氧化型聚硅酸铁处理腈纶废水的试验研究

摘要

腈纶废水成分复杂，是一种典型的难降解有机工业废水，即便生化处理后出水中仍含有多种难降解易引发生物毒害作用的有机物，随着排放标准的日益严格，亟需先进的处理技术对该类废水进行处理。混凝沉淀工艺因其高效、价格低廉，操作简单，管理方便等特点被认为是性价比较高的深度处理技术，成为腈纶废水深度处理工艺中的首选工艺。对于难降解有机物，传统混凝剂的去除能力有限，出水中的残余化学需氧量(COD)难以达标排放。为此，本研究针对腈纶废水生化出水中的难降解有机物，研制一种氧化型聚硅酸铁(PSF)无机复合高分子混凝剂，研究了该混凝剂的优化制备、最优反应条件，在此基础上考察了混凝剂结构、混凝效率以及絮体性质，探究了混凝剂作用机理，为将该混凝剂应用于腈纶废水深度处理工艺中奠定了理论基础。主要研究内容及结果如下:
　　用硫酸亚铁、硅酸钠、氯酸钠、硫酸等原料制备了氧化型聚硅酸铁混凝剂，并优化得到了最佳制备条件:混凝剂初始pH为1.67，氯酸钠用量为8g/L，Fe/Si摩尔比为1.3，陈化时间为3d，在此优化基础上，采用SEM、TEM技术对混凝剂形貌进行了表征，结果发现混凝剂中聚硅酸和铁并不是单纯的混合，而是两者之间经过复杂的聚合反应生成了非晶体、无规则的高分子氧化型聚硅酸铁。
　　以腈纶废水生化出水为处理对象，系统考察了反应条件原水pH、混凝剂投加量、慢搅时间对CODcr去除率的影响，优化得到了最佳反应条件:原水pH为7，混凝剂投加量为1.548mmol/L，慢搅时间为20min，此时CODcr去除率达到了43.00％，DOC去除率达到了36.80％，TN去除率达到了18.00％，浊度去除率达到了97.37％，各指标达到了《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中腈纶废水排放一级标准，三维荧光扫描结果发现:混凝剂可有效处理腈纶废水中腐殖质类物质、类蛋白类物质以及UV腐殖质类物质。混凝效果优于传统的聚合铁和聚硅酸硫酸铝。
　　研究混凝剂混凝作用机理:采用pH计、小角激光散射技术研究混凝剂陈化过程中的pH变化以及絮体性质，发现pH变化规律是聚硅酸和铁综合作用的结果;絮体的生长速度快、絮体强度高、复原能力强，对于腈纶废水生化出水特定水质条件，混凝机制以电中和作用为主。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 我国腈纶废水概况

1．1．1 腈纶废水的特点

1．1．2 腈纶废水的处理技术

1．2 混凝剂的种类及国内外研究概况

1．2．1 混凝剂种类

1．2．2 国内外混凝剂研究概况

1．3 聚硅酸盐混凝剂的研究进展

1．3．1 聚硅酸盐混凝剂研究背景

1．3．2 聚硅酸盐混凝剂研究进展

1．4 课题研究目的意义与内容

1．4．1 本课题的目的意义

1．4．2 本课题的内容

第2章 试验材料与方法

2．1 试验材料及仪器设备

2．2 试验用水

2．3 试验方法

2．3．1 制备方法

2．3．2 混凝试验

2．3．3 絮体反应动力学试验

2．3．4 常规指标监测项目及方法

2．3．5 非常规指标分析检测方法

第3章 氧化型聚硅酸铁的优化制备

3．1 制备条件对硅铁形态分布和混凝性能的影响

3．1．1 初始pH的影响

3．1．2 氧化剂用量的影响

3．1．3 Fe／Si摩尔比的影响

3．1．4 陈化时间的影响

3．2 制备条件优化研究

3．3 氧化型聚硅酸铁的结构形貌

3．3．1 SEM结果与分析

3．3．2 TEM结果与分析

3．4 本章小结

第4章 氧化型聚硅酸铁用于腈纶废水生化出水深度处理的研究

4．1 反应条件对混凝处理效果的影响

4．1．1 原水pH值对CODcr去除率的影响

4．1．2 混凝剂投加量对CODcr去除率的影响

4．1．3 慢搅时间对CODcr去除率的影响

4．2 最优反应条件确定及其处理效果

4．3 本章小结

第5章 氧化型聚硅酸铁的混凝作用机理研究

5．1 陈化过程中pH动态变化规律的探讨

5．2 氧化型聚硅酸铁的反应絮体特性

5．2．1 絮体生长、破碎以及再生过程

5．2．2 氧化型聚硅酸铁混凝作用机理

5．3 本章小结

结论

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参加的科研项目