芬顿氧化技术处理废水中难降解有机物的应用进展

芬顿氧化技术处理废水中难降解有机物的应用进展
芬顿氧化技术处理废水中难降解有机物的应用进展

山 东 化 工

收稿日期:2019-01-21

基金项目:国家自然科学基金项目(51408295);山东省重点研发计划(2017GSF217013);国家级大学生创新创业训练计划项目(201710426033)作者简介:胡德皓(1994—),男,山东青岛人,青岛科技大学在读硕士研究生,主要研究方向为有毒难降解废水物化处理。

芬顿氧化技术处理废水中难降解有机物的应用进展

胡德皓,孙 亮,毛慧敏,吴 丹,王雅婷,张伟倩,戚静洒,姚栋栋

(青岛科技大学环境与安全工程学院,山东青岛 266042)

摘要:介绍了芬顿氧化技术的基本原理和特点,详细阐述了光-芬顿技术、电-芬顿技术、超声-芬顿技术、微波-芬顿技术、零价铁-

芬顿技术等类芬顿氧化技术的反应机理,以及处理废水中难降解有机物的应用现状。总结了芬顿技术目前存在的主要问题以及改进措施,展望了芬顿技术未来的发展趋势和研究方向。关键词:芬顿;类芬顿氧化技术;难降解有机物中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1008-021X(2019)07-0060-03

ResearchProgressoftheFentonOxidationTechnology

forTreatmentofRefractoryOrganics

HuDehao,SunLiang,MaoHuimin,WuDan,WangYating,ZhangWeiqian,QiJingsa,YaoDongdong

(SchoolofEnvironmentandSafetyEngineering,QingdaoUniversityofScienceandTechnology,Qingdao 266042,China)Abstract:FundamentalmechanismsofFentonoxidationtechnologyareintroduced.Themechanismsandapplicationsofnew

Fentonoxidationtechnologysuchasphoto-Fentontechnology

,electro-Fentontechnology,ultrasonic-Fentontechnology,microwave-Fentontechnologyandzero-valentiron-Fentontechnologyaredemonstrated.Themainproblemsforthenew

Fentontechnologyaresummarizedandthecorrespondingsolutionsfortheseproblemsarealsoillustrated.Furthermore

,thefuturedevelopmenttrendsofFentonoxidationtechnologyarediscussedinthepaper.Keywords:Fenton;Fentone-likeoxidationprocess;refractoryorganics 随着城市的发展和工业化水平的提高,环境污染问题已经成为当前关注的热点问题,其中水污染问题最为严重。据统计,地球可用淡水只有2.7%,其中地表水仅占0.4%。在我国有82%的人饮用浅井和江河水,其中受污染超过卫生标准的占75%,严重威胁动植物及人体安全。工业排污是自然水体污染主要因素之一,工业废水具有污染物种类多,COD浓度高、可生化性差等特点,采用传统的废水处理工艺难以有效的去除其中的难降解有机物。针对这一问题,高级氧化技术(advancedoxidationprocesses,简称AOPs)近年来得到了广泛重视。高级氧化法可将难降解有机物直接矿化或通过氧化进行分解从而提高污染物的可生化性。常见的高级氧化技术主要包括光化学氧化法、臭氧氧化法、湿式氧化法、芬顿氧化技术、超声降解

法和辐照法等[1-2]

。芬顿氧化技术可以产生氧化能力极强的羟基自由基(·OH),且反应条件温和,是目前最具有应用前景

的环境友好型水处理技术[3]

1 芬顿氧化技术及其机理概述

芬顿氧化技术1894年由英国科学家Fenton提出,将Fe

2+

和H2O2的体系命名为芬顿试剂[4]

,其原理是在酸性条件下,Fe2+和H2O2反应生成具有强氧化性的羟基自由基(·OH),可以将难降解的有机污染物氧化分解。1964年,加拿大学者Eisenhaner首次将芬顿试剂应用到水处理中,之后芬顿氧化技术被广泛应用在工业、农业、医药等废水处理中。

羟基自由基(·O

H)

及氧化剂的产生机理:产生的羟基自由基(·OH)为第二强氧化剂(E°=2.87V,相对于正常氢电极(NHE)),仅低于氟化物(E°=3.06V)。羟基自由基可以通过夺氢,亲电加成和电子转移快速与各种有机污染物(RH)反应,使它们矿化成CO2,H2

O和无机离子。最终使有机污染物(

RH)

彻底降解。反应过程如下:芬顿氧化技术具有反应设备简单,成本低,操作较为安全,

且反应速度快等优点被广泛应用于工业有机废水的处理中[5]

Sun等[6]

利用芬顿氧化法对偶氮染料废水进行脱色处理,脱色效率随着反应温度的上升而提高,但由于氯离子的存在而降低。在最佳条件下,废水在60min内的脱色效率达到94.6%。

汪林等[7]

发现可采用芬顿氧化法处理COD浓度为1747mg/L,色度为200倍的亚麻废水,实验结果表明反应1h时,COD去除率为57%,色度去除率达到90%以上。

虽然芬顿氧化技术具有以上优势,但在应用中发现传统的芬顿氧化技术还存在以下缺点:

·

06·SHANDONGCHEMICALINDUSTRY 2019年第48卷

高浓度有机废水处理技术

高浓度有机废水处理技术 朱艳霞 摘要:对国内外目前高浓度有机废水的主要处理技术进行综述, 主要包括物化、化学、生物处理技术并分析了各种方法和工 艺的优缺点及其研究现状。重点对生物处理技术中MBR、A-B工艺、UASB、SBR工艺进行重点研究、归纳总结其优缺点,并提 出应用几种处理技术连用的方法来处理高浓度有机废水,用综合治理的理念既要大力发展处理技术, 还要从源头防治, 以减 轻污染。 关键字:有机废水;高浓度;处理技术;前景 1 水资源状况 当前,水资源是世界各国普遍面临急需解决的问题之一。据联合国世界资源研究所研究报道,世界水资在质和量的方面都面临着比其它资源和比以往都更为严峻的局面。据统计全球2006年全球工业用水量为2.07万亿立方米,而这一现象世界各地状况极不相同,需求量与有限的可以用水资源极不适应,并且全世界每年排向自然水体的工业和生活废水为4200亿立方米,造成35%以上的淡水资源受到污染,因而治理水体污染将尤为重要。在一定意义上说世界各地经济发展的快慢将依据可利用水资源的状况而确定。 我国的水资源也面临严重的污染问题。大量工业废水不达标外排,绝大部分生活污水不经处理直接排放,广大农村地区不合理使用化肥、农药等农用化学物质,对地表水影响日趋严重。全国大部分城市和地区的淡水资源己受到水质恶化和水生态系统被破坏的威胁。由于全国80%左右的污水未经任何处理直接排入水域,造成全国1/3以上的河段受到污染,90%以上的城市水域污染严重,近50%的重点城镇水源地不符合饮用水标准。我国城市水资源质量也较差,大部分城市和地区地下水位连续下降,形成了不同规模的地下水降落漏斗,形势相当严峻。造成水资源受到严重污染的根本原因是大量生产生活废水未经处理或虽经处理但未达标。这些未得充分利用的废水即污染环境,又浪费资源,迫切需要进行资源化利用。水中的各种污染物中,有机污染物,尤其是高浓度的有机污染物,不仅在水中存在时间长、迁移范围广,而且危害大、处理难度大,一直是环保领域的一个重要研究课题。 2 高浓度有机废水 2.1 高浓度有机废水来源 高浓度有机废水一般是指由造纸、皮革及食品等行业排出的COD 在2 000 mg/ L 以上的废水。这些废 水中含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等有机物,如果直接排放,会造成严重污染。高浓度有 机废水按其性质来源可分为三大类: [1] (1) 易于生物降解的高浓度有机废水; (2) 有机物可以降解,但含有害物质的废水; (3) 难生物降解的和有害的高浓度有机废水。

有毒难降解有机物废水简介

有毒难降解有机物废水简介 ---北京大钢环境治理技术研究院1. 有毒难降解有机污染物概述 随着近代工业,尤其是有机、石油化工和农药等工业的飞快发展,有机化合物的种类和数量有增无减,据统计目前有机物的种类已达700多万种,且每年以1000多种的速度在增加着。这些有机化合物中很大一部分,是难以生物降解和对微生物具有毒害作用的:其污染程度和污染范围令人吃惊,当这些有机难降解污染物排放到自然环境后,不能得到微生物的有效降解,便会长期存在和积累,因此导致一连串的环境问题,对人类健康和生态环境构成严重的危害,能够导致急性、慢性及潜在性的伤害;尤其是一些有机合成物质,可产生长远的遗传影响,对各种细胞产生不可逆的“突变”作用,引发致癌、致畸、致突变的”三致”效应。在发达的地区和国家,有毒难降解有机污染物对环境的污染和破坏已成为世界上“三大环境问题”之一。 2. 分类及危害 有毒难降解有机污染物主要来自各行业的工业生产,表1-1对各类有毒难降解有机污染物的危害及其来源按其化学组成进行了总结。 表1-1 有毒难降解有机污染物的分类、来源及危害 难降解有 主要来源危害机污染物

多环芳烃焦化行业、石油化工企业、 交通运输、工业锅炉等 性质稳定,致癌性强 杂环有机物焦化行业、石油化工、染料工业、橡胶 工业、农药废水、制药废水 性质稳定,生物富集, 具有致突变、致癌作用 有机氰化合物石油化工、人造纤维行业、焦化工业、 有机玻璃单体合成废水 剧毒物质 有机化合物多氯联苯 机械工业、塑料工业、化工废水、电力 工业、润滑油工业 通过食物链富集进入人体,对人体产生 急性中毒作用,致癌作用 合成洗涤 纺织化纤企业、造纸企业、皮革工业、 金属洗涤厂、食品制造厂 发泡而影响生物处理净化效果,对致癌 的多环芳烃具有增溶作用 增塑剂塑料工业、化工企业 稳定性强, 对人中枢神经有抑制作用 合成农药农药废水对人具有毒性及致癌作用 合成染料 染料废水、纺织印染废水、 造纸废水、食品工业 色度高,具有毒性及致癌作用 有毒难降解有机污染物能在生态环境中长期滞留和积累,并随 水体等在自然环境中扩散,通过食物链对人类健康和动植物生存造成负面影响。有毒难降解物质的大量进入,会对传统的生化处理构筑物带来很大的冲击作用:一方面这类物质自身难以被微生物利用,去除率低;另一方面这类物质的存在会影响其它化学物质的生物降解,主要表现为抑制活性污泥微生物的活性,使微生物不能充分发挥降解性能,有时甚至会造成活性污泥微生物的中毒、死亡。因此,如何控制有毒难降解有机污染物成为水污染治理中的新方向。 3. 生物降解性和生物毒性 生物降解性能即有机污染物质被生物降解的难易程度,是指通过微生物的呼吸代谢消化作用,使某一物质改变其最初的物理化学性质,在该物质结构上引起变化所能达到的程度。难生物降解实际上是相对于易生物降解而言的,所谓“难”、“易”是根据有机物所在的体系而确定的:对于人工处理系统而言,例如在污水处理厂的生

Fenton试剂法降解废水中的芳香类化合物

华东理工大学学报(自然科学版) Journal of East China University of Science and Technology (Natural Science Edition )Vol.34No.62008212 收稿日期:2007211213 基金项目:上海市重点学科建设项目资助(B506) 作者简介:曹国民(19632),男,江苏南通人,副教授,博士,主要从事水污染控制理论与技术研究。E 2mail :gmcao @https://www.360docs.net/doc/df3526640.html, 文章编号:100623080(2008)0620830204 Fenton 试剂法降解废水中的芳香类化合物 曹国民, 丁 伟, 杨国平, 张大年(华东理工大学环境工程研究所,上海200237) 摘要:芳香化合物的Fenton 氧化性能与其结构密切相关,芳环上取代基位置、数量和种类的不同会对其降解速率产生显著影响。单氯酚3种异构体降解速率大小依次为:32氯酚>42氯酚>22氯 酚;氯酚的反应活性随芳环上Cl 取代基数目的增加而下降,22氯酚、2,42二氯酚和2,4,62三氯酚的反应活性遵循下列顺序:22氯酚>2,42二氯酚>2,4,62三氯酚;芳环上的取代基对芳香化合物的Fenton 氧化性能有很大影响,苯胺、氯苯和硝基苯降解速率依次为:苯胺>氯苯>硝基苯。 关键词:Fenton 试剂;芳香化合物;结构;废水 中图分类号:X703.1 文献标识码:A Aqueous Phase Degradation of Arom atic Compounds by Fenton Oxidation CA O Guo 2mi n , D I N G W ei , YA N G Guo 2pi ng , Z H A N G D a 2ni an (Research I nstit ute of Envi ronment al Engi neeri n g ,East Chi na Uni versit y of S cience and Technolog y ,S hang hai 200237,Chi na ) Abstract :The rates of degradation of aromatic compounds by Fenton oxidation are affected by po sition ,number and type of t he substit ute group.The degradation rate of 32chlorop henol is fastest ,followed by 42chlorop henol and t hen 22chlorop henol.The reactivity of chlorop henols decreases wit h more chlorine on t he aromatic ring ;t he oxidation rate of chlorop henols in declining order is 22chlorop henol >2,42dichlorop henol >2,4,62t richlorop henol.The Fenton reactivity of t he t hree single substit uted aro 2matic compo unds in declining order is aniline >chlorobenzene >nit robenzene. K ey w ords :Fenton oxidation ;aromatic compounds ;st ruct ure ;wastewater 芳香化合物广泛存在于化工、染料、农药和制药等工业部门排放的废水中,许多芳香化合物(如氯酚、硝基苯、苯胺等)已被美国EPA 列为优先控制污染物[1]。含芳香化合物的有机废水具有毒性大、可生化性差、结构稳定、不易被氧化等特点,属工业废水中难以处理的一类污染物。自1964年Eisenhauer 等[2]首先用Fenton 试剂处理苯酚废水和烷基苯废水以来,Fenton 氧化技术以其处理效率高、操作简便、易实现自动化、环境兼容性好等优点逐渐引起研 究者的关注,出现了大量用Fenton 试剂处理难降解 有机废水的研究报道[3~8],但所有这些研究大多集中于Fenton 氧化条件的优化、Fenton 氧化的效率和废水可生性的改善等方面,很少涉及有机污染物结构与Fento n 氧化的关系。若能通过研究揭示有机物结构与Fenton 氧化降解关系的规律,就能有效地预测有机物的Fenton 氧化降解可行性,因而对于Fenton 氧化技术在环境污染治理中的应用具有十分现实的意义。 38

难降解有机废水处理方案的设计

任务1:难降解有机废水处理方案的设计 ?信息检索 ?难降解有机废水特性分析 高浓度难降解苯类废水的来源以及概况 ?高浓度难降解有机废水主要是、、、、等生产过程中产生的废水,废水、、,因此必须采用预处理技术和方法,方能有效处理。 ?难降解有机物是指,(也包括某些有机物的代谢产物),这类污染物易在生物体内富集,也容易成为水体的潜在污染源。这些物质的共同特点是,,。 高浓度难降解有机废水难生物处理的原因分析 ?废水所含有机物浓度高。几种典型的高浓度有机废水,如焦化废水、制药废水、纺织/印染废水、石油/化工废水等,其主要生产工段的出水COD浓度一般均在mg/ L以上,有的工段出水甚至超过mg/L,即使是各工段的混合水,一般也均在mg/L以上。 ?有机物中的生物难降解物种类多比例高。这类有机废水中,往往含有较高浓度的生物难降解物,甚至是,且种类较多。 ?除有机物外,废水含盐浓度较高。此类废水往往有较高的含盐量,致使废水处理的难度加大。如典型的抗生素废水,其硫酸盐含量一般均在mg/L以上,有的甚至高达 mg/L。 ?各生产工段排水的水质、水量随时间的波动性大。以焦化废水为例,一座中等规模的焦化厂,其水量在一天内可由约m3/h变化到m3/h,废水的COD浓度也可由约1000 mg/L变化到3000mg/L以上,甚至更高;而制药废水除水量随生产工序的变化而剧烈变化外, COD浓度更是可由每升几百毫克变化到几万毫克。 ?方案设计 工艺流程:

工艺说明:

任务2:难降解有机废水处理运行管理?某污水处理厂难降解有机废水处理工艺流程认知 绘制工艺流程图。 构筑物认知 ?在实物图片中 1);2); 3);4); 5);6); 7);8); 9);10); 11);12); 13);14); 15);16); 17);18)

涉及8大行业的高浓度难降解废水关键处理技术及典型工艺流程

涉及8大行业的高浓度难降解废水 关键处理技术及典型工艺流程 制药行业废水 1、特点 制药废水具有成分差异大,组分复杂,污染物量多,COD 高,BOD5和CODcr 比值低且波动大,可生化性很差,难降解物质多,毒性强,间歇排放,水量水质及污染物的种类波动大等特点。 3、处理技术 ①预处理:混凝法、气浮法、微电解、Fenton试剂、催化氧化等; ②厌氧工艺:UASB、两相厌氧消化、EGSB等; ③好氧工艺:生物接触氧化法、CASS、SBR、活性污泥法等;

4、典型工艺流程 气浮法处理制药废水膜分离法处理制药废水

组合工艺处理制药废水 造纸行业废水 1、特点 造纸废水危害很大,其中黑水是危害最大的,它所含的污染物占到了造纸工业污染排放总量的90%以上,由于黑水碱性大、颜色深、臭味重、泡沫多,并大量消耗水中溶解氧,严重地污染水源,给环境和人类健康带来危害。 而中段水对环境污染最严重的是漂白过程中产生的含氯废水,例如氯化漂白废水,次氯酸盐漂白废水等。此外,漂白废液中含有毒性极强的致癌物质二恶英,也对生态环境和人体健康造成了严重威胁。 2、组成 制浆造纸废水主要分为:黑液、中段废水、白水三种。 黑液:用含NaOH或NaOH+硫酸钠碱性药剂蒸煮植物纤维,溶出木质素,排放的蒸煮液即为“黑液”(碱煮为黑液,酸煮为红液,绝大部分采用碱煮)。黑液含木质素、聚戊糖和总碱,是高浓度难降解废水。 中段废水:碱煮制成的浆料在洗涤、筛选、漂白过程中产生的废水,吨浆COD负荷在310kg 左右。BOD/COD在0.20~0.35之间,可生化性较差。污染物主要以木质素、纤维素、有机酸等可溶性COD为主,污染最严重的是漂白产生的含氯废水。 白水:水量大,主要含有细小纤维、填料、涂料和溶解的木材成分,以不溶COD为主,可生化性差,加入的防腐剂有毒性。 3、处理技术 黑液、中段废水:碱回收、酸析法、LB-1碱析法、膜分离法、絮凝沉淀、生物膜法、厌氧生物处理、网筛微滤、气浮、高级氧化。 白水:过滤、气浮、沉淀、筛分。 4、典型工艺流程

芬顿法处理工艺及其影响因素修订稿

芬顿法处理工艺及其影 响因素 集团档案编码:[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08]

芬顿法处理工艺及其影响因素 1 处理工艺 芬顿氧化法概述 芬顿法的实质是二价铁离子(Fe2+)、和双氧水之间的链反应催化生成羟基自由基,具有较强的氧化能力,其氧化电位仅次于氟,高达。无机化学反应过程 是,过氧化氢(H 2O 2 )与二价铁离子(Fe2+)的混合溶液将很多已知的有机化合物如 羧酸、醇、酯类氧化为无机态。另外, 羟基自由基具有很高的电负性或亲电性,其电子亲和能高达具有很强的加成反应特性,因而 Fenton反应具有去除难降解有机污染物的高能力,在印染废水、含油废水、含酚废水、焦化废水、含硝基苯废水、二苯胺废水等废水处理中体现了很广泛的应用。 氧化机理 芬顿氧化法是在酸性条件下,H 2O 2 在Fe2+存在下生成强氧化能力的羟基自由 基(·OH),并引发更多的其他活性氧,以实现对有机物的降解,其氧化过程为链式反应。其中以·OH产生为链的开始,而其他活性氧和反应中间体构成了链的节点,各活性氧被消耗,反应链终止。其反应机理较为复杂,这些活性氧仅供有 机分子并使其矿化为CO 2和H 2 O等无机物。从而使Fenton氧化法成为重要的高 级氧化技术之一。 当芬顿发现芬顿试剂时,尚不清楚过氧化氢与二价铁离子反应到底生成了什么氧化剂具有如此强的氧化能力。二十多年后,有人假设可能反应中产生了羟基自由基,否则,氧化性不会有如此强。因此,以后人们采用了一个较广泛 引用的化学反应方程式来描述芬顿试剂中发生的化学反应: Fe2++ H 2O 2→ Fe3++OH-+ OH ①从上式可以看出,1mol的H 2O 2 与1mol的Fe2+反应后生成1mol 的Fe3+,同时伴随生成1mol的OH-外加1mol的羟基自由基。正是羟基自由基的存在,使得芬顿试剂具有强的氧化能力。据计算在pH = 4 的溶液中,OH自由基的氧化电势高达 V。在自然界中,氧化能力在溶液中仅次于氟气。因此,持久性有机物,特别是通常的试剂难以氧化的芳香类化合物及一些杂环类化合物,在芬顿试剂面前全部被无选择氧化降解掉。1975 年,美国着名环境化学家Walling C 系统研究了芬顿试剂中各类自由基的种类及Fe 在Fenton 试剂中扮 演的角色,得出如下化学反应方程: H 2O 2 + Fe2+→ Fe3+ + O 2 + 2H +② O 2 + Fe2+→ Fe3+ + O 2 ③可以看出,芬顿试剂中除了产生1mol的OH自由基外,还伴 随着生成1mol的过氧自由基O 2 ,但是过氧自由基的氧化电势只有 V左右,所以,在芬顿试剂中起主要氧化作用的是OH自由基。 Fenton系统工艺流程简述 在二沉池出水井用Fenton供料泵送至Fenton氧化塔,将废水中难以降解的污染物氧化降解,Fenton氧化塔出水自流至中和池,在中和池投加液碱,将废水中和至中性;中和池废水自流至脱气池中,通过鼓风搅拌,将废水中的少量气泡脱除;脱气池出水自流至混凝反应池中,在该池中投加絮凝剂PAM并进行充分反应,使废水中铁泥絮凝;混凝反应后的废水自流至终沉池,将其中的铁泥沉淀,上清液达标排放。终沉池铁泥由污泥泵送至原污泥处理系统进行处理。

高盐度难降解有机废水处理技术的研究与应用进展

高盐度难降解有机废水处理技术的研究与应用进展 ——膜蒸馏技术应用于高盐度工业有机废水处理领域综述 摘要 本文综述了膜蒸馏技术在高盐度难降解有机废水处理领域的应用现状。传统水处理方法处理高盐度工业有机废水难度大、效果不佳,是水处理工业中的难题之一。膜蒸馏是一种新型的膜分离技术,具有耐腐蚀性强、抗污染性好、分离效率高、操作温度低、可利用低温热源等特点。 关键词:膜蒸馏;高盐度有机废水;膜污染 Abstract The application status quo of membrane distillation process, a new separation technology, in treatment of concentrated salt organic wastewater are summarized. It is very difficult to use traditional water treatment method to deal with concentrated salt organic wastewater and often has poor effect. It becomes one of the water treatment industry problems. Membrane distillation (MD) is a new type of membrane separation technology which has the features of strong corrostion resistance, anti-pollution, better separation efficiency, low operating temperature and can make ues of low temperature heat source. Keywords : membrane distillation; concentrated salt organic wastewater; membrane fouling 1 前言 水污染是我国面临的主要环境问题,工业废水占总污水量的70%左右。而其中高有机浓度、高盐度的工业废水,处理难度较高,对环境水体的污染程度大,是国内外环保领域的难题之一。采用传统水处理方法处理高有机物浓度、高盐度的工业废水如混凝、沉淀过滤、活性炭吸附、生物反应器、臭氧氧化和土地渗滤等,投资大、能耗高、效果差。

利用Fenton法处理有机废水

Fenton法处理高浓度有机废水条件的研究 摘要:难降解有毒有机废水一直是水处理中的难点,fenton法处理废水属于高级氧化处理废水中的一种方法。本文阐述了该氧化法的原理及其影响因素。通过控制硫酸亚铁铵的用量、PH值、反应时间来求COD去除率。 Abstract:Hard-degradation toxic organic wastewater has been water treatment of the difficulties of wastewater Fenton law belongs to advanced oxidation wastewater treatment in a way. This paper expounds the oxidation of principle and its influencing factors.Through controlling the ammonium ferrous sulphate dosage, PH value, reaction time come for COD removal. 关键词:废水;有毒;COD去除率;Fenton Key words: wastewater; toxic;COD removal;Fenton 前言:高级氧化工艺(AOPS)是水处理中的一种重要的处理方法,特别是在 处理有毒有害废水中得到成功应用【1-3】.其中Fenton法以其氧化机理简单反应速度快,可以产生絮凝等其它一般的化学氧化工艺无法比拟的优点而备受人们的青睐。 从1894年,法国科学家H·J·H·Fenton发现Fe2+/H2O2体系可有效氧化有机物,并将当时很多已知的有机化合物如羧酸,醇,酯类氧化为无机态,到1964年,加拿大学者H·R·Eisenhouser首次使用Fenton反应处理苯酚和烷基苯废水,开创了Fenton反应在废水处理领域的先例,Fenton试剂作为一种强氧化剂【4】以其来源丰富、效果良好、费用较低、操作简单、环境友好等优点被广泛的应用于各种难降解有机废水的高级氧化处理研究中并呈现出良好的工业化应用前景【5】,近30年来,其在工业废水处理中的应用越来越受到国内外的广泛重视【6】。随着科学技术的发展与进步,各种水处理方法层出不穷,科学家们在Fenton试剂的基础上衍生出很多类Fenton法,如光(电)-Fenton, 超声波-Fenton等。本文结合最近几年Fenton试剂法发展状况和研究成果,主要从影响因素方面对Fenton试剂法阐述与分析。在实验中不断改变硫酸亚铁用量,双氧水用量,PH值和反应时间来测量纯水、有机废水的COD值。通过与空白试验的对比求出COD去除率,从中选出最合适的一组数据,以达到最佳去除率。 正文:1.材料与方法: 1.1实验水样:实验所用水样都是来自2009年有机实验室所做实验后剩余的废水混合后倒入一个塑料桶中,每次做实验的试样都是从桶中随机抽取。 1.2实验仪器及药品:磁力搅拌器;pHS-3C型精密酸度计;COD回流装置;普通蒸馏装置。浓硫酸(H2SO4);过氧化氢H2O2(30%,分析纯);硫酸亚铁(分析纯);重铬酸钾(优级纯);氢氧化钠;邻菲罗啉。 1.3实验原理:目前,学术界主要存在两种不同的Fenton反应作用机理理论【7】,即自由基机理和高价铁络合物机理,并且,大量研究表明其各自都有合理之处。世界上比较公认的Fenton反应机理是自由基机理。 自由基机理最早由Haber和Weiss于1934年提出【8】,他们认为在Fenton 反应中,羟基自由基(-OH)是反应中间体,这一理论奠定了自由理论的基础,Fenton试剂中(-OH)的生成过程为大量数学者的接受,并且生成的(-OH)与Fenton 试剂的氧化能力息息相关,因此,研究(-OH)的生成条件显得尤为重要【9】。

高浓度难降解有机废水处理研究进展

Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2016, 6(6), 130-136 Published Online December 2016 in Hans. https://www.360docs.net/doc/df3526640.html,/journal/aep https://www.360docs.net/doc/df3526640.html,/10.12677/aep.2016.66017 文章引用: 程子洪, 李小端, 王华阳, 钟振成, 张微尘, 李国涛, 霍卫东, 李永龙, 熊日华. 高浓度难降解有机废水处 Research Progress of High Concentration Organic Wastewater Treatment Zihong Cheng 1,2, Xiaoduan Li 1,2, Huayang Wang 3, Zhencheng Zhong 1,2, Weichen Zhang 1,2, Guotao Li 1,2, Weidong Huo 1,2, Yonglong Li 1, Rihua Xiong 1,2 1 National Institute of Low-Carbon Energy, Beijing 2State Key Laboratory of Water Resource Protection and Utilization in Coal Mining, Beijing 3Shenhua Funeng Generation Electric Co., Ltd., Quanzhou Fujian Received: Nov. 27th , 2016; accepted: Dec. 12th , 2016; published: Dec. 15th , 2016 Copyright ? 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.360docs.net/doc/df3526640.html,/licenses/by/4.0/ Abstract The effective treatment of high concentration and low biodegradability wastewater turned to be urgent issues in domestic and foreign environmental technology. In this article, series of technol-ogies for no degradable organic wastewater treatment were summarized; the developments of different technologies were analyzed and compared. Finally, the development tendency of low biodegradability organic wastewater treatment in the future was proposed. Keywords Organic Wastewater, Low Biodegradability, High Concentration, Tendency 高浓度难降解有机废水处理研究进展 程子洪1,2,李小端1,2,王华阳3,钟振成1,2,张微尘1,2,李国涛1,2,霍卫东1,2,李永龙1,熊日华1,2 1 北京低碳清洁能源研究所,北京 2神华集团煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室,北京 3神华福能发电有限责任公司,福建 泉州 Open Access

难降解有机废水的处理方法分析

难降解有机废水的处理方法分析 发表时间:2018-11-20T15:07:18.610Z 来源:《防护工程》2018年第20期作者:陈雪玲 [导读] 难降解有机废水是工业生产中常见的废水类型,该废水若处理效果不好就会对生态环境造成破化 广西东亚扶南精糖有限公司 530012 摘要:难降解有机废水是工业生产中常见的废水类型,该废水若处理效果不好就会对生态环境造成破化,因此,结合实际以难降解有机废水为研究对象,在分析有机废水的特征与危害基础上,论述几种常见的处理方法,希望分析后能够给相关工作人员提供借鉴。 关键词:难降解;有机废水;处理;方法 0前言 工业社会的快速发展之下,产生了大量的高浓度难降解的有机废水,给环境造成了巨大的污染问题。因为该部分的废水污染浓度比较高,并且降解难以进行,选择使用常规的废水处理方法已经难以达到净化的要求。在全面深入的了解高浓度有机废水的特性以及所造成的巨大危害基础上,采取合理的处理技术,从而可以消除对于环境所造成的的影响,改善人们的生活质量。 1 高浓度难降解有机废水特性、危害 经过多方面的比较分析,可以发现该废水具备如下特性:有机物含量非常好,通常情况下,COD都会在2000mg/L以上;降解更加的困难,废水的可生化性比较低,BOD5/COD的比值通常情况下都会小于0.3,甚至还会更低;组成成分更加的复杂,并且含有大量的硫化物、重金属以及其他的有害物质;色度高且异味大,一旦排放超标,就会造成周边环境的严重损坏;酸碱性非常强。这种废水对于所在环境的影响主要就是造成该地区水质的变化,造成水体缺氧甚至厌氧,大量的水生物死亡,同时会造成周边环境的恶化;毒性非常强,这主要是因为喝多废水中毒含有过量的有机物所造成的,在日积月累中造成的水体和土壤中逐渐的沉淀和聚集,最后通过水体进入到人体中,造成人们的生命健康受到极大的影响。 2化学法处理技术 2.1电化学氧化法 这种方法在具体处理的过程中通常使用直接电化学氧化与间接电化学氧化的方式来进行的。前者主要就是通过将其设置在电极表面所存在的氧化还原反应来进行的分解。电化学的处理方法可以有效的分析含氯化合物的有效性,同时可以通过pbO2聚吡咯复合电极将废水中的氯离子滤除掉;而后者主要是通过电化学反应的方法中所形成的氧化剂或还原剂来进行污染的分解处理。经过实践效果可以发现,使用电解生成次氯酸盐氧化剂可以将废水中无法分解的氨氮化合物进行降解。 2.2湿式氧化法 该方法通常可以将其分为湿式空气氧化和湿式空气催化氧化两种。前者就是将废水污染物直接设计在温度为125~320℃、压力为 0.5~20 MPa的条件下与空气发生反应,此时可以将其所含有的有机物去除掉超过99.9%。用来处理含酚废水,在温度为150~180℃、压力为0.3~1.5 MPa的环境中,可以将废水中的COD去除超过90%,酚类分子可以实现全部清除;后者则是通过使用催化剂来降低温度与压力,从而可以加速分解。对该技术进行了进一步的研发,并且将我国的焦化、造纸以及生物制药领域中所存在的高浓度有机废水进行有效的处理,取得了非常好的效果,可以去除CODcr,NH3-N等物质高达99%以上。 2.3超临界水氧化技术 该技术也可以简称为SCWO技术,主要是在湿式氧化处理技术的技术上发展而来的。主要是在环境温度超过647.5K、压力超过 22.05MPa的基础上来进行的有机物溶解,主要是针对的一些不溶于水的有机物以及其他的气体,比如氧气等。在该技术应用的过程中,可以将废水中超过99.99%的有机物直接分解成为二氧化碳与水,有机物内的氮、硫、磷等元素直接转化成为无机酸、氯转化成为氯离子,硫和磷分别转化为硫酸盐和磷酸盐。通过自制超临界处理装置对苯酚进行养化处理,结果在873.2 K和35 MPa的环境中,停留时长为170s,其可以将该物质去除超过99.8%。 2.4光化学氧化技术 光氧化分为光激发氧化和光催化氧化。前者在进行处理的过程中主要是通过使用臭氧、过氧化氢以及氧与空气为主要的氧化剂,在这些物质的作用之下直接与光化学联合起作用,从而可以形成了具备更强氧化能力的自由基,所以该技术的应用具备更强的处理效果;后者主要是在水溶液中适当的加入一些催化剂,然后在经过紫外线的照射作用,可以直接将内部需要降解的物质转变成为自由基。目前多使用二氧化钛和CdS等物质作为催化剂。武正簧[5]等人员通过使用二氧化钛薄膜来进行实验,以分解甲基橙与亚甲基兰,通过最终的结果分析,发现分解效果非常的明显,且不存在有毒害的物质。 3 生物处理技术 随着科学技术的发展,生物处理技术也取得了较大的进步,给当前的有机物分解领域带来了新的发展机遇,未来必然会发挥更大的作用。 3.1生物膜法 膜生物反应器主要由膜组件和生物反应器两部分组成。数目庞大的微生物群可以更好的实现有机污染物的分解,在反应的过程中,通过氧化分解作用而产生更加有利于微生物生长和繁殖,并且可以快速的进行有机物的讲解。膜组件在具体应用的过程中,应该实施机械筛分、截留等处理方法,从而将废水与污泥实现固液的分离处理,然后将其中所存在的大分子位置直接输送到反应器内,通过大分子的直接输送能够在一定的程度上解决有机废水引起的了在能够问题,这样可以避免造成微生物过量的流失问题的存在。 3.2高效菌种技术 为了可以满足当前社会中的大量工业废水处理需求,在废水中加入了具备特殊分解能力的菌种来进行废水处理,这种方法逐渐被推广和应用。通过实验研究可以发现,长期污染的环境之下会导致土壤、河水以及海水中含有大量的有机废物,通过筛分作用来将有机物进行分解。相关研究学者在研究中主要是从1,4-二氧环己烷污染的污泥内直接分离出一株能够与碳源和能源放线菌CB1190,其可以更好的分解

芬顿法处理工艺及其影响因素

芬顿法处理工艺及其影响 因素 This manuscript was revised on November 28, 2020

芬顿法处理工艺及其影响因素 1 处理工艺 芬顿氧化法概述 芬顿法的实质是二价铁离子(Fe2+)、和双氧水之间的链反应催化生成羟基自由基,具有较强的氧化能力,其氧化电位仅次于氟,高达。无机化学反应过程是,过氧化氢 (H 2O 2 )与二价铁离子(Fe2+)的混合溶液将很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为 无机态。另外, 羟基自由基具有很高的电负性或亲电性,其电子亲和能高达具有很强的加成反应特性,因而 Fenton反应具有去除难降解有机污染物的高能力,在印染废水、含油废水、含酚废水、焦化废水、含硝基苯废水、二苯胺废水等废水处理中体现了很广泛的应用。 氧化机理 芬顿氧化法是在酸性条件下,H 2O 2 在Fe2+存在下生成强氧化能力的羟基自由基 (·OH),并引发更多的其他活性氧,以实现对有机物的降解,其氧化过程为链式反应。 其中以·OH产生为链的开始,而其他活性氧和反应中间体构成了链的节点,各活性氧被消耗,反应链终止。其反应机理较为复杂,这些活性氧仅供有机分子并使其矿化为CO 2 和 H 2 O等无机物。从而使Fenton氧化法成为重要的高级氧化技术之一。 当芬顿发现芬顿试剂时,尚不清楚过氧化氢与二价铁离子反应到底生成了什么氧化剂具有如此强的氧化能力。二十多年后,有人假设可能反应中产生了羟基自由基,否则,氧化性不会有如此强。因此,以后人们采用了一个较广泛引用的化学反应方程式来 描述芬顿试剂中发生的化学反应: Fe2++ H 2O 2 →Fe3++OH-+ OH ①从上式可以看出, 1mol的H 2O 2 与1mol的Fe2+反应后生成1mol的Fe3+,同时伴随生成1mol的OH-外加1mol 的羟基自由基。正是羟基自由基的存在,使得芬顿试剂具有强的氧化能力。据计算在pH = 4 的溶液中,OH自由基的氧化电势高达 V。在自然界中,氧化能力在溶液中仅次于氟气。因此,持久性有机物,特别是通常的试剂难以氧化的芳香类化合物及一些杂环类化合物,在芬顿试剂面前全部被无选择氧化降解掉。1975 年,美国着名环境化学家 Walling C 系统研究了芬顿试剂中各类自由基的种类及Fe 在Fenton 试剂中扮演的角 色,得出如下化学反应方程: H 2O 2 + Fe2+→ Fe3+ + O 2 + 2H +② O 2 + Fe2+→ Fe3+ + O 2 ③可以看出,芬顿试剂中除了产生1mol的OH自由基外,还伴随着生成1mol的过氧自由基O 2 ,但是过氧自由基的氧化电势只有 V左右,所以,在芬顿试剂中起主要氧化作用的是OH自由基。 Fenton系统工艺流程简述 在二沉池出水井用Fenton供料泵送至Fenton氧化塔,将废水中难以降解的污染物氧化降解,Fenton氧化塔出水自流至中和池,在中和池投加液碱,将废水中和至中性;中和池废水自流至脱气池中,通过鼓风搅拌,将废水中的少量气泡脱除;脱气池出水自流至混凝反应池中,在该池中投加絮凝剂PAM并进行充分反应,使废水中铁泥絮凝;混凝反应后的废水自流至终沉池,将其中的铁泥沉淀,上清液达标排放。终沉池铁泥由污泥泵送至原污泥处理系统进行处理。 2 影响因素 温度

缺氧生物处理难生物降解有机废水(韩亮) (2)

缺氧生物处理难生物降解有机废水 韩亮 四川立新瑞德环保科技发展有限责任公司(610030) 摘要:难降解有机废水的缺氧生物处理是该类废水生物处理领域中的研究热点。综述了反硝化菌对难降解有机物的代谢机理;从处理难降解有机废水的角度探讨了C/N、pH、温度、停留时间对缺氧反应器的影响。对缺氧生物处理难降解有机废水提出了进一步的研究方向。 关键词:缺氧生物处理;降解有机物;反硝化 Anoxic biological treatment of organic biodegradable waste Han Liang (Lixin Reid Sichuan Environmental Protection Technology Development Co., Ltd. )(610030) Abstract: The hypoxia refractory organic wastewater biological treatment is a kind of biological treatment in the field of research focus. Denitrifying bacteria are reviewed on metabolic mechanism of refractory organic matter; treatment of refractory organic wastewater from the perspective of the C / N, pH, temperature, residence time effect on the anoxic reactor. Hypoxia refractory organic wastewater biological treatment and further research directions proposed. Key words: hypoxia biological treatment; degradation of organic matter; denitrification 1 前言 Giger和Robert将“难生物降解有机物”定义为:“如果一个化合物在一种特定的环境下,经历任意长的时间仍然保持它的同一性,就可以将这个化合物定义为难生物降解化合物(持久顽固性物质)” [1]。而难生物降解物质又可以分为无生物毒性物质和有生物毒性物质。难生物降解物质可以通过食物链在生物体内富集导致人体的急慢性中毒,甚至还会产生致癌、致畸和致突变等长期的影响。国内外许多学者致力于含难降解污染物废水的生物处理研究,采用的技术路线有共代谢技术、缺氧反硝化技术、高效菌种技术、细胞固定化技术、厌氧水解酸化预处理技术等。研究表明,在缺氧条件下,有些在厌氧或好氧情况下不能降解的有机物可得到降解。申海虹[2]研究认为吡啶和喹啉在缺氧条件下的降解性能比好氧和厌氧好。由于反硝化菌对焦化废水中的难降解有机物的缺氧降解功能,使得缺氧反应器的反硝化效果成为焦化废水能否达标排放的关键[3]。反硝化菌能够将许多多环芳烃化合物如萘、菲、

难降解有机污染物的生物治理

万方数据

难降解有机污染物的生物治理 作者:陈维璞, 柴硕, 李茹山, 史雪廷 作者单位:东北林业大学林学院环境科学系,黑龙江,哈尔滨,150040 刊名: 黑龙江科技信息 英文刊名:HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION 年,卷(期):2010,""(18) 被引用次数:0次 相似文献(10条) 1.学位论文薛俊峰难降解渗滤液溶解性有机物特征分析及其在处理工艺中的应用2005 渗滤液水质水量变化范围大,成分复杂。现有渗滤液处理系统存在处理费 用高,处理流程长等问题,特别是老填埋场渗滤液可生化性差,问题尤为严重。 目前,垃圾渗滤液的处理技术已经成为国内外研究的一个热点,渗滤液的有效 处理成为填埋技术发展中亟待解决的问题,为解决这一问题有必要对渗滤液的 性质进行深入的研究。对垃圾填埋场渗滤液的处理来说,仅根据COD或TOC 等指标很难选择合适的渗滤液处理工艺。因此本文从建立适宣的渗滤液表征方 法入手,提出以溶解性有机物(DOM)分类特征作为指标,来合理指导处理工艺 的选择。通过采用DOM分子量分级和亲水-憎水性分类的方法,对实验室模拟 填埋柱的新鲜渗滤液和老港垃圾填埋场渗滤液在填埋层内降解过程中的DOM 特征进行分析,揭示渗滤液降解过程中的物质去除规律;对五种难降解渗滤液 (四种模拟填埋柱循环回灌出水和老港垃圾填埋场氧化塘出水)中的DOM进 行表征,根据分析结果分别选用混凝和电化学方法进行处理,并对其去除特性 及可行性进行研究,探讨其物质去除机理和应用价值。 (1)采用DOM分子量分级和亲水-憎水性分类的方法,对五种难降解渗滤 液中DOM进行了特征分析。结果表明,难降解渗滤液中DOM主要以分子量 在4k以下有机物为主,腐殖质约占溶解性有机物的60%,且其芳构化程度高。 对难降解渗滤液DOM特征分析的这一结果,可为处理工艺的选择提供科学依 据。 (2)从DOM分子量分级和亲水-憎水性角度,首次对渗滤液降解过程中的 物质去除规律进行了表征。结果表明:实验室模拟柱新鲜渗滤液和老港垃圾填 埋场渗滤液中亲水性部分和小分子量有机物最易降解;经生物处理后,腐殖质 及大分子量有机物所占比例大大增加,难降解性物质所占比例提高。对厌氧、 间歇微氧和自然通风条件下渗滤液降解过程中有机物去除特征的研究表明,有 氧条件下对小分子量有机物去除效果优于无氧条件。 (3)对循环回灌出水进行混凝处理,结果表明,铁盐混凝剂对COD去除率 优于铝盐混凝剂。聚合硫酸铁(PFS)混凝剂对循环回灌出水COD的去除率达 到58%。混凝对大分子量及腐殖质去除率较高,而对小分子量及亲水性物质去 除率很低,如PFS对4k以上有机物去除率为89%,而对1k以下的仅为23.5%。 这一结果揭示了分子量在lk以下有机物约占40%的循环回灌出水,采用混凝法 处理COD去除率不高的根源。 (4)对循环回灌出水进行电解处理,确定了最佳工程操作参数为:极板间 距10mm,电流密度10A/dm2,氯离子浓度5000mg/L和pH值8。电解过程中 间接氧化起主要作用,电解产生的ClO-优先完全去除NH3-N。由于电流效率随 电解时间的延长而下降,本文提出合理的电化学处理渗滤液应控制在NH3-N全 部去除而BOD/COD上升至0.3的水平上。 (5)从DOM分子量分级和亲水-憎水性角度,首次对电解氧化法处理渗滤 液的物质去除特征进行了研究。实验结果证明,有机物在电解氧化过程中按照 大分子物质向小分子物质的形式转变;电解氧化90min可有效去除大分子和腐 殖酸类物质,且出水的可生化性显著提高。这一结果可为电解氧化法处理大分 子量的难降解物质提供一定理论依据。 (6)对各处理工艺过程中DOM去除特征进行分析,结果表明,对小分子量 和亲水性有机物占主要部分且芳构化程度比较低的渗滤液,应采用生物处理方 法;对大分子量有机物和腐殖质占主要部分且芳构化程度比较高的渗滤液,可 采用混凝或电解的方法,进一步提高其可生化性和去除率。这一特征分析方法 可为水处理工艺的选择提供借鉴。 关键词:渗滤液,溶解性有机物,分子量分级,亲水-憎水性分类,混凝,电 化学氧化 2.期刊论文吴耀国.谭英.胡思海.陈培榕.刘宝超.WU Yaoguo.TAN Ying.HU Sihai.CHEN Peirong.LIU Baochao易降解有机物对难降解有机污染物生物降解的影响-化工进展2008,27(4) 基于生长代谢、共代谢原理及易降解有机物与难降解有机物存在形式与形态的影响而改变其生物可利用性等角度,综述了易降解有机物对难降解污染物生物降解影响的研究进展,并基于微生物生态学及污染物生物可利用性的知识,探讨了有待深入研究的问题. 3.学位论文易芬云活性炭纤维阳极电氧化法处理水中难降解有机物的研究2008 随着对健康生活的日益关注,人类的环保意识日益增强,饮用水标准及环保排放标准不断提高,如何有效地去除水中难降解有机物,成了亟待解决的重大问题。 电化学氧化法是新近发展起来的处理有毒难生物降解污染物的新型有效技术,能在常温常压下,通过有催化活性的电极反应直接或间接产生羟基自由基,从而使难生物降解的有机物转化为可生物降解的有机物,或使难生物降解的有机物“燃烧”而生成CO2和H2O。该方法用电子作为反应物,只需添加少量或不需加化学药剂,在常温、常压下即可运行,能量利用效率高,是一种清洁、安全、有效的水处理方法。在电化学氧化法处理水中难降解有机污染物的应用研究中,阳极材料往往是决定处理效率最为关键的因素,因此,探索综合性能好的阳极材料成为了目前研究的重点。活性炭纤维(ACF)具有高的比表面积、优异的吸附性能和良好的催化性能及导电性能,有望作为一种新型的电极材料应用于水的电化学处理领域。

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