小議造紙廢水的處理方式論文
本實(shí)驗所用造紙廢水取自東莞某造紙廠(chǎng),廢水顏色呈棕黃色,水面浮渣較多,水中的懸浮物也很多,有一股臭味。經(jīng)初步測定水中COD質(zhì)量濃度在2500mg/L左右。廢水主要污染物COD采用重鉻酸鉀法測定,SS采用濾膜法,pH值用精密pH計(PHS-25型酸度計)測定,水中的余氯采用碘量法(HZHJSZ0149)測定。
實(shí)驗步驟
(1)將一定體積的KHP溶液注入容器中,用泵抽水到安置電極的電解裝置中,調節電解條件,以溶液中COD的去除率為考察指標,考察各因素對COD的影響以確定電極處理的影響因素。(2)將廢水樣先進(jìn)行混凝沉淀預處理,以去除廢水中大量的懸浮物以及主要污染物的COD,同時(shí)還可減少污染物在電極上的沉積對電極反應的影響。預處理選用不同PAC和PAM的配比,找出去除效果最好的配比。(3)將一定體積經(jīng)預處理的廢水樣放入容器中,用泵抽入電解裝置中,廢水樣中加入一定的電解質(zhì)。按實(shí)驗選定的電解條件,以廢水中的主要污染物COD的去除率為主要考察指標,考察各因素對廢水中的COD去除的影響。
結果與討論
1電極對KHP的電催化特性
配制COD為690mg/L的KHP溶液,電導率為788μS/cm的NaCl溶液,調節實(shí)驗電流的強度0.7A、1.4A、1.8A、2.1A、2.4A、2.7A,分別電解10min。產(chǎn)生余氯的濃度和電流強度的關(guān)系見(jiàn)圖2。從圖2可看出隨著(zhù)電流強度的增大余氯的濃度增大,當電流達到2.1A時(shí)達到峰值,電流繼續增大余氯產(chǎn)生量減少并趨于穩定。說(shuō)明達到一定的電流強度以后,電流將不再是電極電解的主要影響因素了。此時(shí)測得電壓為6.9V。在電流強度為2.1A、電壓6.9V的條件下,投加不同電解質(zhì)改變污水的電導率來(lái)考察電導率對電解COD去除率的影響。實(shí)驗投加電解質(zhì)硫酸鈉和氯化鈉。電解一段時(shí)間后測定COD含量,得出降解率如表2所示。從表2可以看出,電導率在900μS/cm時(shí),投加NaCl質(zhì)量濃度為0.4g/L,COD的降解率效果最好。NaCl作為電解質(zhì)在增大電導率的同時(shí)能電解陽(yáng)極氯離子,氯離子失去電子生成氯氣,氯氣和ClO-具有強氧化性可以氧化芳香烴降低廢水的COD值。但是當電解質(zhì)增大到一定的時(shí)候,電極表面會(huì )析出氣泡,電解達到飽和狀態(tài),此時(shí)增大電解質(zhì)的濃度沒(méi)有多大意義,浪費成本。配制COD為690mg/L的KHP溶液加入電解質(zhì)配制質(zhì)量濃度為0.4g/L的NaCl溶液,在電流2A的.條件下電解一段時(shí)間溶液中余氯的量發(fā)生相應變化,余氯的量隨時(shí)間變化見(jiàn)圖3。從圖3可以看出,溶液中余氯的量隨著(zhù)時(shí)間的改變先增大后減少;電解70min后,溶液中余氯的濃度達到最大值。繼續延長(cháng)電解時(shí)間,溶液中余氯的濃度基本不變,此時(shí)電極析余氯基本趨于穩定值。COD的降解達到峰值的電解時(shí)間為最佳電解時(shí)間。為消去溶液中電解Cl對pH值的干擾,向溶液中加入電解質(zhì)Na2SO4。調節溶液的pH值分別為3、5、7、9,電解80min后測得不同pH值條件下相同COD的鄰苯二甲酸氫鉀中COD降解率見(jiàn)圖4。如圖4所示,pH值約為3時(shí),相對于pH值為5、7、9的COD降解率要高,酸性條件更有利于OH的生成,且在酸性條件下OH具有更強的氧化能力(E0=2.85V)[7]。因而確定實(shí)驗最佳pH值約為3。
2處理實(shí)際廢水有機物中的應用
與單獨使用混凝劑相比,混凝劑硫酸鋁或PACl與絮凝劑PAM組合用于造紙廢水處理時(shí)可以提升濁度TSS下降率和COD的去除率,改善絮體沉降時(shí)間降低污泥生成量[8],本實(shí)驗為了提高效率,降低成本,選擇聚合氯化鋁(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)作為本實(shí)驗混凝沉淀處理用藥劑。選擇藥劑的不同配比,在不同配比的條件下測得COD降解率見(jiàn)圖5。由圖5可以看出,加入混凝劑數量越多,SS的去除率越高,考慮到加入太多的混凝劑很不經(jīng)濟,本實(shí)驗混凝劑PAC投加量不超過(guò)800mg/L,PAM不超過(guò)300mg/L。加入氯化鈉作電解質(zhì),經(jīng)投加PAC和PAM混凝后取上清液用,調pH值為3.10,電解測得電解時(shí)間與COD降解率的關(guān)系,繪制電解時(shí)間與COD降解率的曲線(xiàn)圖,見(jiàn)圖6。對比經(jīng)混凝后調節電解的影響因素并至最佳時(shí),得到造紙廢水的COD降解率與直接電解造紙廢水的COD的降解率。如圖6所示,在經(jīng)過(guò)投加混凝劑混凝沉淀后,COD可以去除近20%,主要是沉淀了再生紙廢水中大量的懸浮物�；炷胶�,再次加入了0.4g/L的氯化鈉進(jìn)行電解處理。在電解的過(guò)程中,發(fā)現出水顏色先慢慢變成淡綠色再后面就變成淺黃色,COD去除率在70~80min的時(shí)候達到近50%�？紤]到處理效果與成本的問(wèn)題,本實(shí)驗過(guò)程中,處理200min時(shí),COD的去除率達到70%,為最佳。此時(shí)BOD/COD為0.4,比能耗為27.6(kWh/kg)。因而可以認定,混凝電解法處理實(shí)際造紙廢水較之傳統的生物法具有污染物處理效率高,二次污染少,能徹底礦化絕大多數難生物降解的有機物,可實(shí)現清潔生產(chǎn)等工藝。
結論
本實(shí)驗選用對具有特征污染物苯環(huán)的鹽類(lèi)KHP溶液中COD的降解情況,通過(guò)對新型電極材料Nb/BDD的電解特性進(jìn)行研究,確定了電極電解的主要影響因素,并確定其最佳影響因素。(1)影響Nb/BDD電解的是電流強度、電導率、電解時(shí)間、溶液的pH值等因素。(2)電解催化氧化處理造紙廢水的有機物,COD去除效率高。(3)在選定的實(shí)驗條件下:電流2.1A,槽電壓6.9V,PAC投加量為800mg/L,PAM為300mg/L,pH值約為3,添加0.4g/L的氯化鈉作為電解質(zhì)先加混凝劑進(jìn)行沉淀后過(guò)濾,然后調節pH值約為3,再加入電解質(zhì)進(jìn)行電解。電解200min時(shí)可以達到最理想的狀態(tài),去除效率可達70%,比能耗為27.6(kWh/kg),BOD/COD為0.4。(4)Nb/BDD催化氧化再生紙廢水中主要污染物的過(guò)程較為復雜,有關(guān)降解過(guò)程及提高COD的去除效率途徑有待進(jìn)一步研究。
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