Fenton预处理-SBR-Fenton深度处理工艺降解高浓度液晶洗涤废水的研究

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液晶洗涤废水含有十几种成分,主要成分为烷基葡萄糖苷、全氟辛酸、聚乙烯醇、甲苯及乙醇等,具有污染物成分复杂、CODCr浓度高、毒性强,可生化性差不同批次水质差别大的特点,排放于环境中将带来严重的污染问题。液晶洗涤废水难以只通过物理法、化学法或生物法一种方法达到处理效果,国内目前对其处理的研究较少。伴随着液晶生产产业的发展,如何高效而稳定的处理液晶洗涤废水已成为关注研究的热点。本文处理的实验废水为青岛某液晶厂的设备洗涤废水,针对其CODCr浓度高、毒性强,可生化性差的特点,通过Fenton预处理-SBR-Fenton深度处理联合工艺进行处理,分析并优化了Fenton预处理及SBR系统中的反应条件对污染物去除的影响,确定了最佳运行参数,针对SBR系统进行了最优条件运行实验、抗冲击负荷实验等,并验证了其在实际工程运用中的可行性;对Fenton产生的铁泥进行微波热解回收,产生了较好的经济效益与环境效益。主要研究成果如下:(1)通过对Fenton预处理工艺进行单因素实验及响应面曲线实验,确定了初始p H、H2O2与Fe2+配比、Fe2+浓度三个因素对COD去除率影响;对这三种因素对废水COD去除率影响强度进行排名;确定针对该液晶废水最优反应条件。实验发现最优反应条件为:初始p H为7、H2O2与Fe2+配比为3,Fe2+浓度0.15mol/L,对COD为3000mg/L的高浓度液晶洗涤废水的CODCr去除率达90%,对CODCr去除率作用效果大小依次排序为:初始p H、c(Fe2+)、c(H2O2)/c(Fe2+)。(2)对离心后的Fenton铁泥资源化处置;通过微波热解实验确定了最佳反应功率及反应时间;对热解后产生的泥渣进行XRD检测,确定其主要产物为γFe2O3。(3)通过液相色谱、气相色谱分析了Fenton及SBR反应中污染物的转化情况;通过好氧速率实验表明经Fenton反应后废水可生化性提高。推测液晶洗涤废水先经Fenton氧化降解成产生CO2、有机酸、醇及其他有机产物,有机酸及醇等物质再经过SBR好氧生物降解,最后被矿化为CO2和H2O,(4)经过49天活性污泥驯化,成功启动SBR系统,确定驯化阶段的运行参数。驯化阶段的运行参数为:曝气时间为20h,沉淀时间4h,反应温度27℃,进水p H为7,污泥龄为10天,进水水量为350ml。驯化阶段最终出水CODCr稳定为450mg/L左右,去除率为85%。MLSS稳定为3.8g/L,SV30为22%(5)对SBR系统进行参数优化实验,确定最优参数;通过抗冲击负荷试验确定SBR系统抗冲击负荷能力。SBR系统最优运行参数为:曝气反应时间为10h,曝气气流量为3.6L/min,沉淀时间为2h,HRT为120h,换水率为10%。对SBR系统进行抗冲击负荷实验,发现SBR系统可短期内可承受其容积的2.5倍,在5个周期内SBR系统均恢复至冲击前出水水平。(6)通过单因素实验确定Fenton深度处理的最优条件为:初始p H为3、H2O2与Fe2+配比为3,Fe2+浓度0.065mol/L,出水CODCr在30mg/L以下。(7)按最优工艺条件分别运行SBR及整套工艺,分别研究其对CODCr、NNH3、TP的去除情况。SBR在最优运行条件运行12个周期,对CODCr、N-NH3、TP的去除率分别为85%、96.5%、74%,出水浓度分别为450mg/L、10.5 mg/L、2.9 mg/L左右;整个工艺按最优参数运行12个周期,出水CODCr稳定在30mg/L以下,去除率达99.9%以上。(8)采用Fenton预处理-SBR-Fenton深度处理处理液晶洗涤废水经处理后满足城市杂用水水质标准(GB/T18920-2002),估算其处理成本为217.58元/吨,具有较高的环境效益及经济效益。
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