催化臭氧氧化法處理煤化工高鹽廢水效能分析
1、廢水水質分析
實驗用水為中國石化長城能源化工( 寧夏) 有限公司零排放系統(tǒng)的高鹽有機廢水，其常規(guī)水質指標如表1所示。表中: ρ( COD) 為300 ～ 350 mg /L，色度為70 ～ 80 倍，根據(jù)分鹽結晶需求ρ( COD) ≤200 mg /L，色度≤15 倍，因此后續(xù)實驗以去除COD 和色度為主要目標。
表1
采用液液萃取進行前處理，并用GC-MS 對廢水有機物進行定性分析，與質譜圖庫對比分析，檢測結果如表2所示。廢水中腈類占34%，烷烴、酯、酮、醛類占49%，吡啶、呋喃類占7. 8%，分析表明該企業(yè)廢水為難降解有機廢水。
表2
2、催化劑種類
在臭氧投加量為13 mg /min，催化劑投加量為3 g /L的原水條件下，反應30 min，考察催化劑種類對有機物降解效果的影響，結果如圖1所示。可知: 未投加催化劑、投加氧化鋁球、顆粒活性炭和自制催化劑對COD 的去除率分別為22%、25%、29% 和33%，色度去除率分別為75%、79%、82%和83%。由此可知，投加催化劑有利于有機物降解效率的提高，且自制催化劑處理廢水的效果優(yōu)于所購買的氧化鋁球和顆粒活性炭。
圖1
3、 pH 值
在臭氧投加量為13 mg /min，催化劑投加量為3 g /L的條件下，考察pH 對有機物降解效果的影響，結果如圖2所示。可知: 提高pH 可促進有機物的降解，當pH 由6 提高至8 時，COD 去除率由22% 增至33%，色度去除率由75% 增至83%; 當pH 由8 提高至10 時，COD 和色度去除率提高不顯著，這可能是因為堿性過高使催化劑表面活性受到抑制。因此，較適宜pH 為8 ～ 10，本實驗原水pH 平均值為8. 1，因此實驗選擇原水即可。
圖2
4、 臭氧投加量
在催化劑投加量為3 g /L，原水pH 條件下，考察臭氧投加量對有機物降解效果的影響，結果如圖3 所示。可知: 在一定范圍內(nèi)增加臭氧投加量可使COD和色度去除率顯著提高，當臭氧投加量由6 mg /min增至13 mg /min 時，COD 和色度去除率分別提高了11 百分點和9 百分點; 當臭氧投加量由13 mg /min 增至20 mg /min 時，COD 和色度去除率分別僅提高了2，1百分點。因為在一定壓力和溫度下，臭氧在水中溶解度有限，當廢水中臭氧溶解度達到飽和后已無法提高水中臭氧濃度。因此，綜合考慮去除效果與經(jīng)濟性，確定實驗廢水臭氧很佳投加量為13 mg /min。
圖3
5、催化劑投加量
在原水pH 不變，臭氧投加量為13 mg /min 的條件下，考察催化劑投加量對有機物降解效果的影響，結果如圖4 所示。可知: 隨著催化劑投加量的增加，COD 去除率顯著提高。當催化劑投加量由1 g /L 增至9 g /L 時，COD 去除率提高了18 百分點，色度去除率僅提高了5 百分點。廢水色度的去除主要是通過臭氧直接氧化有機物發(fā)色團，以臭氧本身氧化作用為主; COD 的去除是臭氧與·OH 共同氧化作用的結果。由圖5 可知:·OH 產(chǎn)量隨催化劑投加量的增加而增多，COD 去除率也隨之提高。
圖4
圖5
后續(xù)分鹽結晶處理要求ρ( COD) ≤200 mg /L，色度≤15 倍。當催化劑投加量為7 g /L 時，COD 和色度去除率分別為45% 和85%，ρ ( COD) 從300 ～350 mg /L降至165 ～ 192. 5 mg /L，色度從80 倍降至12 倍，因此可滿足后續(xù)分鹽結晶要求。
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