铝炭微电解和芬顿处理精细化工废水的研究

作     者：段磊光 

作者单位：南昌大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨明生

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：精细化工废水 铝炭微电解 芬顿 响应面 反应动力学 

摘      要：精细化工在我国经济发展中具有举足轻重的地位。然而,精细化工的发展必然产生相应的废水,且废水成分复杂,呈现高COD、高氨氮及高色度等现象,是一种典型的难降解工业有机废水,由于废水的有机物难降解或具有微生物毒性,叠加废水的高浓度无机盐,使得常规的活性污泥处理方法不能适用,因此,需要进行适当的废水预处理,本文采用铝炭微电解、芬顿氧化及铝炭微电解-类芬顿联合工艺分析江西某工业园区的精细化工废水的降解效果,获得如下主要结论:通过Brunauer-Emmett-Teller(BET)分析,铝粒的孔隙体积为0.0013 cm/g,平均半孔径为3.795 nm,比表面积为11.2118 m/g,说明铝粒的吸附能力很差。单因素实验结果显示,铝炭微电解的最佳反应条件为铝炭质量比为1:2、铝炭投加量为200 g/L、反应时间为150 min、反应pH为11。根据响应面分析得到最优化实验条件为:铝炭质量比为1.02:2、反应时间150.68 min、反应pH为11.38、铝炭投加量为210.03 g/L,模型预测的最佳结果此时COD去除率为37.46%,氨氮去除率约为46.63%,影响因素的主次顺序为反应pH铝炭质量比铝炭投加量反应时间。通过反应动力学拟合分析,铝炭微电解预处理该难化工废水中COD的降解遵循二级反应动力学规律。当用芬顿处理该精细化工废水时,通过单因素实验得出结论最佳反应条件为反应pH为3、反应时间为150 min、HO投加量为17 ml/L、HO/Fe摩尔比为30:1。根据响应面分析得到最优化实验条件为:反应时间131.58 min、反应pH为3.09、HO投加量为17.32 ml/L、HO/Fe摩尔比为30:1,模型预测的最佳结果此时COD去除率为57.14%,通过反应动力学拟合分析,Fenton工艺处理该难化工废水中COD的降解遵循三级反应动力学规律,并且芬顿对氨氮的去除率基本为零。为了进一步降低精细化工废水的COD,本文研究了铝炭微电解-类芬顿联合工艺处理该精细化工废水时,取铝炭微电解在最佳操作条件下处理过的精细化工废水出水,调节pH为3、反应时间为90 min、HO投加量为11 ml/L,此时联合工艺的COD去除率在85%以上,根据响应面分析得到最优化实验条件为:反应时间103.59 min、反应pH为2.65、HO投加量为11.00 ml/L,模型预测的最佳结果此时COD去除率为85.86%。