焦化废水及含酚废水的深度处理技术探索

论文摘要

焦化废水是一种典型的难降解有机高分子废水,含有大量的酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等几十种污染物,且浓度高、色度高、毒性大、性质非常稳定。目前大多数的焦化厂均采用生化法处理焦化废水,经过生化处理后酚类和氨氮等污染物基本去除,但仍含有一些杂环或多环芳香族类有机高分子污染物,此时出水的COD在200-400mg/L,难以达到国家的排放标准。焦化废水深处理阶段是焦化废水处理中最重要的一环,如何大大降低焦化废水生化处理后的COD,是达到国家一级排放标准关键一步。因此针对深度处理焦化废水,开发成本低廉、COD去除效果好的新工艺更具实际意义。首先,采用镀铜铁内电解法对甲基橙染料废水进行了降解脱色研究,考察了pH、铁屑投加量、反应时间、初始浓度对脱色效果的影响,并对镀铜铁内电解法降解甲基橙的过程进行了原位循环伏安跟踪监测。结果表明：最佳反应条件为酸性条件pH值2至4,镀铜废铁屑的投加量为400g/L,反应时间为100min,脱色率为96.0%；镀铜铁内电解降解甲基橙过程发生了氧化还原反应,生成了甲基橙的氧化产物与还原产物。再是,利用对硝基苯酚制备模拟含酚废水,同时用镀铜铁屑作为电极对其进行降解,通过动电位扫描研究表明：镀铜废铁屑电极对对硝基苯酚具有明显的催化氧化性,相对于单纯镀铜铁内电解法降解对硝基苯酚的效果更加明显,其降解过程符合假一级反应动力学方程；电流对降解效率影响比较大,随着电流密度的增大,对对硝基苯酚的去除率越高。最后,利用镀铜铁屑作为电极在不同控制条件下深度处理焦化废水,探索研究最佳处理方案。对比实验表明：脉冲模式下,单位降解COD的耗电量大大小于恒电流和恒电压模式；同时,COD去除率与时间t的线性相关性最好,有利于连续去除COD。因而,在实际操作工艺中更具有可操作性。脉冲电流模式下向降解液中添加氧化剂能取得更好的降解效果,反应1h时,COD去除率达到84%,色度去除率达91%,降解后废水COD为43mg/L,已达到国家一级排放标准。采用脉冲电催化氧化和微电解联合技术进行了小试实验,连续降解较大流量的焦化废水,取得了良好的效果,COD去除率稳定

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 选题背景
• 1.2 实验目的与意义
• 1.3 课题的研究内容
• 第二章 文献综述
• 2.1 焦化废水的相关性质
• 2.1.1 焦化废水的来源
• 2.1.2 焦化废水的组成
• 2.1.3 焦化废水中污染物的危害
• 2.1.4 焦化废水的国家排放标准
• 2.2 焦化废水处理新技术
• 2.2.1 物理新技术
• 2.2.2 化学新技术
• 2.2.3 生物新技术
• 2.2.4. 微电解法
• 2.2.5 电化学氧化技术
• 2.2.6 其他的焦化废水治理新工艺
• 2.3 微电解法的反应机理
• 2.3.1 电化学腐蚀作用
• 2.3.2 铁的还原作用
• 2.3.3 铁离子的络合絮凝作用
• 2.3.4 氢的氧化还原作用
• 2.3.5 电富集絮凝
• 2.3.6 微电解的改进技术
• 2.4 电化学水处理的影响因素及优缺点
• 2.4.1 电化学处理焦化废水的影响因素
• 2.4.2 电化学处理焦化废水的优缺点
• 2.5 本章小结
• 第三章 焦化废水的脱色研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 试剂及仪器
• 3.1.2 实验装置
• 3.1.3 因素实验
• 3.1.4 分光光度实验
• 3.1.5 循环伏安实验
• 3.1.6 最佳方案的正交实验
• 3.1.7 COD测试实验
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 pH值对色度去除率的影响
• 3.2.2 铁屑投加量对色度去除率的影响
• 3.2.3 不同初始pH值条件下反应时间对色度去除率的影响
• 3.2.4 初始浓度对色度去除率的影响
• 3.2.5 微电解运行时间对色度去除率的影响
• 3.2.6 电解质对色度去除率的影响
• 3.2.7 循环伏安法监测内电解对甲基橙的降解过程
• 3.2.8 正交实验设计及分析结果
• 3.2.9 反应时间对COD去除的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 焦化废水中酚类高分子降解及机理研究
• 4.1 实验材料和方法
• 4.1.1 实验材料、药品及仪器设备
• 4.1.2 电化学降解机理
• 4.1.3 对比实验
• 4.1.4 电解实验
• 4.1.5 线性扫描伏安实验
• 4.1.6 紫外可见光分光光度计测定实验
• 4.1.7 正交实验
• 4.2. 实验结果与讨论
• 4.2.1 对硝基苯酚浓度的测定
• 4.2.2 对比实验
• 4.2.3 电极催化活性的比较
• 4.2.4 动力学方程
• 4.2.5 电流密度的影响
• 4.2.6 时间的影响因素
• 4.2.7 pH的影响
• 4.2.8 初始浓度的影响
• 4.2.9 正交实验分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 焦化废水深度处理新技术的研究
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 材料、水样及试剂
• 5.1.2 实验原理
• 5.1.3 降解实验
• 5.1.4 试验项目及检测方法
• 5.2. 结果与讨论
• 5.2.1 四种电流模式处理焦化废水对比实验
• 5.2.2 电量对比实验
• 5.2.3 优化实验
• 5.3 本章小结
• 第六章 焦化废水深度处理工业化试验与现场应用
• 6.1 焦化废水的水质
• 6.2 原有焦化废水的处理工艺概况
• 6.3 催化内电解-脉冲电催化氧化系统运行试验
• 6.3.1 催化内电解-脉冲电催化氧化流程及设备
• 6.3.2 该系统运行特性
• 6.3.3 该系统机理分析
• 6.4 运行成本分析
• 6.5 本章小结
• 第七章 总结与建议
• 7.1 总结
• 7.2 建议
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢