废水零价铁处理的过程研究

废水零价铁处理的过程研究作者：陈晓清，冯晓西作者单位：华东理工大学环境工程研究所,上海200237相似文献(10条)1.学位论文陈华清零价铁与CRI联合处理染料废水2007我国是主要的染料生产国，染料的产量占世界总产量的1/5，但染料厂的规模较小且分散，各种生产技术与世界先进技术相比差距很大，由于对各种原料的利用率不高，因此产生了大量高浓度废水。一般情况下染料生产废水具有废水水量人、有机物浓度高、色度高、无机盐含量高、成份复杂、可生化性差等特点，直接排放对水体的污染非常严重。同时，为适应市场变化，厂家不断更新染料产品、改变生产线，导致废水的水质变化大。因此，染料废水处理一直是工业废水处理中的难点与热点。本论文以模拟废水和实际生产废水为主要研究对象，结合项目研究的需要，尽量采用廉价易得的实验材料和简单的实验方法，主要进行了零价铁—人工快速渗滤系统(简称CRI系统)处理染料废水的可行性研究。首先，采用零价铁微电解法处理COD浓度高、色度高的染料废水，考察了原水pH、反应时间和铁屑投加量对色度和COD去除效果的影响，对微电解法处理染料废水的作用机理进行了探讨；然后采用污水人工快速渗滤系统(CRl)进行深度处理，考察了运行方式和滤层厚度对COD去除效果的影响，对人工快速渗滤系统处理废水的作用机理进行了探讨；最后，通过对武汉染料厂废水排放及处理情况进行调研，针对该厂废水处理过程中存在的一些问题提出一套整改方案，进行了简单的可行性分析和效益分析。研究得出如下结论：(1)微电解法处理模拟废水和实际生产废水效果良好。初始pH为5-6，反应时间为10-30min时；色度的去除率可达到90％以上，COD的去除率可达40％-50％：原水的初始pH对处理效果影响显著，在实验条件下，原水pH较低时，处理效果更好；反应时间对处理效果的影响较火，反应时间越长，处理效果越好，但是反应时间过长会产生大量Fe'2+、Fe'3+而影响出水色度。微电解处理染料废水是铁的还原作用、氢的还原作用、电场作用和铁离子的絮凝作用共同作用的结果，其中铁和氢的还原作用使染料分子的发色基团断裂起主要作用，所得的实验结果可以为认识微电解法废水处理过程、以及该方法的实际应用提供理论依据。(2)污水人工快速渗滤系统(CRI)是在对各种类型土地处理系统研究总结的基础上，针对传统污水土地处理系统普遍存在的水力负荷低、单位面积处理能力小等问题提出的。本研究通过实验研究再到实际应用，系统的分析了CRI系统的处理效果，采用1天淹水2天落干的频率处理直接黑GF模拟染料废水，运行稳定后，系统出水COD仅为99mg/L，达到纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287-92)一级排放标准，处理武汉染料厂实际生产废水出水COD仅为174mg/L，达到纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287-92)二级排放标准。有机污染物在淹水期积累、在落干期被氧化降解是CRI系统去除有机物的作用机理，系统的复氧状况对系统的污染物去除效果至关重要，它直接影响到系统内有机污染物的好氧生物降解作用的进行。(3)武汉染料厂现行污水处理系统存在污染负荷过高、设备老化和缺乏应急保护设施等问题，结合前期实验研究和小型试验，设计出的零价铁—CRI联合处理系统具有多方面的优势，该系统处理染料废水适用范围广，具有较好的污染物去除效果，零价铁脱色段工艺采用机械搅拌的方式，有效的避免了零价铁表面钝化的影响，CRI系统设计为多套并行、淹水—落干交替的运行方式，有效避免了CRI系统由于水力负荷和污染负荷过高而产生污染物穿透现象的发生，设计的工艺流程是一种操作简单、运行管理方便，低能耗、低投资和低运行管理费用的污水处理系统，具有非常显著的环境效益和社会效益。本论文主要创新点在于：(1)将零价铁微电解法和CRI技术结合起来，对染料废水处理过程中影响处理效果的主要因素进行了多方面的研究，对染料分子脱色前后的结构变化进行了比较细致的研究；(2)研究过程中将染料分子在特征吸收峰下的吸光度与染料废水的色度绘制成标准曲线，提高了色度测量的准确度，大大减少了工作量。建议今后进一步加强零价铁—CRI系统研究，不断完善该技术，改善出水水质，并不断拓宽其应用范围，为进一步实现污水资源化、节约水资源做出贡献。2.期刊论文樊金红.徐文英.高廷耀零价铁体系预处理硝基苯废水机理的研究-工业用水与废水2004,35(6)研究了三种零价铁体系在不同pH值条件下对硝基苯废水处理的效果,评价了硝基苯在铜电极和石墨电极上的电还原特性,提出了催化铁内电解法和传统铁屑法处理硝基苯废水反应机理的区别,并归纳了不同pH值条件下硝基苯的主要还原途径.结果表明:酸性条件下,三者的处理效果相差不大;中性和碱性条件下,铁粉法的处理效果显著下降,而催化铁内电解法使传统铁屑法处理硝基苯废水的效率平均提高了20%左右.3.学位论文周涛氯酚类物质在零价铁强化还原/氧化体系中的降解研究2008零价铁是近年来迅速发展并且广泛研究应用的地下水修复技术，它能够被有效地用于处理许多难降解污染物如有机氯代溶剂、重金属和硝酸盐等，然而对于氯酚这一类难降解有机氯代物，使用单纯的零价铁技术却很难达到降解的目的。因此强化零价铁的处理能力来提高对氯酚的处理效果有着非常重要的研究意义。本文以氯酚类物质（CPs）作为主要目标污染物，研究了CPs在零价铁的强化还原或氧化体系中的降解行为。主要内容为：（1）考察了纳米Pd/Fe催化剂对氯酚的强化还原脱氯降解；（2）考察了非均相ZVI/H2O2类Fenton氧化体系，对4CP在该体系中的降解动力学行为、反应机理及降解路径进行了系统的研究；（3）将超声辐射（US）引入到一个新型的类Fenton体系（Fe/EDTA）中组成了超声/类Fenton体系，对体系反应机理、超声强化机理进行了讨论；（4）对偶氮染料废水和重金属污染土壤解吸废液在新型类Fenton体系（Fe/EDTA）中的处理进行了探索性的实验研究。本文的主要结论有：1．CPs在纳米级Pd/Fe体系中的强化还原脱氯降解：①实验制备得平均粒径为80nm，比表面积为26±3m2/g的纳米双金属Pd/Fe催化剂；②考察了三种CPs类物质被纳米Pd/Fe催化剂还原脱氯的降解过程。实验结果表明，纳米Pd/Fe对三种CPs的脱氯降解速率快慢顺序为TCPDCPMCP。在三个体系里，由目标母体化合物直接完全还原脱氯转化为苯酚是主要的还原降解路径；③分别考察了催化剂用量、Pd负载比、反应温度、初始pH、其它负载金属等影响因素对246TCP还原脱氯降解的影响；④考察了还原体系中氢气的产生变迁过程，并探讨了纳米Pd/Fe催化还原脱氯降解CPs的机理。ZVI的作用主要是通过腐蚀过程产氢，而Pd的功能是将H2或H+催化为原子态氢。CPs是通过在Pd表面的加氢反应而被脱氯。2.4CP在零价铁/H2O2类Fenton氧化体系中的降解：①对4CP在ZVI/H2O2体系中的降解具有重要的影响，当pH≥5时，4CP在体系中几乎没有降解效果。当pH值在3－4之间，pH值越低，4CP降解速度越快。②在ZVI/H2O2体系中，4CP的降解过程可以用一个二阶段的一阶降解动力学行为来表示。这个两阶段降解动力学行为是由一个初始的缓慢降解阶段（第一阶段）和随后的快速降解阶段（第二阶段）所组成，第二阶段的降解动力学常数要比第一阶段的大一个数量级。③提出了4CP在ZVI/H2O2体系中的可能降解路径。在该体系中，4CP首先与·OH结合生成ClHP·自由基。然后降解路径可分为两条子路径—4CC路径和ClPP·路径。这两个子路径产生的中间产物都能在·OH的持续攻击下氧化成低分子脂肪酸，如马来酸等。3.氯酚在超声辅助类Fenton（US/Fe/EDTA）体系中的降解：①考察了24DCP在US/类Fenton体系中的降解，对照实验表明，24DCP在各体系中的降解次序为US/Fe/EDTAFe/EDTAUS/FeUS。超声辐射对于DCP在该类Fenton体系中的降解具有很强的协同作用。DCP的降解过程符合一级反应动力学行为。考察了初始工艺参数如DCP浓度、铁投加量、EDTA浓度及反应温度等对DCP降解的影响；②以4CP为目标污染物，考察了4CP和EDTA在US/类Fenton体系中的共同降解关系。两种物质在体系中的降解都能的符合一阶反应动力学行为。EDTA和ZVI是体系中的关键性物质，它们的初始浓度变化对于4CP和EDTA的降解具有重大的影响。超声不仅对4CP的降解有协同作用，对EDTA亦然。体系中的DO浓度对两种污染物的降解具有至关重要的影响，当体系中DO过低时，降解反应会完全被抑制住。反应温度对kobs(4CP)和kobs(EDTA)有着正影响关系，计算得到反应活化能(Ea)分别为38.6（4CP）和24.8kJmol-1（EDTA），提出了在US辅助类Fenton体系中主要的氧化剂应该为四价铁离子（Ferrylion，[FeIVO]2+）而不是羟基自由基。③考察了五种CPs在US/类Fenton体系中的降解，得到了CPs的一阶降解动力学常数。用PM3Hamilitonian算法计算得出CPs的19个量子化学描述符。通过采用PLS方法对5个动力学常数的对数值和CPs的量子化学描述符进行计算分析得到了一个最优化的QSPR模型。最优模型结果表明，当一种氯酚物质具有越高的E,lumo-E,homo、(E,lumo-E,homo)'2、Mw、'1X,V和CCR值，它在US/类Fenton体系中就降解得越慢，而当氯酚有更高的Ehomo、μ、TE、EE和HOF值时就降解得越快。CPs在US/类Fenton体系中可以归结于溶液中的均相Fenton氧化。超声的作用应该体现在对Fenton反应的协同影响上而并非直接的空穴氧化降解。4.染料废水和重金属污染土壤解吸废液在新型类Fenton（Fe/EDTA）体系中的降解：①考察了模拟偶氮染料废水在类Fenton体系中的快速脱色和降解行为。结果表明，模拟染料废水能在15min内被迅速脱色，而EDTA也可在反应3h后完全被去除。对初始的工艺参数如活性染料浓度、EDTA投加量、铁粉投加量、pH和通气条件等进行了详细的考察；考察了超声波、紫外光辐射对类Fenton体系降解染料废水的协同作用。结果表明，超声波有很强的协同作用，外加紫外光则没有协同作用；②对EDTA强化解吸模拟重金属污染土壤和解吸废液在类Fenton体系中的处理进行了实验研究。结果表明，反应24h后，所有重金属离子和94.8％的EDTA得到去除。4.期刊论文胡文勇.郑正.HUWen-yong.ZHENGZheng超声波辐照下零价铁处理硝基氯苯废水的研究-工业用水与废水2005,36(4)研究了对硝基氯苯及其生产废水在不同体系下的降解.结果表明,超声波和零价铁都可使对硝基氯苯得到降解.二者共同作用对对硝基氯苯的降解效果最好,零价铁次之,超声波单独作用效果最差.在超声与零价铁共同作用体系中,以硝基氯苯废水的CODCr去除率为主要指标,各因素的影响大小次序为:超声功率、铁屑加入量、反应时间、进水pH值.利用超声波和零价铁体系处理硝基氯苯生产废水,在实验条件下,CODCr去除率达81%,色度去除率为91.7%,同时,废水的BOD5与CODCr的质量比从0.06提高到0.34.5.学位论文徐宏勇偶氮染料活性黑5的零价铁还原及生物脱色技术研究2005本文以偶氮染料活性黑5作为目标污染物,探讨了零价铁技术、缺氧-好氧及厌氧-好氧工艺对活性黑5的脱色去除效果及其影响因素.好氧条件下,活性黑5较难降解,色度去除率不超过30％.通过投加乙酸钠和葡萄糖作为碳源可提高好氧微生物对活性黑5的色度去除率,且乙酸钠作为共基质优于葡萄糖.采用缺氧与好氧交替运行的SBR工艺可以有效地去除COD和色度.利用分子生物学技术考察了缺氧—好氧SBR中微生物群落的变化.厌氧条件下,活性黑5的脱色效果优于好氧过程,投加易降解有机物和电子载体可促进染料的厌氧还原.厌氧-好氧处理工艺可以有效地去除色度和C