。
由表4可見,pH為2.5時(shí),廢水COD去除率到達(dá)最高值70.1%,pH躍2.5時(shí),溶液pH升高會(huì)抑止窯OH的產(chǎn)生。當(dāng)溶液pH進(jìn)一步升至3.0以上時(shí),Fe3+容易構(gòu)成氫氧化物沉淀(Fe3+在pH3~4時(shí)構(gòu)成沉淀),使Fenton體系中大量Fe失去反響活性,降低了Fenton處置效率。當(dāng)pH約2.5,溶液中的H+濃渡過高,Fe3+無法順利被復(fù)原為Fe2+[見式(1)],催化反響受阻。
廢水經(jīng)酸析要鐵碳微電解要Fenton工藝處置后,COD從24610mg/L降至2543.4mg/L,總?cè)コ实竭_(dá)89.7%,極大減輕了后續(xù)生化處置的壓力。
2.2 酸析廢物的減量化
分別投加BaCl2、CuSO4、NaCl及聚丙烯酰胺(PAM)降低酸析廢物的含水率,以減少酸析廢物的處置量,降低廢水處置綜合本錢,BaCl2、CuSO4、NaCl、PAM對酸析廢物含水率的影響如圖4所示。
圖4標(biāo)明,相比于CuSO4和NaCl,BaCl2對酸析廢物有更好的脫水效果。當(dāng)BaCl2投加量為廢物量的1.6%時(shí),酸析廢物的含水率從87.5%降至81.4%,即廢物最終處置量可減少33.0%。這可能是由于Ba2+與苯酚基團(tuán)構(gòu)成絮團(tuán),進(jìn)一步增強(qiáng)了致密性。
此外,PAM對酸析廢物減量化也有較好效果。當(dāng)PAM投加量為2.0%時(shí),酸析廢物含水率從87.5%降至81.5%。PAM是一種高效有機(jī)助凝劑,能夠輔佐絮狀顆粒構(gòu)成更大顆粒,降低含水率。經(jīng)過投加PAM,同樣可使酸析廢物最終處置量減少33.0%。
三、結(jié)論
酸析-鐵碳微電解-Fenton氧化工藝可對二硝基苯胺類農(nóng)藥廢水實(shí)行高效預(yù)處置。其中,酸析處置最佳pH為2.0,鐵碳微電解最佳工藝條件為m(Fe):m(C)=2、投加量2.0g/L,Fenton氧化最佳工藝條件為pH=2.5、H2O2(30%)投加量為293.8mmol/L,無需額外投加Fe2+。經(jīng)該工藝預(yù)處置后,廢水COD從24610mg/L降至2543.4mg/L,為進(jìn)一步生化處置到達(dá)城鎮(zhèn)污水處置廠納管規(guī)范打下良好根底。
廢水處置過程中會(huì)伴生大量酸析廢物,主要為苯酚類物質(zhì),投加BaCl2和PAM可降低酸析廢物含水率,使處置量減少33%,降低廢水綜合處置本錢。