电絮凝-臭氧处理回用洗衣废水的研究

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随着家电行业的蓬勃发展和人民生活水平的不断提高,洗衣机已成为最常见的家用电器,成为解放人们双手的有力工具。然而洗衣机给人们带来便利的同时,其使用过程中会产生大量洗衣废水。洗衣废水未经针对性处理回用直接排放会对水生动植物及生态系统造成严重危害,同时也会造成水资源的浪费。所以需要对洗衣废水进行处理回用,从而达到降低污染物排放、节约水资源的目的。首先分别采用电絮凝技术和臭氧氧化技术处理洗衣废水,研究了两种工艺对洗衣废水中污染物去除的反应过程和影响因素,并确定最佳工艺条件;在此基础上进一步地探究了不同工艺条件下电絮凝-臭氧工艺对洗衣废水中污染物去除效果的影响,通过对比电絮凝、臭氧氧化和电絮凝-臭氧氧化处理洗衣废水中COD、阴离子表面活性剂(Linear Alkylbenzene Sulfonate,LAS)和浊度的变化规律,分析整个反应体系中电絮凝与臭氧氧化之间的作用关系;最后通过对各个反应过程中形成的絮状物的形态结构和元素组成以及处理前后出水中污染物的变化情况进行了分析,揭示整个反应过程中洗衣废水中污染物的去除机理。主要结论如下:(1)在电絮凝技术处理洗衣废水的实验过程中,在阳极不锈钢板和铝板比例为1:1,电流密度为5 mA/cm2,初始pH为5,极板间距为2 cm的条件下,反应25 min后,废水中COD去除率为83%,LAS去除率为87%,浊度去除率为91%,处理后水中COD为90.7 mg/L,LAS为5.97 mg/L,浊度为10.3 NTU,处理后出水水质未达到生活杂用水水质标准GB/T 18920-2002。(2)在臭氧氧化处理洗衣废水的实验过程中,在初始pH为9,臭氧浓度为73 mg/L的条件下,反应25 min后,废水中COD去除率为53%,LAS去除率为68%,浊度去除率为50%,处理后水中COD为250.8 mg/L,LAS为14.7 mg/L,浊度为57.2 NTU,处理后出水水质未达到生活杂用水水质标准GB/T 18920-2002。(3)在电絮凝-臭氧处理回用洗衣废水的实验过程中,在电流密度为4mA/cm2,初始pH为7,极板间距为2 cm,臭氧浓度为73 mg/L的条件下,反应20 min后,洗衣废水中COD去除率高达97%,LAS去除率高达99%,浊度去除率高达99%。与电絮凝技术和臭氧氧化技术处理洗衣废水相比,其废水中COD去除率分别提高了14%和35%,LAS去除率分别提高了12%和31%,浊度去除率分别提高了8%和49%。从而间接证实了在整个反应体系中电絮凝与臭氧氧化之间存在协同作用,反应体系中阳极电解的Fe2+和O3反应生成大量具有强氧化性的·OH,能够完全地矿化有机污染物,极大程度地提高了污染物的去除率,处理后水中COD为16.0 mg/L,LAS为0.45 mg/L,浊度为1.1 NTU,处理后出水水质达到生活杂用水水质标准GB/T 18920-2002。(4)在以上反应条件下进行机理分析,絮状物的FT-IR和SEM-EDS分析结果表明:絮状物是由O、Fe、Al等主要元素组成,其中包括氧化铁、氧化铝、氢氧化铝和氢氧化铁,其颗粒大小不一,形态分布各异。此外,处理前后出水的UV-Vis和GC-MS分析结果表明:洗衣废水检测到有机污染物共55种,经过不同处理工艺处理后,其出水中有机物种类和丰度明显降低。经电絮凝和臭氧处理系统处理后,其出水共检测到22和36种有机物,大部分的长链烷烃类、烯烃类、醚类、醛类彻底去除;经电絮凝-臭氧处理后,出水中检测出残留有机物仅18种,主要包括乙酸、丁酸等小分子无机酸。
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