改进铁碳微电解反应器及其应用研究

摘要

高浓度硝基苯类废水由于其毒性大、化学性质稳定、可生化性较差，一直以来是工业废水治理的一大难题。铁碳微电解作为一种工业废水预处理技术，具有降低废水毒性、提升其可生化性的特点，广泛应用于高浓度难降解废水治理领域。但是，铁碳微电解技术在降解硝基苯类废水的实际应用中，其装置运行稳定性差、预处理效果远远低于预期。为此，本文以某废水处理企业实际运行的铁碳微电解装置为研究对象，首先对微电解反应器的结构和填料装填方式进行改进，并利用Fluent软件模拟改进反应器流体动力学，初步判断改进反应器的合理性；利用正交试验优化改进装置降解废水的工艺参数，并通过连续处理高浓度硝基苯类废水考察改进装置运行的稳定性和高效性；最后，基于改进微电解反应器的优越性与实用性，提出了优化、删减企业部分废水治理工段的设想，并进行了实验室验证，论文获得的主要结果如下：
　　（1）针对企业现有的微电解反应装置存在填料易板结、钝化及处理效果低下、运行效果不稳定等问题，对反应器进行了结构和填料装填方式两方面的改进，模拟流体传质计算结果表明：改进反应器中，流体对填料表面冲刷作用增强、填料利用率提高，达到了装置改进的预期目标。
　　（2）针对该废水处理厂的高浓度硝基苯类废水特点，考察了影响铁碳微电解装置性能的因素，并应用正交试验设计获得了改进铁碳微电解反应器降解废水的最优运行参数为：pH=1，固液比为3％（0.03g/mL），停留时间为5h。
　　（3）在最优运行条件下，铁碳微电解反应器长期连续运行试验结果表明：改进铁碳微电解反应器的硝基苯去除率高（平均去除率：82.97%）、设备运行稳定性好（硝基苯去除率波动：87.28%~80.40%；COD去除率波动：27.38%~17.96%；硝基苯及COD的去除率与设备运行时间无关）；与此相反，企业现有微电解反应器的硝基苯去除率不高（平均去除率：65.64%）、设备运行不够稳定（硝基苯去除率波动：73.26%~60.26%；COD去除率波动：21.32%~12.62%；硝基苯及COD的去除率随设备运行时间呈明显的下降趋势）。
　　（4）以日处理废水量500m3计算，使用改进铁碳微电解反应器预处理高浓度硝基苯废水，可为企业节约运行、维护成本达到236375元/年。
　　（5）基于改进铁碳微电解反应器的预处理效果，提出了删减二次Fenton催化氧化工段的废水治理工艺，实验结果表明：高浓度硝基苯类工业废水经治理后，水体无色， pH=7.2，CODCr=64.4，可稳定达到排放标准，为企业进行高浓度硝基苯废水治理工艺技术改造奠定了基础。

目录

1 绪 论

1.1硝基苯类废水特征及危害

1.2硝基苯类废水的治理

1.3铁碳微电解技术

1.4铁碳微电解反应器

1.5选题的学术与实用意义

1.6本论文的研究内容及研究目的

2 铁碳微电解降解硝基苯类废水的可行性

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4 本章小结

3 铁碳微电解装置的改进

3.1 引言

3.2铁碳微电解装置的改进

3.4本章小结

4 改进反应器的工艺参数优化

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4本章小结

5 改进铁碳微电解技术应用研究

5.1引言

5.2废水处理工艺优化

5.3本章小结

6 结论与展望

6.1结论

6.2展望暨建议

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读硕士学位期间取得的专利目录