催化臭氧氧化法處理煤化工高鹽廢水效能分析
1、廢水水質(zhì)分析
實(shí)驗(yàn)用水為中國(guó)石化長(zhǎng)城能源化工( 寧夏) 有限公司零排放系統(tǒng)的高鹽有機(jī)廢水，其常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。表中: ρ( COD) 為300 ～ 350 mg /L，色度為70 ～ 80 倍，根據(jù)分鹽結(jié)晶需求ρ( COD) ≤200 mg /L，色度≤15 倍，因此后續(xù)實(shí)驗(yàn)以去除COD 和色度為主要目標(biāo)。
表1
采用液液萃取進(jìn)行前處理，并用GC-MS 對(duì)廢水有機(jī)物進(jìn)行定性分析，與質(zhì)譜圖庫(kù)對(duì)比分析，檢測(cè)結(jié)果如表2所示。廢水中腈類占34%，烷烴、酯、酮、醛類占49%，吡啶、呋喃類占7. 8%，分析表明該企業(yè)廢水為難降解有機(jī)廢水。
表2
2、催化劑種類
在臭氧投加量為13 mg /min，催化劑投加量為3 g /L的原水條件下，反應(yīng)30 min，考察催化劑種類對(duì)有機(jī)物降解效果的影響，結(jié)果如圖1所示?？芍? 未投加催化劑、投加氧化鋁球、顆?；钚蕴亢妥灾拼呋瘎?duì)COD 的去除率分別為22%、25%、29% 和33%，色度去除率分別為75%、79%、82%和83%。由此可知，投加催化劑有利于有機(jī)物降解效率的提高，且自制催化劑處理廢水的效果優(yōu)于所購(gòu)買的氧化鋁球和顆粒活性炭。
圖1
3、 pH 值
在臭氧投加量為13 mg /min，催化劑投加量為3 g /L的條件下，考察pH 對(duì)有機(jī)物降解效果的影響，結(jié)果如圖2所示。可知: 提高pH 可促進(jìn)有機(jī)物的降解，當(dāng)pH 由6 提高至8 時(shí)，COD 去除率由22% 增至33%，色度去除率由75% 增至83%; 當(dāng)pH 由8 提高至10 時(shí)，COD 和色度去除率提高不顯著，這可能是因?yàn)閴A性過(guò)高使催化劑表面活性受到抑制。因此，較適宜pH 為8 ～ 10，本實(shí)驗(yàn)原水pH 平均值為8. 1，因此實(shí)驗(yàn)選擇原水即可。
圖2
4、 臭氧投加量
在催化劑投加量為3 g /L，原水pH 條件下，考察臭氧投加量對(duì)有機(jī)物降解效果的影響，結(jié)果如圖3 所示。可知: 在一定范圍內(nèi)增加臭氧投加量可使COD和色度去除率顯著提高，當(dāng)臭氧投加量由6 mg /min增至13 mg /min 時(shí)，COD 和色度去除率分別提高了11 百分點(diǎn)和9 百分點(diǎn); 當(dāng)臭氧投加量由13 mg /min 增至20 mg /min 時(shí)，COD 和色度去除率分別僅提高了2，1百分點(diǎn)。因?yàn)樵谝欢▔毫蜏囟认?，臭氧在水中溶解度有限，?dāng)廢水中臭氧溶解度達(dá)到飽和后已無(wú)法提高水中臭氧濃度。因此，綜合考慮去除效果與經(jīng)濟(jì)性，確定實(shí)驗(yàn)廢水臭氧很佳投加量為13 mg /min。
圖3
5、催化劑投加量
在原水pH 不變，臭氧投加量為13 mg /min 的條件下，考察催化劑投加量對(duì)有機(jī)物降解效果的影響，結(jié)果如圖4 所示?？芍? 隨著催化劑投加量的增加，COD 去除率顯著提高。當(dāng)催化劑投加量由1 g /L 增至9 g /L 時(shí)，COD 去除率提高了18 百分點(diǎn)，色度去除率僅提高了5 百分點(diǎn)。廢水色度的去除主要是通過(guò)臭氧直接氧化有機(jī)物發(fā)色團(tuán)，以臭氧本身氧化作用為主; COD 的去除是臭氧與·OH 共同氧化作用的結(jié)果。由圖5 可知:·OH 產(chǎn)量隨催化劑投加量的增加而增多，COD 去除率也隨之提高。
圖4
圖5
后續(xù)分鹽結(jié)晶處理要求ρ( COD) ≤200 mg /L，色度≤15 倍。當(dāng)催化劑投加量為7 g /L 時(shí)，COD 和色度去除率分別為45% 和85%，ρ ( COD) 從300 ～350 mg /L降至165 ～ 192. 5 mg /L，色度從80 倍降至12 倍，因此可滿足后續(xù)分鹽結(jié)晶要求。
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