絮凝-微电解法处理DDNP废水实验研究.pdf

3 8 爆破器材E 】【p l o s i V eM a l e r i a l 8 第3 9 卷第2 期 絮凝一微电解法处理D D N P 废水实验研究’ 林立君 大庆石油学院秦皇岛分院 河北秦皇岛，0 6 6 0 0 4 贺君 燕山大学环境与化学工程学院 河北秦皇岛，0 6 6 0 0 4 [ 摘要]主要研究了絮凝一微电解法处理某化工厂的D D N P 生产废水的工艺流程及处理效果。通过实验找出 絮凝剂F e C l ，的最佳用量，然后采用柱式装置通过微电解法处理D D N P 废水，并考察了废水p H 值、铁屑粒度、过柱 流速等因素对处理效果的影响。对处理后废水的c O D 进行了测试，实验结果表明，通过最佳条件的选择对废水 C O D 的去除率可以达到9 3 ．9 0 ％。 [ 关键词] D D N P 酸化絮凝微电解 [ 分类号] 【5 2 2 引言 二硝基重氮酚是苯酚的硝基衍生物，简称 D D N P 。它作为主要的起爆药被广泛地应用在各种 火工品中，特别是大量应用在工业爆破雷管中。在 D D N P 的生产过程中，每生产lk g 产品大约产生 2 0 0 一2 5 0k g 废水，废水中含有二硝基重氮酚、硝基 化合物、硫化物、硫代硫酸盐、酚类等很多有害物质， 如不加处理直接排放就会污染环境，危害居民健 康引。目前，一般采用的处理方法有 1 活性炭、磺化煤等多孔性物质吸附法，成本 高、且处理不完全。 2 电解还原分解法，耗电量大，成本高。 3 生化法，微生物的生存、繁殖、活动规律难 以掌握。 4 锅炉蒸发法，腐蚀严重。 5 氧化法，费用较高【3J 。 因此，D D N P 废水处理一直是困扰生产厂家的 严重问题。 本文研究采用絮凝一微电解法处理D D N P 废 水，实验主要探讨了废水酸度、F e C l ，投加量、铁屑粒 度、过柱流速等因素对D D N P 废水C O D 去除率的影 响⋯，优选最佳工艺条件，为实现D D N P 废水的进 一步生化处理提供条件。 l 反应机理 1 ．1 酸化气浮机理 向混合废水中加浓硫酸，酸先中和废水中的 O H 一，当p H 值呈中性之后，酸电离出的H 开始与 废水中多种无机污染物进行反应，不断放出气体，主 要是H S 、S O 、N O 等，并产生s 沉淀，大部分沉淀可 被气泡吸附起到气浮的效果。 1 ．2 絮凝机理 絮凝工艺主要通过投加F e C l ，产生的絮凝过程 达到对C O D 的去除。 投加F e C l ，后，F e 3 在水中离解，其水解产物兼 有凝聚和絮凝两种作用。F e 3 还可以水解生成 F e O H ，胶体，其表面积很大，活性较高，可以吸附 废水中的悬浮颗粒，使呈分散状态的颗粒形成网状 结构，成为更为粗大的絮凝体而沉淀。 1 ．3 微电解反应机理⋯ 微电解处理废水过程具有多种反应机理，主要 为电化学反应、氧化还原反应和电凝聚作用。废水 中有机物的去除和脱色主要依靠新生态的[ H ] 和新 裸露的铁原子所具有的反应活性。 在电解质中，铁屑和碳粒形成微小原电池，铁屑 作为阳极被腐蚀消耗，碳粒作为阴极，发生反应如 下 阳极过程F e 一2 e _ F e “ 阴极过程2 H 2 e q [ H ] _ H 2 酸性介质 0 2 2 H 2 0 4 e O H 一碱性介质 新生态的[ H ] 具有较高化学活性，能与溶液中 的许多组分发生氧化一还原反应。在酸性条件下， 不断进行铁屑的电化学腐蚀，使大量F e 2 进入溶 液，不但有效地克服阳极的钝化，同时新生态的 F e 2 也对偶氮性污染物有还原降解作用。F e 2 参与 氧化一还原反应后生成F e 3 ，由于反应后期溶液 p H 值升高，F e “、F e 3 水解成铁的络合物，能对废水 收稿日期2 0 l O 旬l 稍 作者简介林立君 1 9 7 6 一 ，女，硕士，讲师，主要研究方向为水污染治理。E ．“I i l l i I l 5 1 6 6 1 2 6 ．c Ⅲ 万方数据 2 0 1 0 年4 月絮凝微电解法处理D D N P 废水实验研究林立君等 3 9 中的其它胶体和悬浮物起到有效的吸附、凝聚及共 沉淀作用。碳粒不仅具有很大比表面积，且其微观 表面上含有大量不饱和键和含氧活性基团，在相当 宽的p H 值范围内对有机物分子有吸附作用ⅢJ 。 2 材料与方法 2 ．1 D D N P 废水的来源及水质 D D N P 生产废水主要来自还原、重氮化、洗涤工 序、清洗工序、冲洗地面和设备等的排水。由于 D D N P 生产历程短，各生产操作熟练程度不同，因而 产生的废水量有较大幅度的变化，并有接近体积比 为l l 的酸性和碱性两股废水，酸性废水p H 值在 5 6 之间，碱性废水p H 值在1 3 一1 4 之间。根据以 废治废的原则，对酸碱废水直接混合，混合后废水 p H 值仍呈强碱性，且C O D 值在1 0 0 0 0 1 2 0 0 0m g ／L 之间。 2 ．2 实验仪器、药剂与测定方法 实验仪器C O D 测试回流装置；P H s _ _ 2 型精密 酸度计；柱式反应装置 自制 。 实验药品浓H S O 。 分析纯 ；铸铁屑 石家庄 某机械厂 ；焦碳粒 石家庄某焦化厂 ；石灰乳 5 ％ ；F e C l ， 分析纯 。 测定方法c O D 采用重铬酸盐法 G B l l 9 1 4 8 9 测定；p H 值采用p H 计测定。 2 ．3 实验方法 2 ．3 ．1 酸化处理 向混合后的废水中加酸，调溶液的p H 值为一 定值。 2 ．3 ．2 絮凝处理 向酸化后的废水中加入适量的F e c l ，，搅拌，静 置，然后过滤。絮凝后的上层清液作为下一步过柱 的废水。 2 ．3 ．3 装柱 铁屑过滤柱采用内直径为2 5m m ，高度为6 1 0 Ⅱ吼的有机玻璃柱，装填的滤料为废铁屑和焦碳混 合物。将焦碳粉碎成粒度接近铁屑的粒度，然后按 铁屑和焦碳比例为l O l 体积比 混合均匀，装柱 进行实验。 2 ．3 ．4 过柱 取处理后的废水，装入高位水槽，采用逆流式过 柱，即按一定流速从柱子底部进水，上部出水。废水 重复过柱4 次，完成处理。 2 ．3 ．5 中和 取过柱后的出水，用5 ％石灰乳调溶液p H 值为 8 9 ，过滤，测定废水的C O D 值。 3 结果与讨论 3 ．1 酸化p H 值的确定 用浓硫酸调废水p H 值约为3 时，现象突然异 常显著，产生大量刺激性的气体，并形成沉淀，大部 分沉淀一经产生便有一部分被气泡吸附，使得废水 表面浮现出大片黄棕色粘稠泡沫，酚盐类有机物在 酸性环境中脱去金属离子与H 结合变为酚类，溶 解度降低，析出部分沉淀。因此酸化废水p H 值确 定为3 。 3 ．2 F e C l 3 浓度的确定 选用粗铁屑柱 2 3 m m ，调混合废水p H 3 ， 分别加入浓度为lg ／L 、3 g ／L 、5g ／L 和7g ／L 的 F e C l ，，控制相同的过柱流速为2 0 滴／分，C O D 去除 率曲线如图l 所示。 图lF e c l 3 浓度与C O D 去除率的关系 由图1 可以看出，随着F e C l ，浓度的不同，c O D 的去除率明显不同。当F e C l 3 浓度为3g ／L 时，C O D 的去除率随过柱次数的增多有一明显的上升趋势， 而且，去除效果最好。因此，F e C l ，的浓度确定为 3 9 ／L 。 3 ．3 铁屑粒度对废水处理效果影响 选用粗铁屑柱，调混合废水p H 3 ，按加入浓度 为3g ／L 的F e c l ，，预处理后的废水再通过不同粒度 铁屑装成的处理柱，控制过柱流速均为2 0 滴／分， C O D 去除率如图2 所示。 图2 铁屑粒度与C O D 去除率的关系 由图2 可以看出，铁屑粒度在柱式反应装置中 万方数据 4 0 爆破器材E 】【p l o s i V eM a t e r i a l 8 第3 9 卷第2 期 对废水的处理效果相差不多，然而由于细铁屑 0 ．5 。1 ．0 m m 空隙率较小，进水受阻力较大，导致废水 与铁屑接触不充分，且废水与铁屑形成的颗粒较小 的沉淀物也更易积留在铁屑柱内，使铁屑柱更容易 老化，因此确定选择粗铁屑柱。 3 ．4 过柱流速的确定 选用粗铁屑柱，调混合废水p H 3 ，加入浓度为 3 ∥L 的F e C l 3 ，控制流速分别为2 0 、4 0 、6 0 和8 0 滴／分，c O D 去除率如图3 所示；加入浓度为5g ／L 的F e C l ，，其余条件同上，C O D 去除率如图4 所示。 图3 流速与c 0 D 去除率的关系 图4 流速与C O D 去除率的关系 由图3 ，图4 可以看出，F e C l ，浓度控制分别为 3g ／L 和5g ／L 的情况下，流速都控制在6 0 滴／分 时，C O D 的去除率最佳，并且当F e C l 3 浓度为3g ／L 时，C O D 去除率最高，C O D 值可达9 4 3 ．8m ∥L ，去 除率可达9 3 j 9 0 ％。 4 结论 1 用絮凝一微电解法处理D D N P 废水，酸化 p H 控制在3 ，絮凝工艺控制F e C l ，的加人量为3 g ／L ，絮凝预处理后的废水进行4 次重复过柱，流速 控制在6 0 滴／分．C O D 值可达9 4 3 ．8 m g ／L ，去除率 可达9 3 ．9 0 ％，因此提高了废水的可生化性 B O D 与 C O D 的比值 ，为后续生化处理提供了有利条件。 2 铁屑粒度对废水的处理效果影响不大，而 细铁屑更容易使柱老化，因此，选择粗铁屑装柱较 好。 3 实验所用原料铁屑和焦炭均为工厂废弃 物，基本上是以废治废，且工艺设备简单，成本低，是 一种值得推广的D D N P 废水处理方法。 ．参考文献 [ 1 ]梁培煜，马艳然，孙汉文．电化学法处理二硝基重氮酚 废水的研究[ J ] ．河北师范大学学报，2 0 0 2 ，2 6 3 2 8 3 ．2 8 5 ． [ 2 ] 欧阳顺利，白金保．D D N P 废水处理新方法研究[ J ] ．新 疆环境保护，2 0 0 2 ，2 5 3 2 0 - 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