聚乙烯醇包埋铁粉_活性炭微球处理含铬废水.pdf

聚乙烯醇包埋铁粉 活性炭微球处理含铬废水 黄 毅 重庆文理学院化学与环境科学系, 重庆 402168 摘要 采用液-液相分离方法制备了共包埋铁粉和活性炭的微球, 并考察了其对模拟含铬废水的处理效果。 实验结 果表明 当废水 pH 值 2, 处理时间 4 h, 微球对废水中的 CrⅥ 的去除率可达 99. 7; 利用微球连续化处理, 出水可达 国家排放标准, 且运行稳定, 不存在填料结块现象, 优于普通的铁炭固定床内电解法。 关键词 包埋 铁粉 活性炭 六价铬 0 引言 近年来, 铁炭内电解法处理含铬废水、 有机废水 、 印染废水等工业废水的研究较多, 且有工程应用 [ 1] 。 铁炭床具有处理工艺简单 、 处理效果好、 成本低等其他 工艺无法比拟的优点。但铁炭内电解法在运用过程中 铁屑易结块 ,影响处理效果,若使用活性炭,其吸附能 力不能被充分利用 [ 2 -3] 。因此,本文用液- 液相分离方 法将铁粉和粉末活性炭共包埋制成微球, 利用铁炭内 电解法原理 ,去除含铬废水中的Cr Ⅵ 。 1 实验部分 1. 1 包埋铁粉和活性炭微球的制备 利用聚乙烯醇为包埋剂, 将聚乙烯醇和海藻酸钠 加热溶解约 15 min, 随即加入活性炭和铁粉搅拌均 匀,冷却 30 min 后用恒流泵以恒定流速连续地将悬 浮液滴到含 2CaCl2的饱和硼酸溶液中固化。固化 20 h 后滤出微球 , 真空干燥后备用。微球直径约为 5 mm ,活性炭的质量分数固定为 6。 1. 2 含铬废水的配制及 Cr 6的测定 用K2Cr2O7配制模拟含铬废水, 浓度为 120 mg L ,废水中 Cr Ⅵ 的浓度用二苯碳酰二肼分光光度法 测定 [ 4] 。 1. 3 微球处理废水的静态实验 取一定质量的微球, 置入 50 mL 不同浓度的含铬 废水中, 调节 pH 值后 , 将其放入恒温 25℃的振荡器 中振荡一定时间后,取出过滤, 测定滤液中的 CrⅥ 浓度 ,并计算Cr Ⅵ 去除率 。 1. 4 微球处理废水的动态实验 将一定质量的微球填充到内径为 5 cm 的填料柱 中,填充高度为 90 cm, 温度为室温, 用电脑恒流泵以 恒速向柱内连续注入含铬废水 , 测定柱底出水的 Cr Ⅵ 浓度 ,并计算 Cr Ⅵ 去除率。 2 结果与讨论 2. 1 静态实验 2. 1. 1 微球内包铁量对处理效果的影响 图1 所示为不同含铁量的微球对 Cr Ⅵ 的去除 效果,其中小球质量为 5 g , 废水的初始 pH 值为 2。 由图可知, 不含铁粉的微球对 Cr Ⅵ 也具有一定的 处理效果, 说明粉末活性炭本身对 Cr Ⅵ 具有吸附 性能; 而当含铁量为 6,即活性炭和铁粉的质量比 为1∶ 1 时 ,去除率达到最大值 94. 2 , 因此确定包铁 量为 6。 图 1 包铁量对去除率的影响 2. 1. 2 废水初始 pH 值对处理效果的影响 图2 所示为废水的初始 pH 值对去除率的影响, 其中小球质量为 5 g 。由图可知 ,pH 值对 Cr Ⅵ 的去 除有较强影响, 当 pH 2 时 , 去除率达到最大值, 主 要原因是在酸性条件下, 铁炭微小原电池反应更快, Fe 2的溶出速度加快 , 对 Cr Ⅵ 的还原速度随之增 加 [ 5] 。同时, 活性炭在酸性条件下对 CrⅥ 的吸附 能力更强 [ 6] 。 2. 1. 3 反应时间对处理效果的影响 图3 所示为 Cr Ⅵ 的去除率和废水的 pH 随时 间的变化, 其中小球质量为 5 g ,废水的初始 pH 值为 15 环 境 工 程 2008年 6 月第26 卷第3 期 图 2 pH 对去除率的影响 2。由图可知 ,在 60 min 时, 废水的 pH 值从 2 上升到 5,后逐步缓慢上升 ,pH 值的上升主要是铁粉的溶解 消耗H 所造成, 说明开始时 Fe2大量溶出, 后溶出 速度减缓。同时 ,Cr Ⅵ 的去除率在 30 min 时已达 50左右 ,主要归因于活性炭的吸附作用, 随着时间 的推移,去除率逐步上升 ,到 240 min, 处理效果趋于 稳定 ,去除率达 95 , 废水的 pH 为 7, 说明 Fe 2将废 水中的 Cr Ⅵ 逐步还原 。当 pH 值接近 7 时 , 由于 Fe 2的消耗殆尽 ,去除率在 240 min 时达到最大值 。 图 3 反应时间对去除率的影响 2. 1. 4 微球用量对处理效果的影响 图4 表明,随着微球质量的增加,Cr Ⅵ 的去除 率增加 , 当 微球 质量 达到 10 g 时, 去 除率 达到 99. 7, 废水中Cr Ⅵ 浓度达到国家排放标准 。 图 4 微球质量对去除率的影响 2. 2 动态实验 2. 2. 1 进水流量对处理效果的影响 以不同进水流量向填料柱内通入废水,测定出水 Cr Ⅵ 浓度 ,测定结果如图 5 所示 。出水 Cr Ⅵ 浓度 随进水流量的增加而上升 ,当进水流量为 0 . 25 L min 时,出水浓度为 0. 4 mg L ,达到国家排放标准。进水流 量的增加使 Cr Ⅵ 与 Fe 2反应不充分,导致出水浓度 增加,因此控制进水流量在 0. 25 L min 以下为宜。 图 5 进水流量对去除率的影响 2. 2. 2 连续运行结果 以0. 25 L min 流量向填料柱内连续注入 pH 2 的含铬废水 ,每隔一段时间测定出水 Cr Ⅵ 浓度, 测 定结果如图 6 所示。由图可知 ,运行前 9 h 的出水水 质稳定 ,CrⅥ 浓度保持在 0. 5 mg L 左右 。出水的 pH 接近 于 7, 向其 中加 入碱 , 并 无 Fe OH3和 Cr OH3生成 , 在静态实验中出现同样结果 , 因此认 为Cr Ⅵ 的还原是在球内进行 。活性炭的物理吸附 速度很快,Cr Ⅵ 从液相主体扩散到球内 ,与 Fe 2相 遇,并发生还原反应 。从 10 h 开始,出水中 Cr Ⅵ 浓 度逐步上升 ,到 15 h 时, CrⅥ 浓度达 50. 2 mg L, 主 要原因是随着时间推移, 球内的 Fe 2逐步消耗 , 到 15 h时,Fe 2基本消耗完毕,Cr Ⅵ 的去除主要靠活性 炭的吸附作用 , 因此填料柱内的 Fe 2的量是影响 Cr Ⅵ 去除率的重要因素 。 图 6 出水Cr Ⅵ 浓度随时间的变化 2. 2. 3 填料的再生和处理 将5 g 已饱和的微球置于 100 mL 去离子水中进 行脱附实验 ,12 h 后检测水中 CrⅥ 浓度为 0 mg L, 16 环 境 工 程 2008年 6 月第26 卷第3 期 说明Cr Ⅵ 在球内都转变成了Cr Ⅲ ,并以Cr OH3 形式存在。因此 ,已使用的球可不经过脱附处理, 直 接磨碎后通过一定方法回收 Fe OH3和Cr OH3,活 性炭可继续用来制备微球 。 3 结论 1 利用液-液相分离方法制备的包埋铁粉和活 性炭的微球 ,其内部铁粉和活性炭分部均匀 ,对铁粉 的利用更加充分 , 并且加快富集在球内的 Cr Ⅵ 和 Fe 2反应速度 , 对含铬废水中的 Cr Ⅵ 有较好处理 效果 。 2 静态实验结果表明 当铁粉和活性炭的包埋 量为 6, 废水初始 pH 值为 2, 处理时间为 4 h ,微球 质量为 10 g 时, Cr Ⅵ 的去除率达 99. 7。动态实 验结果显示 当进水流量 0. 27kg kgd 时发生污泥 膨胀 。 4 DO 从 0. 5 mg L 逐渐增大到 2. 0 mg L 的过程 中,SVI 从 268 mL g 降低到 118 mL g , 但是短程硝化 有向全程转化的趋势 ,本实验中最佳的 DO 应选择在 1. 5～ 2. 0 mg L ,在此条件下沉淀池的固液分离效果良 好,并且氨氮、 COD 去除率和亚硝氮积累率均90。 污泥膨胀现象也能得到有效控制。 参考文献 [ 1] 操卫平, 冯玉军. 高氮低碳废水生物脱氮研究进展. 化工环保, 2004,24 4 266 -269 [ 2] 沈耀良, 王宝贞. 废水生物处理新技术 理论与应用. 北京 中国环境科学出版社, 1999 234 -237 [ 3] 李军, 杨秀山, 彭永臻. 微生物与水处理工程. 北京 化学工业 出版社, 2002 [ 4] Hermanowicz S W.Dynamic changes in populations of the activated sludge community effects of dissolved oxygen variations. Wat . Sci. Tech. , 1987 889 -895 [ 5] 高春娣, 王淑莹. 化工污水处理场污泥膨胀与上浮的原因及其 控制. 哈尔滨建筑大学学报, 1999,32 5 52 -55 [ 6] 张晓玲, 王志盈. 低溶解氧下活性污泥法的短程硝化研究. 中国 给水排水, 2003, 19 7 1 -4 [ 7] 张相忠, 王淑莹.污泥膨胀的研究.哈尔滨商业大学学报, 2002,18 4 464 -467 作者通信处 侯巧玲 730046 甘肃兰州市城关区盐场堡兰州兽医研 究所 E -mail ashly05062163. com 2007- 10-31 收稿 17 环 境 工 程 2008年 6 月第26 卷第3 期 POWDER ACTIVATEDCARBON -MEMBRANEBIOREACTORFORTREATMENT OF MUNICIPAL WASTEWATERPei Liang Yao Binghua7 Abstract The combined process of powdered activated carbonPACand membrane bioreactor MBRwas applied for treatment of municipal wastewater. The removal efficienciesof COD, NH 4-N and turbidity inthe combined processwere investigated. The result showedthat the combined process may achieve better removal efficiencies of COD,NH 4-N and turbidity, when water temperature is above 26℃, DO is above 4. 5 mg L and pH is between 6 and 9. The average removal efficiencies of COD, NH 4-N and turbidity in the combined process were 88, 98 and 98 respectively, and was better than that of single MBR process and conventional process. The effluent COD was less than 22 mg L andNH 4-N was less than 1 mg L, turbidity was less than 1NTU. It was better than that of water for domestic reuse stated by the Ministy of Construction CJ25. 1-89 . The fouled membrane was cleaned by water rinsing ,water -acid rinsing, water -alkali rinsing , which can let its flux be restored to 43, 81, 89 of a new membrane respectively. Keywords powder activated carbon membrane bioreactor domestic wastewater INACTIVATION OF MICROBE IN RUNNING WATER USING MICROWAVE ELECTRODELESS ULTRAVIOLET LIGHTLou Chaogang Xia Dongsheng Zhao Fan et al 10 Abstract E. coli and Bacillus subtilis were selected to express respectively the easily and difficultly inactivated microbe, and the best irradiationtime and the limit turbidity of microwave electrodeless ultraviolet UVirradiation were studied.In this condition, checking the disinfection of E. coli and Bacillus subtilis, and compared with mercury lamp of medium pressure.The results showed that when best irradiation time was 210 s, microwave electrodeless ultraviolet irradiation can achieve inactivation rate of 99. 92.In order to obtain the best results of disinfection effect, the water of turbidity was below 8 NTU, the limit turbidity of disinfection was 40 NTU;microwave electrodeless ultraviolet irradiation can achieve inactivation rate of 100with 180 s, and the Bacillus subtilis inactivation rate of 100with 300 s, it is more effective than mercury lamp of medium pressure disinfection. Keywords E. coli Bacillus subtilis limit turbidity drinking water disinfection efficiency electrodeless UV lamp STUDY ON THE BULKING SLUDGE INTHE PROCESS OF SHORT RANGE NITRIFICATIONOF HIGH AMMONIA WASTEWATERHou Qiaoling WenYibo Li Linbao et al 13 Abstract A O technique was used to treat simulated high ammonia wastewater, the stability short -cut nitrification could be implemented by controlling the right content accumulation rate≥80, the activated sludge had good settling property, in the late of the short-range nitrification it was degraded gradually . It is showed by the experimental results that increasing N P ratio in the wastewater can slightly dropSVI, but still can not effectively ease the sludge bulking.The bulking sludge would be occurredwhen COD load was above 0. 27 kg kgd .Controlled DO with 1. 5 to 2. 0 mg L, the solid-liquid separation result is good, and the removal rates of NH 4-N and COD, as well as the cumulative rate of nitrite nitrogen are greater than 90, sludge bulking can be effectively controlled. Keywords short -range nitrification sludge bulking A O process TREATMENT OF WASTEWATER CONTAINING CrⅥ BY PVA MICRO-BALL ENTRAPPED IRON POWDER AND ACTIVATE CARBONHuang Yi 15 Abstract Micro -ball entrapped iron powder activate carbonwas prepared by liquid -liquid phase separation and its effect on treating the simulationwastewater containing CrⅥ was investigated. The results showed that the removal rate of CrⅥ could reach 99 . 7 at pH value of 2 and treating time of 4 h. The effluent could reach the discharge standardof China, the treatment operated steadily and the iron powder and activate carbon did not agglomerate in the continuous removal process. So this is superior to the common iron -carbonmicro -electrolytic . Keywords entrapping iron powder activate carbon Cr Ⅵ TREATMENT OF NEOPRENE WASTEWATER WITHMICROELECTROLYSIS AND THREE -UNIT BIOCHEMISTRY PROCESSZhang Sheng Xu Lirong Zhu Jianrong et al 18 Abstract A pilot study on the treatment neoprene wastewater with integrated microelectrolysis and three -unit biochemistry process was done. The experiment results under the stable condition showed that COD removal rate was up to 97. 6, COD concentration of the effluent could be reduced to less than 300 mg L. Keywords microelectrolysis three -unit biochemistry process neoprene wastewater treatment of pilot scale DEGRADATION OF SAFRANINE T BY THE TECHNOLOGY OF CATALYTIC OXIDATION Wang Lijuan Huang Jiguo Dong Lili et al 20 Abstract The technology of catalytic oxidation is studied for degrading safranine T. The self-made polyoxometalate Zn1. 5PW12O40nanotube is used as the catalyst and dioxygen is used as the oxidizer. The results show Zn1. 5PW12O40is sutiable for catalyst, with the structure of the Zn1. 5- PW12O40being hollowed, the type of the Zn1. 5PW12O40being affiliated to the type of heteropoly acids, and the scale of the Zn1. 5PW12O40being nanometer -scale; in the oxidation system of air, the optimum reaction time is 4 hours, and correspondently the degradation rate and the degradation velocity are respectively 78 and 665μ g h; the activity and stability are both high, andwhen the circulation times are four, the degradation is still 65. Keywords nanotube dioxygen safranine T degradation rate circulation 2 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 3, June ,2008