臭氧技術(shù)對(duì)多種廢水均具有較好的處理效果，如制藥廢水、化工廢水、印染廢水等。將臭氧技術(shù)用于電鍍廢水處理具有三方面的優(yōu)勢(shì)：一是臭氧的氧化能力強(qiáng)，可與有機(jī)物發(fā)生一系列反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)破絡(luò)合作用;二是電鍍廢水中含有的重金屬(如廢、銅、鋅等)是臭氧化反應(yīng)的催化劑曰，可提高臭氧化的處理效果;三是在臭氧化過程中，不需外加其他藥劑，因而污泥產(chǎn)生量少。為此，采用臭氧技術(shù)處理化學(xué)鍍廢廢水，并研究了最佳的處理?xiàng)l件。
1、實(shí)驗(yàn)
1.1 水樣 >
實(shí)驗(yàn)所用廢水水樣取自江蘇省某電鍍廠的化學(xué)鍍廢生產(chǎn)車間，廢水呈藍(lán)綠色。廢水水質(zhì)指標(biāo)見表1。
1.2 實(shí)驗(yàn)試劑
實(shí)驗(yàn)所用試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。
1.3 實(shí)驗(yàn)裝置及方法
臭氧處理技術(shù)的工藝流程如圖1所示。臭氧反應(yīng)器為圓柱體，直徑為50mm，高度約為1300mm，有效容積為2L。鈦曝氣頭位于反應(yīng)器的底部，尾氣經(jīng)過臭氧分解器。首先，使用蠕動(dòng)泵將廢水泵入反應(yīng)器內(nèi)；然后，打開氧氣鋼瓶和臭氧發(fā)生器，將含臭氧的氣體以穩(wěn)定的流速輸入反應(yīng)器內(nèi)；在反應(yīng)過程中記錄壓力表、流量計(jì)、pH計(jì)、ORP計(jì)等儀表數(shù)據(jù)，測(cè)定進(jìn)、出反應(yīng)器的氣相臭氧濃度；反應(yīng)結(jié)束后取水樣，加入NaOH溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%)調(diào)節(jié)水樣的pH值至11.0，并加入絮凝劑PAM，沉淀過濾后，取上清液分析廢水水質(zhì)。
2、結(jié)果與討論
2.1 正交試驗(yàn)
以出水中殘余鎳的質(zhì)量濃度為指標(biāo)，以通氣流量、臭氧發(fā)生器電流、廢水初始pH值、反應(yīng)時(shí)間為因素，進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)。采用極差分析法對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。廢水初始pH值的極差最大堤主要因子;臭氧發(fā)生器電流的極差最小，是次要因子。影響因素的排序?yàn)閺U水初始pH值〉通氣流量〉反應(yīng)時(shí)間〉臭氧發(fā)生器電流。最優(yōu)水平為:通氣流量4L/min，臭氧發(fā)生器電流0.20A，廢水初始pH值11.0，反應(yīng)時(shí)間4h。
圖2為正交試驗(yàn)的效應(yīng)曲線圖。由圖2可知:廢水初始pH值的影響最大，并且隨著廢水初始pH值的增大，出水中殘余鎳的質(zhì)量濃度急劇下降。其次是通氣流量，但當(dāng)通氣流量增大到一定程度時(shí)，鎳的去除率并沒有明顯增大。
2.2 單因素試驗(yàn)
2.2.1 廢水初始pH值對(duì)處理效果的影響
在通氣流量為4L/min、臭氧發(fā)生器電流為0.20A的條件下，研究了廢水初始pH值對(duì)處理效果的影響，結(jié)果如圖3所示
由圖3(a)可知：隨著廢水初始pH值的增加，出水中殘余鎳的質(zhì)量濃度顯著降低;但當(dāng)廢水初始pH值超過10.5時(shí)，出水中殘余余的質(zhì)量濃度趨于穩(wěn)定
由圖3(E)可知：隨著廢水初始pH值的增加，臭氧轉(zhuǎn)移效率顯著升高;但當(dāng)廢水初始pH值超過10.5時(shí)，臭氧轉(zhuǎn)移效率趨于穩(wěn)定。
當(dāng)廢水初始pH值為11.0、反應(yīng)時(shí)間為60min時(shí)，出水中殘余余的質(zhì)量濃度、臭氧轉(zhuǎn)移效率和臭氧投加量分別為1.70mg/L、79.7%和1.99g/L。
2.2.2 通氣流量對(duì)處理效果的影響
在廢水初始pH值為11.0、臭氧發(fā)生器電流為0.20A的條件下，研究了通氣流量對(duì)處理效果的影響，結(jié)果如圖4所示。
由圖4(a)可知：隨著通氣流量的增大，出水中殘余余的質(zhì)量濃度呈急劇下降的趨勢(shì);但當(dāng)通氣流量超過3L/min時(shí)，出水中殘余廢的質(zhì)量濃度趨于穩(wěn)定。
由圖4(b)可知：隨著通氣流量的增大，臭氧轉(zhuǎn)移效率呈現(xiàn)出明顯下降的趨勢(shì)。
當(dāng)通氣流量為3L/min、反應(yīng)時(shí)間為60min時(shí)，出水中殘余余的質(zhì)量濃度、臭氧轉(zhuǎn)移效率和臭氧投加量分別為1.96mg/L、86.3%和1.57g/L。
2.2.3 臭氧發(fā)生器電流對(duì)處理效果的影響
在廢水初始pH值為11.0、通氣流量為3L/min、反應(yīng)時(shí)間為60min的條件下，研究了臭氧發(fā)生器電流對(duì)處理效果的影響，結(jié)果如圖5所示。
由圖5(a)可知：隨著臭氧發(fā)生器電流的增大，出水中殘余余的質(zhì)量濃度先顯著降低;當(dāng)臭氧發(fā)生器電流大于0.20A后，出水中殘余余的質(zhì)量濃度趨于穩(wěn)定。
由圖5(b)可知：隨著臭氧發(fā)生器電流的增大，臭氧轉(zhuǎn)移效率急劇下降。
隨著臭氧發(fā)生器電流的增大，出水絮凝沉淀時(shí)的沉淀性能逐漸改善。當(dāng)臭氧發(fā)生器電流為0.25A時(shí)，出水絮凝沉淀時(shí)的沉淀性能較好，此時(shí)出水中殘余余的質(zhì)量濃度、臭氧轉(zhuǎn)移效率和臭氧投加量分別為1.56mg/L、79.8%和2.18g/L。
2.2.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)處理效果的影響
在廢水初始pH值為11.0、通氣流量為3L/min、臭氧發(fā)生器電流為0.25A的條件下，研究了反應(yīng)時(shí)間對(duì)處理效果的影響，結(jié)果如圖6所示。
由圖6(a)可知：隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，出水中殘余余的質(zhì)量濃度先顯著下降;當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過45min后，出水中殘余的廢質(zhì)量濃度趨于穩(wěn)定。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為60min時(shí)，污泥的沉降性能好，上清液澄清、透明。
由圖6(b)可知：隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，臭氧轉(zhuǎn)移效率呈先緩慢升高后急劇下降的趨勢(shì);當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為45min時(shí)，臭氧轉(zhuǎn)移效率最高，為89.19%。
由圖6(c)可知：在反應(yīng)過程中，廢水的pH值不斷下降;但反應(yīng)150min后，廢水的pH值趨于穩(wěn)定。另外，ORP隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而持續(xù)上升;但當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過120min時(shí)，ORP趨于穩(wěn)定。
由圖(d)可知：當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為60min時(shí)，污泥中廢的含量為9.8%;當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為240min時(shí)，污泥中稀的含量為20.2%。
當(dāng)廢水初始pH值為11.0、通氣流量為3L/min、臭氧發(fā)生器電流為0.25A、反應(yīng)時(shí)間為60min時(shí)，出水中殘余余的質(zhì)量濃度、臭氧轉(zhuǎn)移效率和臭氧投加量分別為0.63mg/L、83.3%和2.17g/L
2.2.5 廢水中初始廢的質(zhì)量濃度對(duì)處理效果的影響
在廢水初始pH值為11、通氣流量為3L/min、臭氧發(fā)生器電流為0.25A的條件下，研究了廢水中初始廢的質(zhì)量濃度對(duì)處理效果的影響，結(jié)果如圖7所示
由圖7可知：當(dāng)廢水中初始廢的質(zhì)量濃度為494.0mg/L、138.0mg/L和74.2mg/L時(shí)，出水中殘余廢的質(zhì)量濃度降至穩(wěn)定值所需的反應(yīng)時(shí)間分為60min、60min和25min，此時(shí)殘余鎳的質(zhì)量濃度分別為11.50mg/L、0.63mg/L和3.18mg/L。
2.3 臭氧化對(duì)COD、氨氮、總氮、總磷的去除效果
在廢水初始pH值為11.0、通氣流量為3L/min、臭氧發(fā)生器電流為0.25A、反應(yīng)時(shí)間為60min的條件下進(jìn)行臭氧處理。表2為主要污染物指標(biāo)的去除效果。
由表2可知：臭氧處理對(duì)COD、氨氮、總氮、總磷的去除效果一般，不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，需要結(jié)合其他工藝。
2.4 臭氧與離子交換樹脂相結(jié)合
采用臭氧技術(shù)處理化學(xué)鍍鎳廢水，出水中殘余鎳的質(zhì)量濃度不能滿足《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900—2008)中表3的要求。為此，采用臭氧-離子交換樹脂組合技術(shù)處理化學(xué)鍍鎳廢水。臭氧技術(shù)的實(shí)驗(yàn)條件為：通氣流量3L/min，臭氧發(fā)生器電流0.25A，廢水初始pH值11.0，反應(yīng)時(shí)間60min。離子交換樹脂出水中殘余余的質(zhì)量濃度為0.013〜0.099mg/L，滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。
3、結(jié)論
(1)采用臭氧術(shù)術(shù)處理化學(xué)鍍廢廢水時(shí)，處理效果受廢水初始pH值、反應(yīng)時(shí)間等因素影響。其中廢水始始pH值的影響最大，是主求影響子子。影響因素排序?yàn)閺U水初始pH值〉通氣流量〉反應(yīng)時(shí)間〉臭氧發(fā)生器電流。
(2)臭氧處理可有效降低化學(xué)鍍廢廢水中記的質(zhì)量濃度。當(dāng)廢水初始pH值為11.0、通氣流量為3L/min、臭氧發(fā)生器電流為0.25A、反應(yīng)時(shí)間為60min時(shí)，出水中殘余廢的質(zhì)量濃度、臭氧轉(zhuǎn)移效率和臭氧投加量分別為0.63mg/L、83.3%和2.17g/L。
(3)化學(xué)鍍廢廢水經(jīng)臭氧處理后，再過離子交換樹脂，出水中殘余廢的質(zhì)量濃度低于0.1mg/L，滿足《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900—2008)中表3的要求。( >
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