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催化臭氧氧化法处理煤化工高盐废水效能分析
来源: www.ozonelab.cn 发布时间:2021-05-14 浏览次数:

催化臭氧氧化法处理煤化工高盐废水效能分析
 
1、废水水质分析
实验用水为中国石化长城能源化工( 宁夏) 有限公司零排放系统的高盐有机废水,其常规水质指标如表1所示。表中: ρ( COD) 为300 ~ 350 mg /L,色度为70 ~ 80 倍,根据分盐结晶需求ρ( COD) ≤200 mg /L,色度≤15 倍,因此后续实验以去除COD 和色度为主要目标。
表1
 
采用液液萃取进行前处理,并用GC-MS 对废水有机物进行定性分析,与质谱图库对比分析,检测结果如表2所示。废水中腈类占34%,烷烃、酯、酮、醛类占49%,吡啶、呋喃类占7. 8%,分析表明该企业废水为难降解有机废水。
表2
 
2、催化剂种类
在臭氧投加量为13 mg /min,催化剂投加量为3 g /L的原水条件下,反应30 min,考察催化剂种类对有机物降解效果的影响,结果如图1所示。可知: 未投加催化剂、投加氧化铝球、颗粒活性炭和自制催化剂对COD 的去除率分别为22%、25%、29% 和33%,色度去除率分别为75%、79%、82%和83%。由此可知,投加催化剂有利于有机物降解效率的提高,且自制催化剂处理废水的效果优于所购买的氧化铝球和颗粒活性炭。
图1
3、 pH 值
在臭氧投加量为13 mg /min,催化剂投加量为3 g /L的条件下,考察pH 对有机物降解效果的影响,结果如图2所示。可知: 提高pH 可促进有机物的降解,当pH 由6 提高至8 时,COD 去除率由22% 增至33%,色度去除率由75% 增至83%; 当pH 由8 提高至10 时,COD 和色度去除率提高不显著,这可能是因为碱性过高使催化剂表面活性受到抑制。因此,较适宜pH 为8 ~ 10,本实验原水pH 平均值为8. 1,因此实验选择原水即可。
图2
 
4、 臭氧投加量
在催化剂投加量为3 g /L,原水pH 条件下,考察臭氧投加量对有机物降解效果的影响,结果如图3 所示。可知: 在一定范围内增加臭氧投加量可使COD和色度去除率显著提高,当臭氧投加量由6 mg /min增至13 mg /min 时,COD 和色度去除率分别提高了11 百分点和9 百分点; 当臭氧投加量由13 mg /min 增至20 mg /min 时,COD 和色度去除率分别仅提高了2,1百分点。因为在一定压力和温度下,臭氧在水中溶解度有限,当废水中臭氧溶解度达到饱和后已无法提高水中臭氧浓度。因此,综合考虑去除效果与经济性,确定实验废水臭氧最佳投加量为13 mg /min。
图3
 
5、催化剂投加量
在原水pH 不变,臭氧投加量为13 mg /min 的条件下,考察催化剂投加量对有机物降解效果的影响,结果如图4 所示。可知: 随着催化剂投加量的增加,COD 去除率显著提高。当催化剂投加量由1 g /L 增至9 g /L 时,COD 去除率提高了18 百分点,色度去除率仅提高了5 百分点。废水色度的去除主要是通过臭氧直接氧化有机物发色团,以臭氧本身氧化作用为主; COD 的去除是臭氧与·OH 共同氧化作用的结果。由图5 可知:·OH 产量随催化剂投加量的增加而增多,COD 去除率也随之提高。
图4
图5
 
后续分盐结晶处理要求ρ( COD) ≤200 mg /L,色度≤15 倍。当催化剂投加量为7 g /L 时,COD 和色度去除率分别为45% 和85%,ρ ( COD) 从300 ~350 mg /L降至165 ~ 192. 5 mg /L,色度从80 倍降至12 倍,因此可满足后续分盐结晶要求。