淮安前處理廢水處理設(shè)備工程方案

次污染問題，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)電鍍廢水有效的治理?；诖?，本文開展腐植酸樹脂在電鍍廢水中重金屬離子吸附中的應(yīng)用研究。

1、電鍍廢水中重金屬離子吸附方法設(shè)計(jì)

1.1 試劑與設(shè)備選擇

在對(duì)電鍍廢水當(dāng)中的重金屬離子進(jìn)行吸附時(shí)，為了達(dá)到更加良好的吸附效果，本文在對(duì)試劑和設(shè)備進(jìn)行選擇時(shí)，首先需要明確以下幾點(diǎn)原則：第一，所選擇的試劑或設(shè)備其成本不得超過電鍍工藝本身的價(jià)值，并且做到滿足吸附的經(jīng)濟(jì)效益；第二，在選擇設(shè)備和試劑時(shí)不可選擇會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成二次污染的實(shí)際或設(shè)備。

基于上述兩點(diǎn)原則，本文選擇的試劑包括：腐植酸樹脂原料；氯化氫（HCl）溶液；醋酸鈣（C4H6CaO4）溶液；選用銅離子Cu2+、鋅離子Zn2-和鉻離子Gr3+溶液作為本文吸附方法中的儲(chǔ)備液，在使用過程中需將其稀釋至相應(yīng)的濃度；吸附過程中所使用的所有水溶液均為蒸餾水。吸附過程中所需的儀器設(shè)備包括IES16-1852型電動(dòng)攪拌機(jī)，該型號(hào)電動(dòng)攪拌機(jī)電源為AC220V±10%；攪拌功率為55W；攪拌轉(zhuǎn)速為50~1200r/min，用于對(duì)各種試劑溶液進(jìn)行攪拌。其次，選用pHS-125C47型號(hào)酸度計(jì)，該型號(hào)酸度計(jì)級(jí)別為0.1級(jí)；測量參數(shù)包括pH值和mV；分辨率為0.001pH/1mV；穩(wěn)定性為（±0.03pH±1個(gè)字）/3h；尺寸為125mm×55mm×0.2mm，主要用于對(duì)溶液的酸堿度進(jìn)行測量。選擇SF-1652型號(hào)超級(jí)數(shù)顯恒溫設(shè)備，該型號(hào)恒溫設(shè)備溫度范圍在-25~100℃范圍之間；溫度波動(dòng)度為±0.005~±0.03℃；控制方式是采用無氟制冷技術(shù)完成。

1.2 基于腐植酸樹脂的吸附柱制備

在完成對(duì)試劑與設(shè)備的選擇后，還需要對(duì)基于腐植酸樹脂完成對(duì)吸附柱的制備。首先，稱取一定量粒徑為0.2mm的泥炭，將其放入在潔凈的反應(yīng)容器當(dāng)中，再加入適量氫離子濃度指數(shù)較低的造紙廢液，在加入的過程中應(yīng)當(dāng)控制泥炭與酸性造紙溶液之間的質(zhì)量比值為4∶2，再加入適量的清水，利用IES16-1852型電動(dòng)攪拌機(jī)對(duì)其進(jìn)行攪拌，直到充分融合后停止。在1×1的刮板上，完成其造粒成型操作，并將其放置在溫度為280℃的環(huán)境中充分加熱50~90min。完成加熱后，待其冷卻，將上述選用的1.5mol/L氯化氫（HCl）溶液作為侵入液將上述制備產(chǎn)物浸取2.5h，再利用清水對(duì)其進(jìn)行清洗，直到制備的產(chǎn)物當(dāng)中沒有氯離子為止，并將其放入在100℃的烘箱當(dāng)中進(jìn)行烘干，得到的產(chǎn)物即為腐植酸樹脂吸附試劑。

為確保最終吸附效果，還需要對(duì)吸附柱進(jìn)行制備，將通過本文上述操作制備的腐植酸樹脂吸附試劑放置在盛有清水的容器當(dāng)中，并讓水面浸沒腐植酸樹脂吸附試劑，每隔25min進(jìn)行一次攪拌，將其浸泡一天使腐植酸樹脂吸附試劑當(dāng)中的氣泡被充分去除后，將兩根有機(jī)玻璃柱內(nèi)注入一般體系自來水，并將其放入到腐植酸樹脂吸附試劑當(dāng)中，始終保持水面超過腐植酸樹脂吸附試劑面，以此完成對(duì)吸附柱的制備。

1.3 電鍍廢水中重金屬離子動(dòng)態(tài)吸附

根據(jù)上述操作完成前期的準(zhǔn)備后，對(duì)電鍍廢水中重金屬離子進(jìn)行動(dòng)態(tài)吸附。在溫度為25℃的環(huán)境下，將含有重金屬離子的電鍍廢水溶液逆流通入到本文上述植被的吸附柱當(dāng)中，并利用動(dòng)態(tài)法完成腐植酸樹脂的吸附。在吸附過程中，需要控制其過濾速度控制在2.5mL/min，并保證溶液的氫離子濃度指數(shù)適中保持在4.0~4.5范圍以內(nèi)。

由于在實(shí)際操作的過程中，受到周圍環(huán)境以及吸附過程中本身產(chǎn)生的熱量影響，吸附柱的溫度會(huì)呈現(xiàn)出一定的上升趨勢(shì)，加之動(dòng)態(tài)平衡的原因，會(huì)造成最終動(dòng)態(tài)吸附量與預(yù)期相比下降的問題。因此，針對(duì)這一問題，在具體進(jìn)行電鍍廢水中重金屬離子吸附的過程中還需要將整個(gè)吸附過程放入到本文上述選用的SF-1652型號(hào)超級(jí)數(shù)顯恒溫設(shè)備當(dāng)中，以此確保其溫度始終保持不變，增加動(dòng)態(tài)吸附量，實(shí)現(xiàn)對(duì)電鍍廢水中重金屬離子的高效吸附。

2、對(duì)比實(shí)驗(yàn)

本文通過上述論述完成對(duì)基于腐植酸樹脂的電鍍廢水中重金屬離子吸附方法理論設(shè)計(jì)，為進(jìn)一步驗(yàn)證該方法在實(shí)踐應(yīng)用中的效果，將其與傳統(tǒng)吸附方法進(jìn)行對(duì)比，開展如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

選用某電鍍工藝廠在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，廢水當(dāng)中含有大量的鉛離子Pb2+、鎳離子Ni2+、鋅離子Zn2-和鉻離子Gr3+，分別利用本文提出的吸附方法和傳統(tǒng)吸附方法對(duì)該廢水當(dāng)中的不同重金屬離子進(jìn)行吸附。為確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的客觀性，兩種吸附方法除了本文上述論述內(nèi)容涉及的相關(guān)環(huán)節(jié)有所差異外，其余操作均保持一致，并將兩種吸附方法均放置在SF1652型號(hào)超級(jí)數(shù)顯恒溫設(shè)備當(dāng)中，完成吸附操作。表1為銅離子Cu2+、鋅離子Zn2-和鉻離子Gr3+等重金屬離子在電鍍廢水當(dāng)中的初始濃度對(duì)應(yīng)表。

近年來，由于工業(yè)化發(fā)展的速度較快，致使工業(yè)企業(yè)的污水排放量劇增，造成的環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重。在工業(yè)生產(chǎn)排放的廢水中，有機(jī)廢水的濃度較高、成分繁雜，且具有難降解、含毒性物質(zhì)等特征。因此，傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)已無法滿足當(dāng)今的污水處理要求，所以，有效處理此類工業(yè)廢水已成為當(dāng)務(wù)之急。目前，的高級(jí)氧化法處理效果好、反應(yīng)速度快、二次污染概率小且適用范圍廣。因此，該技術(shù)已逐步應(yīng)用于各種工業(yè)廢水處理工藝中 。

該技術(shù)按反應(yīng)原理劃分可分為臭氧氧化、光化學(xué)氧化、催化濕式氧化、電化學(xué)氧化、芬頓氧化等。本文對(duì)這幾種高級(jí)氧化技術(shù)的反應(yīng)原理和特性都進(jìn)行了概括，期望能給相關(guān)研究人員和工程技術(shù)人員提供一定借鑒。

該技術(shù)主要是從傳統(tǒng)化學(xué)氧化法的基礎(chǔ)上發(fā)展出來，也是一種新型的工藝技術(shù)。該技術(shù)主要是利用化學(xué)活性較強(qiáng)的羥基自由基和水體的某些高分子有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，再將有機(jī)物質(zhì)加以處理，從而高效地溶解水體的有機(jī)物質(zhì)，達(dá)到了良好的效果。需要注意的是，在研發(fā)過程中，要注重細(xì)節(jié)管理、提高生產(chǎn)效率、進(jìn)一步優(yōu)化工藝參數(shù)等方式，以此研制出具備全新高效催化特性的催化劑和電極等反應(yīng)流程；還要注重在實(shí)際操作過程中完善各種工藝技術(shù)，以及認(rèn)真研討各種氧化工藝技術(shù)與其他水處理技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用，進(jìn)而提升氧化速度和效率。同時(shí)，在實(shí)施過程中，要強(qiáng)化質(zhì)量管理，注意聯(lián)系設(shè)計(jì)和實(shí)施；且要認(rèn)真分析工程細(xì)節(jié)，并整合運(yùn)用其他生物處理技術(shù)和深度處理工藝等方式，以此提高工業(yè)廢水的處理效果，實(shí)現(xiàn)污染物，從根本上緩解水污染等問題。

1、高級(jí)氧化法處理廢水的研究進(jìn)展

淮安前處理廢水處理設(shè)備工程方案

1.1 臭氧氧化

（1）臭氧氧化按照對(duì)污染物和臭氧的化學(xué)反應(yīng)方式的不同，可分成二類。一類是用臭氧直接和有機(jī)化合物反應(yīng)，一般稱為臭氧直接反應(yīng)；另一類是臭氧先經(jīng)過分解形成羥基自由基，再通過羥基自由基和有機(jī)產(chǎn)物進(jìn)行直接化學(xué)反應(yīng)，一般稱為臭氧發(fā)生器間接化學(xué)反應(yīng)。

在實(shí)際應(yīng)用中，與臭氧的直接反應(yīng)通常是通過打破有機(jī)物的雙鍵結(jié)合，將大分子有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿?，但總體氧化程度并不高，而破碎成小分子的有機(jī)物具備了較大的可生化性。臭氧直接氧化是由于其選擇能力較強(qiáng)、化學(xué)反應(yīng)速度慢、以及對(duì)污染物的全面凈化難度較大等特點(diǎn)，但可以對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行預(yù)處理，以此提高廢水的B/C比。

而臭氧的間接處理化學(xué)反應(yīng)基本原理為：臭氧在水體內(nèi)先溶解形成羥基自由基（OH），然后羥基自由基再去氧化有機(jī)物。該方法一般不具備化學(xué)選擇性，但由于反應(yīng)速度快、氧化程度高、污水處理效率好等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)廢水處理中取得了較普遍的運(yùn)用。在臭氧處理間接化學(xué)反應(yīng)中，臭氧在水體形成羥基自由基主要采用兩種路徑：①在堿性條件下，臭氧迅速溶解形成羥基自由基，且在紫外線光的影響下，臭氧形成羥基自由基；②在各種金屬催化的影響下，臭氧形成羥基自由基。國內(nèi)學(xué)者對(duì)催化劑展開研究，以負(fù)載式為催化劑，對(duì)臭氧化合物在強(qiáng)催化作用下氧化對(duì)水溶性元素腐殖酸的影響開展了深入研究，結(jié)果顯示，利用二氧化物能夠增加對(duì)臭氧的氧化效果，其效果增加到了29.1%，而最終的腐植酸氧化物去除率更高達(dá)84.9%。此外，國外學(xué)者深入研究了鈦氧化物用作催化劑對(duì)強(qiáng)催化反應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)表明二氧化錳可以增強(qiáng)臭氧的氧化能力。另外，有學(xué)者將納米β-MnO2添加在臭氧氧化試驗(yàn)中，試驗(yàn)結(jié)果表明，將納米β-MnO2用作催化時(shí)，能明顯提高對(duì)臭氧的氧化效果，并通過進(jìn)一步的試驗(yàn)，達(dá)到了對(duì)納米粉體催化的高效處理。還有研究表明，將臭氧氧化法和其他生物氧化技術(shù)相結(jié)合，不但能夠改善廢水處理過程中的生物氧化速率和效果，還能夠解決單純采用臭氧氧化法快速降解有機(jī)污染物。

（2）臭氧-過氧化氫協(xié)同氧化法，其基本原理是利用臭氧與雙氧水的催化作用形成雙羥基自由基。該方法具備了不需要處理雜質(zhì)的優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際應(yīng)用中，該方法應(yīng)用于水體環(huán)境較大的工作場景中，如給水工藝，后來又逐步應(yīng)用于處理高濃度的工業(yè)廢水。而臭氧-活性炭的綜合技術(shù)能提高臭氧氧化的效率，同時(shí)，在施工使用中，活性炭的一次利用時(shí)間也能夠提高，且減少了設(shè)備投入和運(yùn)營的費(fèi)用。同樣臭氧和紫外共同氧化法在處理汽車廢氣中的配合物質(zhì)、高氧含量有機(jī)物及其他氯代有機(jī)物等方面的效果比較好。此外，有國內(nèi)學(xué)者應(yīng)用超聲波臭氧氧化法處理（PVA）工業(yè)廢水，以及應(yīng)用膜接觸臭氧氧化法和超濾技術(shù)相結(jié)合的方式處理印染工業(yè)廢水及二級(jí)生化出水等。其結(jié)果顯示，臭氧氧化法和其他工藝技術(shù)聯(lián)用具有低耗能、高效，在工業(yè)廢水的深度處理中有著很大的*性；而劣勢(shì)則體現(xiàn)在臭氧發(fā)生器效率低下，反應(yīng)條件對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響較大，最終地處理工藝條件也難以確定，且操作成本較高。目前，臭氧-氧聯(lián)氧化技術(shù)正在研究階段，該技術(shù)主要應(yīng)用于低強(qiáng)度、難降解廢物的處置和性質(zhì)相對(duì)簡單的工業(yè)廢水，即便如此該技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域還是有著廣泛的應(yīng)用前景。

1.2 光化學(xué)氧化

光化學(xué)法的基本原理是：金屬氧化物可在太陽光條件下形成羥基自由基，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)合成污染物的分解。該方法主要包括光激發(fā)氧化和光催化氧化。光激氧化法是利用紫外線照射來提高氧化劑的氧化力，促使氧化劑中產(chǎn)生氧化力較強(qiáng)的陽離子自由基和羥基自由基等化合物。光催化法是指在水處理液中加入適量的光催化劑，使其在紫外線的輻射下形成羥基自由基，是利用羥基自由基的強(qiáng)氧化作用來處理有機(jī)廢水。在實(shí)際應(yīng)用中，TiO2是光催化氧化方法中使用的重要催化劑。例如，在毛竹活性炭上添加納米TiO2，通過對(duì)活性炭上添加的納米TiO二和微波技術(shù)協(xié)同處理技術(shù)，可對(duì)制藥工業(yè)廢水開展光催化技術(shù)的降解效果研究。試驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)光催化技術(shù)處理后的工業(yè)廢水，其脫色效率和COD去除率分別達(dá)到了95.1%和91.6%以上。不過，由于鈦白的光帶隙能（3.2 EV）對(duì)更多的光生載流子的利用率很高，制約了TiO2催化劑的深入研發(fā)與使用，所以，研制新型的光催化劑是目前光催化氧化法研發(fā)的重點(diǎn)課題。