高COD、高盐分精细化工废水预处理研究

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随着我国工业现代化的飞速发展,作为工业体系中的重要产业之一,精细化工品需求量与日俱增,各类产品广泛应用于人们的生活之中,与此同时难降解工业废水排放量也日益增大,水环境受污染程度严重,人类健康和生存环境堪忧,这主要是由于该类废水存在水质复杂、COD含量高、盐含量高、水量差异性大、可生化性差、色度较深以及毒性大等特点。目前更高效、绿色地治理高浓度难降解的工业废水已成为当前社会可持续发展的重要目标,有效进行废水预处理显得尤为重要。本研究针对某化工厂出水成分复杂、COD浓度高、水质不达标的问题,以小试试验研究不同预处理工艺对化工废水的处理效果,从处理效果、经济型比选最适宜的组合工艺进行处理。采用不同预处理工艺处理废水,考察研究单一混凝剂预处理、混凝剂复配联用预处理、负压蒸发预处理、铁碳微电解、Fenton氧化、臭氧氧化和臭氧/双氧水氧化预处理的处理效果,并确定了各处理工艺主要影响因素。结果表明:混凝预处理最佳实验条件为25 mg/L聚丙烯酰胺(PAM),p H=7,COD去除率达到36.7%,TDS的去除率为52.2%;负压蒸发预处理将六种水样按流量配比混合,蒸发后COD去除率为74.3%,TDS去除率为99.8%;高级氧化处理采用铁碳微电解、Fenton氧化、臭氧氧化和臭氧/双氧水氧化四种方法,在最佳条件下,铁碳微电解反应COD去除率达44.1%;Fenton氧化反应COD去除率可达52.4%;臭氧氧化反应COD去除率达53.7%;臭氧/双氧水氧化反应COD去除率达到了55.6%;比选最佳组合工艺,通过比选确定“混凝-负压蒸发-臭氧氧化”组合工艺为最适宜预处理工艺,初步确定各级处理单元主要影响因素、处理效果和运行成本。废水经过组合工艺预处理后,COD去除率可达到85.3%、出水B/C值提高至0.21,TDS降到了0.031 g/L,在经济性方面,采用组合工艺处理每吨废水的成本为23.63元;探究废水中有机物经组合工艺处理前后的变化,采用傅里叶变换红外(FTIR)、超滤膜分离法、三维荧光、气相色谱-质谱联用法(GC-MS)对各级预处理单元出水中有机物的组成进行分析,发现在废水处理组合工艺过程中共检测出100中有机物,其中包含含氮杂环芳烃化合物、催化助剂,染料及染料、医药、农药中间体,有机物分子量主要分布在>100k Da、100k Da~50k Da和<3k Da范围内。经过处理后,系统内主要为小分子有机物质,有机物分子量主要分布在5k Da~3k Da和<3k Da范围内,废水中酯基和醚基大量减少,大部分富里酸类物质得到降解。
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