基于Fenton氧化的工业有毒废水预处理技术研究

摘要

随着工业的迅速发展，产生的很多毒性废水成为目前工业水处理技术研究的一大难点。有毒废水不宜直接采用生物方法进行处理，选用合适、有效的预处理是必要的。为了使废水在生化处理前，消除有毒有害物质、减少对生物不利影响，使其无害化从而为后续生物处理环节创造有利条件，最终实现能够达标排放。本文以甲酸钠模拟废水为例，首先用耗氧速率对其毒性进行判定，分析甲酸钠对生化系统的影响作用;之后采用Fenton与电-Fenton技术进行预处理，分析该技术对毒性废水处理的影响因素，并对反应影响因素进行定量研究;最后用模拟生化处理试验来考察预处理对废水中毒性物质的降解效果。主要研究结果有:
　　 1)用测定污泥呼吸速率、绘制生化呼吸线并比较分析的方法，测得甲酸钠为1500mg/L低浓度时，可以作为微生物的营养基质，但降解性一般;浓度为3000mg/L和6000mg/L时，不仅难以降解，而且对微生物有抑制作用，浓度越大，抑制作用越强。寻求一种有效的预处理方法使废水在生物处理前降低毒性、改善水质具有很强的现实意义。
　　 2)对于Fenton体系，污染物的去除率受多种因素的影响。采用Fenton氧化法对甲酸钠溶液进行处理试验研究得出，Fenton试剂法处理3000mg/L的甲酸钠溶液的最佳条件为:30％H2O2投加浓度为4mL/L，FeSO4·7H2O质量浓度4000mg/L，初始pH为2.0，反应时间在20min，COD去除率可达53.2％。但H2O2的利用率不高，甲酸钠降解不完全。
　　 3)试验用EF-Feox法对含毒性污染物的废水进行处理取得了显著的效果。通过正交试验对EF-Feox法处理甲酸钠模拟废水进行研究，得出各个因素影响程度的关系为:初始pH值＞甲酸钠浓度＞电解电压＞反应时间＞电解质浓度;通过单因素试验分析，电-Fenton处理含甲酸钠废水的最优水平组合为:pH为2.5，电解电压为10V，初始含甲酸钠浓度为3500mg/L，电解质浓度为5g/L，反应时间为40min;在最优水平组合条件下电-Fenton法处理模拟含甲酸钠废水，COD去除率达到86.44％，COD浓度的降低间接地反映了电-Fenton法对甲酸钠的去除取得很好的效果，消除了甲酸钠对生物的毒性作用，使废水环境为能被活性微生物接纳。电-Fenton可以作为该类含毒性污染物的废水在生物处理前的有效的预处理方法。
　　 4)采用呼吸速率试验与SBR工艺模拟生化处理试验两种方法，对经预处理废水毒性的降解效果进行检测，结果表明含甲酸钠废水经电-Fenton氧化预处理后，毒性污染物得到减少，对生化处理系统的冲击得到显著降低。电-Fenton氧化是适宜于该类有毒废水的预处理的一个有效方法。
　　 基于以上研究成果，本文最后对Fenton氧化技术的深入探索及研究方向给出了建议。
　　 本研究采用Fenton工艺对工业有毒废水进行预处理的试验研究。通过系统的调查分析和试验研究，探讨了Fenton氧化技术对于该类有毒工业废水或废水中有毒有害污染物质的处理效果及影响因素，从而可以为有毒工业废水预处理措施的实施提供理论依据，为该技术的深入研究和工程化推广应用提供技术参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 有毒废水的来源

1．1．2 有毒废水的危害

1．1．3 废水中毒物的作用机制

1．2 有毒废水处理的研究现状

1．3 立题目的、技术路线及研究内容

1．3．1 立题目的

1．3．2 技术路线

1．3．3 研究内容

第二章 基于好氧速率的废水毒性的判定

2．1 引言

2．2 废水可生物降解性影响因素及判定

2．2．1 影响有机物生物降解的因素

2．2．2 可生物降解性的测定

2．3 材料与方法

2．3．1 试验仪器与试剂

2．3．2 试验方法

2．4 试验结果与讨论

2．5 本章小结

第三章 Fenton试剂处理模拟废水的初步试验研究

3．1 引言

3．2 Fenton氯化处理技术概述

3．2．1 方法简介

3．2．2 反应机理

3．2．3 水处理中的应用

3．3 材料与方法

3．3．1 试验仪嚣与试剂

3．3．2 试验方法

3．4 试验结果与讨论

3．4．1 反应时间对降解效果的影响

3．4．2 溶液的初始pH值的影响

3．4．3 硫酸亚铁质量浓度的影响

3．4．4 H2O2浓度的影响

3．5 本章小结

第四章 电-Fenton处理模拟废水的试验研究

4．1 引言

4．2 电-Fenton处理技术概述

4．2．1 方法简介

4．2．2 电-Fenton法分类

4．2．3 反应机理

4．2．4 影响因素

4．2．5 水处理中的应用

4．3 材料与方法

4．3．1 试验仪器与试剂

4．3．2 试验装置

4．3．3 正交试验设计

4．4 正交试验结果与分析

4．4．1 试验结果

4．4．2 因素影响程度分析

4．5 单因素影响试验与分析

4．5．1 初始pH值的影响

4．5．2 甲酸钠浓度的影响

4．5．3 电压的影响

4．5．4 反应时间的影响

4．6 反应动力学方程探讨

4．7 本章小结

第五章 毒性废水预处理后可生物降解性研究

5．1 引言

5．2 SBR工艺简述

5．3 材料与方法

5．3．1 试验仪器与试剂

5．3．2 试验装置

5．3．3 试验方法

5．4 试验结果与讨论

5．4．1 SBR工艺模拟生化处理试验结果与讨论

5．4．2 微生物呼吸速率试验结果与讨论

5．5 本章小结

第六章 结论与建议

6．1 实验结论

6．2 建议

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文及其他科研成果