触氧化法处理含铁煤矿废水试验研究

2001年第2期贵州环保科技

曝气接触氧化法处理含铁煤矿废水试验研究

李静周志龙

币]A贵州省黔南民族行政管理学校,贵州都匀558022)(黔南州政府办公窜,贵州都匀5j8(H

摘要介绍了曝气接触氧化处理舍铁煤矿废水的试验原理和正交试验结

果,并提出了曝气接触氧化法处理含铁煤矿废水参考工艺流程。

关键词催化作用接触氧化地下水壕矿废水

1原理

用曝气接触氧化法处理含铁煤矿废水,是目前比较好的地下水除铁技术。这项技术最重要的特征就是采用了接触催化方法,从而使Fe”能在有足够溶解氧的条件下迅速氧化成Fe”的化合物。这里所说的接触氧化,实际上是接触催化氧化,因为接触氧化过程是在发生多相催化作用的条件下完成的。作为滤料的锰砂中含有60%左右的Mn0,催化剂,并且能在短时间内形成对Fe”具有催化作用的活性滤膜。在曝气接触氧化过程中,存在MnO。催化,活性滤膜催化以及两种催化作用共存的情况“。]。

曝气接触氧化法处理含铁煤矿废水,必须使锰砂滤料表面形成的活性滤膜保持在不断更新的状态.以保证活性滤膜具有持续较强的催化活性。这里采用正交试验对影响处理效果的有关因素及水平进行筛选.最后确

加pH值调节荆c02压缩空气定最佳处理流程和工艺参数。同时,在研究过程中进行单元系统配置分析。

2试验方案

2.1试验用原水水质

试验用原水取自都匀市杨柳街河西侧小高山煤矿,水质情况见表l。

表1试验用原水水质

注:本表数据由都匀市环境保护监测站提供

2.2试验流程“~

为了能采用单级过滤流程,在过滤之前对试验用原水的大部分铁进行曝气混凝澄清处理。所以,试验流程实际上包含3个处理单元(图1)。

捏凝搁

原水剧一臣蓝罡坚一出水

图I曝气接触氧化除铁试验流程

?17?

2001年第2期贵州环保科技

2,3参数选择用.以便均匀地调整原水pH值。混凝剂用聚试验采用压缩空气曝气.同时起搅拌作台氯化铝(PAC)。具体参数见表2~3。

丧2锰砂滤柱的有关参数

混凝剂用量

(mg/L1

混合时间

(§1

PAC2020反乒。岬搅拌方式~nnnJ

15雕缩宅气

2.4正交试验设计”

2.4.1因索水平选择根据经验和理论分析.对因素水平进行如下选择:

,(1)因素^(进水流量):14-一6.oI,/h,A,=9.0L/h,A,一12.0L/h;

(2)因素B(锰砂粒径):Bl>1.0mm,B2<0.5mm,0.5mm≤B3≤1.0mm;

(3)困素(?(原水谰整后的pH值):(’t;6.0,C’,一7.O,(’z=8.O;

(4)因素D(锰砂厚度)jD。=400mm?D2=500mm,D3=600mm。

2.4.2试验方案采用四因素三水平正交表I。。(3‘)安排试验.试验方案见表4左半部分。

表4正交试验结果

3试验结果及最优试验条件

曝气接触氧化除铁正交试验结果见表4。

根据方差分析理论对正交试验结果进行?18?分析后,可知各因素对试验指标影响的主次排列顺序为:

C—D一一一B

流量和锰砂粒径对试验结果无明显影响。

2001年第2期贵州环保科技V01.7

从经济角度考虑。流量(A因素)取9.0L/h.锰砂粒径(B因素)取大于1.Omm。故.最优试验条件为A。上i.t『),,即流量为9.0L邝,锰砂粒径太于1.Omm.pH值在7.0左右,锰砂厚度为600mm。

4最优试验条件下的试验准备

{.1;住备滤料

主体滤料为粒径大干1.onlnl的锰砂,辅助滤料为陶粒,承托材料为砾石。陶粒主要是用于加强过滤过程中的饥械截留作用.以便减少锰砂的用量。

4.2准备滤柱

装好滤料的滤柱.应先用清洁水过滤冲洗掉灰分,以免干扰出水水质。滤柱的主要参数见表5。

表5锰砂一陶粒滤柱的主要参数mm

4.3试验装置

采用变水头恒滤速方式设汁试验装置,控制进水流量不变.滤速就能保持恒定。但是,随着滤层逐渐被截留物堵塞,滤层上方的水头将不断增大。4.4最优试验条件下的试验结果噩分析分别在开始出水o.00、O.50、1.00、1.50、2.50、3.50、d.j0、5.50、6.50、8()Oh时取出水样进行水质分析,然后对试验结果进行分析。表6是最优试验条件下的试验结

表6最优试验条件下的试验结果

时间总铁时l司总铁(h)(mg/L)(h)(mg/I。J

O.000.60350O160.500.524.j0O.22lO()0.48550O10l50O5l6.50Ot)7250O.558.00O.05

果。

从表6可见,在过滤初期的1.ooh内,出水中总铁含量很快降低。这主要是Mno!强大催化作用产生的效果。中间大约2.50小时的时间里MnO,的催化作用与活性滤膜的催化作用同时在发生作用。但都不强。这个过程中,滤料正好处于Mnoz被覆盖而活性滤膜尚未形成的阶段.所以出现了水质恶化的情况。在以后的时间里,由于活性滤膜已逐步形成并趋于成熟,所以出水中的总铁含量显著降低。

5基本结论

(1)最优条件下的曝气接触氧化试验流程除铁效果较好,去除率可达99蛎。

(2)囤l所示流程适用于原水含铁量大于lomg/I。的煤矿废水处理。如果原水含铁量小于10“g/L,则可以取消混凝澄清这个单元;如果原水的pH值大于6.50,则可以不配置pH调节系统。

?19?

2001年第2期贵州环保科技V01.7No.2

(3)采用图l所示流程处理含铁煤矿废水,在出水4.50h以后,其总铁指标完全可以达到GHZBl—1999《地表水环境质量标准》I类水域标准。

(4)过滤周期36~48h。

原水

(5)滤料在反冲洗强度为3.5~

5.OI√s?m2、膨胀率为20%的条件下,经过5~lOmln冲洗,已基奉处于清洁状态。

(6)曝气接触氧化工艺流程可参考图2。

石灰粉压缩空气cO:混凝荆

二7■了/

——I!!竺望!兰|——l!!兰|静态混舍器

臣茎卜叵

图2曝气接触氧化工艺流程示意参考文献

1羊寿生.曝气的理论与实践.北京:中国建筑工

业出版社,1984.82~106

2冯敏工业水处理技术.北京:海洋出版社,

1992.36~52

3王文兴编著.工业催化.北京:化学工业出版

社,1978.178~212

4扬靖中水污染控制工程.北京:冶金工业出版

社,1992.52~83

5顾夏生水处理工程北京:清华大学出版社,

1985.114~146。

6田胜元.实验设计与数据处理.北京:中国建筑

工业出版社,1988.1d6~168

修回日期:200l—ol11

。∞。∞∞te’*。口。∞∞∞

(上接第16页)闭循环而造成的有机物积累。

(2)跑冒滴漏控制系统:这个系统是造

纸车间溢流物的理想回收处.包括回收经常

的和事故性的排放物以及回送它们到碎浆机

?20?常压空气

去。重要的是要有大的缓冲容器,这些容器应能容纳包括来自纸机的跑冒滴漏物。

(3)废渣处理系统:所有从预除渣、筛选和除渣机排出的废渣需要浓缩以减少带走的水分;回收来的水可收集和送往跑冒滴漏回收系统;大多数固体废渣用以填坑.或将废渣压榨达较大的干度后烧掉,但这方法比填坑费用贵得多。

参考文献

l蒋其昌主编.造纸工业环境保护概论.北京:中国轻工业出版社.199211l~119

2北京水环境技术与设备研究中心,北京市环境保护科学研究豌.三废处理工程技术手册.北京:化学工业出版杜.2000.109~112

3黄克恕.中国给水排水,1996.12(1);17~204陈翼孙,胡斌.气浮净水技术的研究与应用,卜海:上海科学技术出版社,1985.8

修回日期:2000—ll—07

曝气接触氧化法处理含铁煤矿废水试验研究

作者:李静, 周志龙

作者单位:李静(贵州省黔南民族行政管理学校,贵州,都匀,558022), 周志龙(黔南州政府办公室,贵州都匀 558000)

刊名:

贵州环保科技

英文刊名:GUIZHOU ENVIRONMENTAL PROTECTION SCIENCE AND TECHNOLOGY

年,卷(期):2001,7(2)

被引用次数:1次

参考文献(6条)

1.羊寿生曝气的理论与实践 1984

2.冯敏工业水处理技术 1992

3.王文兴工业催化 1978

4.杨靖中水污染控制工程 1992

5.顾夏生水处理工程 1985

6.田胜元实验设计与数据处理 1988

相似文献(4条)

1.期刊论文孟庆梅.孟庆娟.韩超.MENG Qing-mei.MENG Qing-juan.HAN Chao生物过滤处理微污染水机理分析-山东理工大学学报(自然科学版)2009,23(3)

利用生物过滤处理微污染原水,分析了生物膜特性和生物相,对生物膜去除有机物、氨氮、铁、锰等的机理和生物膜净化作用特征进行研究.微污染原水中的氨氮和有机物是通过吸附、吸收、代谢、排出而得到去除的,其去除率分别为88%和30%,对铁的去除主要是接触氧化和生物的共同作用的结果,其去除率可达到94%以上,对锰的去除主要是依靠锰氧化细菌的催化作用,其去除率在90%以上.

2.期刊论文颜海波.孙兴富.YAN Hai-bo.SUN Xing-fu电解和臭氧技术在染料废水处理中的实践-环境科学与管理2006,31(7)

介绍电解和臭氧二级物化技术结合生化工艺处理染料废水的方法.将高浓度染料废水先用电解方法破坏高分子有机物的链状结构,并在Fe2+的催化作用下,臭氧直接氧化废水中的有机污染物,再和低浓度废水混合后采用接触氧化工艺处理.运行结果表明,CODCr、SS和色度的平均去除率分别为91.7%、89.8%、99.9%,出水水质能符合GB8978-1996《污水综合排放标准》中的一级标准.该工艺具有处理效果好、设施运行稳定、占地省、处理成本低、污泥量少等优点,具有较好的应用和推广价值.

3.期刊论文刘继森.徐毅.王可丽地下水原位除铁锰在农村饮水解困井工程中的应用-科技资讯2006(2)

运用接触氧化法在含水层中,除铁锰是一种新方法,具有建设费用小,应用范围广的优点.值得在农村饮水解困井工程中应用推广

4.学位论文凌珠钦洗涤工业废水处理系统优化2009

日用洗涤剂化工行业排放的生产废水中除含有大量表面活性剂外,还含有高浓度硫酸盐。这类废水所含高浓度硫酸盐的特点决定了其不宜采用厌氧生化法进行预处理,同时这类废水较高的化学需氧量(COD)及阴离子表面活性剂(LAS)的特性又决定了不能直接采用好氧生化法进行处理。本着清洁生产的原则,本课题根据工厂实际生产情况,将磺化车间碱洗塔的废水单独分开处理,其它车间的废水和生活污水采用混凝-水解酸化-接触氧化的主体工艺进行处理使其达到排放标准。对于磺化车间碱洗塔的废水,由于其含有高浓度亚硫酸盐和表面活性剂(LAS),本研究课题重点考察了此类特殊废水的降解可能性及处理方法、操作参数等。

本课题主要取得了如下成果:

(1)在中性条件下,本实验采用单独空气氧化法、以陶粒为MnO2载体的空气氧化法、以锰砂为载体的空气氧化法及以陶粒为载体的臭氧空气混合气体氧化法进行处理研究。实验发现采用以陶粒为MnO2载体的臭氧空气混合气体氧化法,对废水中的COD、LAS、SO32-和色度的综合去除效果最好。臭氧每小时的投加浓度为300mg/L,当臭氧的投加量为1.05g/L时,出水接近无色,SO32-的浓度降低到5180mg/L; LAS的浓度约为15mg/L,而此时的COD浓度大约为650mg/L。同时对实验结果进行分析计算,结果表明臭氧对此类废水不仅具有氧化作用,还具有催化作用。臭氧空气混合气体氧化后的废水再经过Fenton氧化处理,出水的COD浓度约为66.67mg/L,LAS浓度约为5mg/L,出水接近无色,达到广州市污水排放标准(DB44-37-90)新扩改中的一级排放标准。

(2)将碱洗塔的浓相废水分离之后,研究发现原有的生物处理站的废水其生化性能得到较为明显的改善。工艺原先存在的大量发泡现象也得到了有效的解决,同时生物处理站的出水重新达到排放标准。

(3)将部分废水分离的方法,有效地解决了洗涤工业LAS废水处理过程中的发泡、处理不能达标的问题。对含高浓度亚硫酸盐的表面活性剂废水的成功处理,填补了国内外对此类废水处理的理论空白,为亚硫酸盐的氧化机理研究提供实验依据,同时也为洗涤工业废水处理系统的优化提供了必要条件。本方案最大限度的降低了工程的初期投资成本及运行成本,为洗涤工业污废水的排放与再利用提供了有效的清洁生产方案。

引证文献(1条)

1.占晓强.黄志明.包永忠.侯海堂1种偏氯乙烯皂化废水处理方法及工艺[期刊论文]-化工生产与技术 2008(2)

授权使用:湖南大学(hunandx),授权号:8d10a114-c114-4434-9b5b-9e7700b94dad

下载时间:2011年1月26日

相关文档
最新文档