Fenton反应污泥减量及含锰固废综合处理工艺研究

摘要

Fenton反应作为最成功的高级氧化技术(AOPs)之一，因其效率高、过程简单、成本和试剂毒性低已广泛应用于废水处理。其主要问题是污泥产量大，提高Fenton效率可以相对减少污泥产量。合作企业产生的废水中含有苯并咪唑等难降解物质，这类富含电子的分子可用Fenton反应来降解。本文以苯并咪唑醇(HEBZ)为底物，根据Fenton反应机制，首次采用匀减速加料方法实现污泥减量。通过测定溶液中羟基自由基(·OH)的产生量和化学需氧量(COD)去除率，探讨匀减速加料(亚铁和过氧化氢)对Fenton反应效率的影响。与一次加料和匀速加料相比，在相同条件下，匀减速加料方式中·OH的总浓度最高，达到247.77μM(其他两种方式下分别为187.52μM和221.52μM)，COD去除率为79.3%(其他两种方式下分别为60.7%和72.1%)。紫外、荧光、红外、高效液相、气质联用等谱图研究表明HEBZ最终被降解为乙二酸，2-羟基丙胺，2-羟基丙酰胺这三种容易被生物降解的小分子物质，过程符合一级动力学。 针对生产过程产生大量二氧化锰(MnO2)/钾盐/有机物混合固废，并根据该固废所含杂质成分和含量以及锰盐的电极电位，采用综合处理工艺回收MnO2产品，通过正交实验优化水量、酸量、硫酸含量、温度、时间等工艺条件，设计工艺路线。在最佳工艺条件下，每处理一吨MnO2混合固废可得0.334吨含量为87.3%的优级纯MnO2产品，0.009吨含量为97.01%的四氧化三锰(Mn3O4)产品及1.37吨含量为92.4%的硫酸钾(K2SO4)产品。工业化成本概算表明该工艺为企业实现净收益7934元/吨MnO2混合固废，不仅实现固废资源化利用，而且为企业增加经济效益。上述工艺现已完成中试。

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