电氧化工艺产水余氯对COD的影响及对策研究

作     者：胡玉龙 

作者单位：中钢集团武汉安全环保研究院 

学位级别：硕士

导师姓名：李武

授予年度：2022年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：电氧化 COD 废水处理 余氯 活性炭 

摘      要：电化学氧化法在垃圾渗滤液、制革废水、印染废水、医药废水、焦化废水等高浓度有机废水的治理中具有良好的应用前景。电氧化具有反应条件温和、无二次污染、可彻底氧化有机物等优势,因此,被称为“环境友好技术。本课题研究的研究对象为苏州某垃圾填埋场膜滤浓缩液,采取的工艺为“预处理+电氧化,电氧化中试试验装置是由本课题组与江苏某公司合作研发。膜滤浓缩液氯离子含量较高,在经过电氧化处理后,产生了较多余氯,其中主要物质为次氯酸根离子。余氯的存在使出水呈现淡黄色,并伴有刺鼻的气味,导致无法达标排放。本文研究者在查阅了大量的文献发现,次氯酸根离子虽具有强氧化性,但在次氯酸根离子存在的情况下,利用国标法测定COD时,会使COD测定值偏高。本研究利用5%的次氯酸钠溶液和邻苯二甲酸氢钾标准溶液模拟废水对该现象进行了验证。脱除电氧化产水中的余氯,不仅可以解决产水色度和刺激性气味的问题,还可以降低产水COD的测定值,对电氧化工艺的推广应用具有重要意义。本研究首先进行了小试试验,对比了静置、振荡、水浴加热、超声波、四价硫还原法、加酸吹脱法、活性炭七种方法去除余氯的效果,重点探究了活性炭脱除余氯的影响因素。并根据小试试验结果设计了中试试验装置。本课题研究得到的结论如下:(1)在利用国标法进行COD测定时,余氯的存在会使COD测定值偏高,COD测定值会随着余氯浓度的升高而升高。模拟废水中2000mg·L可使COD测定值增加75-125 mg·L。(2)利用小试试验,对比了七种去除方法脱出余氯的效果。其中振荡、静置、水浴加热、超声波等方法去除余氯的效果较差,去除率均小于50.0%。加酸吹脱、活性炭、四价硫还原法这三种方法去除余氯的效果较好,其去除率分别为87.0%、99.4%、79.9%,,四价硫还原法主要的限制因素便是其用量,如若亚硫酸钠用量过大,相当于引入了还原剂,同样会使COD测定值偏高。加酸吹脱法去除率较高,成本较低。但其吹脱步骤较为繁琐,且需添加硫酸,如若将小试装置扩大到中试装置,操作不便且危险。活性炭对余氯的去除率最高,且活性炭可吸附有机物,去除余氯的同时也去除了有机物,可使最终的出水达标。(3)对比了椰壳、木制、果壳和煤制活性炭脱除余氯的效果,其中煤制活性炭脱除余氯的效果最好,并且煤制活性炭价格低廉,适用于工业生产。并对比了柱状、颗粒状和粉末状活性炭脱除余氯的效果。其中粉末状活性炭去除率最高,可去除99.4%的余氯。其反应速率最快,10min时即可去除99.0%的余氯,原因是粉末状的活性炭比表面积较大,反应的接触面更广,可提供更多的反应位点。并且粉末状活性炭吸附有机物效果最好,效率最高。电氧化产水经过活性炭吸附后,其COD100 mg·L。故而其工艺可以设计为“预处理+电氧化+活性炭,最终出水符合生活垃圾填埋场污染控制标准。(4)利用“余氯反应器+转盘式微滤膜工艺可有效脱除余氯,余氯去除率在99%以上,并且出水COD可达标。且活性炭可循环使用,对于活性较差的活性炭可及时脱离出系统。且在运行过程中有自动投加系统,定时定量投加,保证了系统内活性炭的活性,避免了更换频繁的弊端。处理膜滤浓缩液可采用“芬顿+电氧化+余氯反应器+转盘式微滤膜工艺,该工艺出水色度较低,无明显刺激性气味,出水主要指标均可达标。