可怜的印染废水,被我用3种高级氧化工艺来回虐!

文摘   其他   2024-11-30 11:38   天津  

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编辑|胖先生的水处理日记

来源|实验室日常

以下正文:
正文头图与内容无关,是我网上找的图片,如果您觉得不合适发,可以私信我删除,感谢。
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总之,私聊吧。
闲话少说,咱书归正文。
好多年前,我们在浙江诸暨,做了一个印染废水的项目。
由于做的比较久了,所以当时要求的排放标准并不高,出水COD和色度都是常年维持在100左右,效果很稳定,业主很满意。
但时代在进步,业主也要求自己要进步,于是就提出了新要求:
“咱们的污水排放标准,要往上提一提了!”
提到多少呢?
COD≤30mg/L,色度≤60以下。
没问题,只要大爷您肯出钱,别说30,就算是0也能给您做到!
说归说,笑归笑,要想进一步去除这接近80个的COD,常规手段估计够呛。
那位说了:
“胖哥你是不是忘了还有个色度呢,怎么半个字儿也不提呢?”
色度那玩意儿,和COD一比就是个小卡拉米,三拳两脚就能干倒在地的小角色,不提也罢!
咱接着说COD的事儿。
自从业主把提标这事儿提上日程后,我们就派人去现场取了生化尾水,准备拿回实验室来折腾一番。
先是检测了其BOD5值,不足10mg/L,相当于B/C不足0.1。
看来想要直接来个二次生化是不可能了。
那就搞个臭氧+BAF吧!
结果实验搞了一个月,臭氧效果还行,但BAF明显不给力。
得,看来这个尾水,大概率就只能靠高级氧化干达标了。
那位说了:
“那还犹豫个屁啊,直接上臭氧得了!”
我也想,毕竟最方便。
奈何臭氧实在没利润,赚点钱全给臭氧发生器厂家了,所以我们领导一贯不太喜欢用这个。
再加上领导平时就喜欢整点新鲜玩意儿,臭氧都土掉渣了,根本就入不了他的法眼。
上指下行啊,无奈我只好给他提了三种方案:
(1)Fenton;
(2)UV+H2O2
(3)臭氧催化氧化。
领导眉头一皱,我就知道他准看不上1和3,但不等他发飙,我就先声夺人,堵住了他的嘴:
“您老别急,咱这不是实验室嘛,就当让小王积累下经验了!”
只是可怜了小王,好端端的正在实验室刷瓶子呢,就觉得浑身一紧,连打了俩喷嚏,心下狐疑,莫不是自己又被人给盯上了?
果不其然,没等他瓶子刷完,我就拎着两桶水来了实验室,咣当一声往地上一放,大咧咧的和小王说道:
“王啊,你不是老惦记着比划下哥的小试装置吗,这不机会就来了?”
说完,我把提前准备好的实验方案拿了出来,递到小王面前,让他过目。
小王一张脸拉的,比鞋拔子都长,双手往白大褂上一抹,不情不愿的接过了纸,没头没脑的搂了两眼,就问我到底咋回事儿。
我嘿嘿一笑,把事情的前因后果说了一遍。
末了拍拍小王肩膀,说:
“如此众任,非你不可,先把手头上别的事儿放一放,紧着这个来吧!”
言罢我转身而去,只留下小王一人,乜呆呆发愣,半天也没缓过神来。
那位说了:
“那这三种高级氧化的实验方案都是怎么定的啊?”
先来看单独Fenton的工艺方案。
方案其实很简单,首先取1L原水,用H2SO4调酸到pH值到3~4之间。
然后根据原水的COD和出水COD计算所需的H2O2
这里我用的比例关系是1:3,也即去除80mg/L的COD,我准备投加240mg/L的纯H2O2,折算成浓度30%的双氧水,就是0.8mL/L。
其次在根据H2O2和Fe²+的比例计算所需投加的FeSO4·7H2O的质量。
这里我按照5:1的关系计算的,也即投加240mg/L的纯H2O2时,先加Fe²+的质量浓度为48mg/L,折算成FeSO4·7H2O的质量就是238mg/L。
氧化2h后,再用NaOH调节pH到7.5~8.5,沉淀30min后,撇除上清液待用。
最后,为了保证此时水中残余的H2O2,不影响测量COD的准确性,我还特意让小王过了一遍泡沫铁滤柱。

▲泡沫铁过滤材料,可以用来去除水中残余的H2O2


小王倒也听话,完全按照我的步骤操作,最后测出水COD=27mg/L,折算成本不到4块钱。
再说说大家更为关心的UV+H2O2工艺方案。

这个其实更简单,因为涉及到的药剂更少,只有双氧水,但需要提前准备一个紫外灯氧化装置。

▲紫外灯光催化氧化装置(其实就是一个大铁壳子,里面插上若干紫外灯管)

我们这个实验的具体做法如下:

首先取1L废水,提前加入30%浓度的双氧水10mL,然后装入不透光的光催化反应器中,插入一根功率7W的紫外光灯管,打开电源,照射2h。

照射结束后,测量水中残余的H2O2和COD值。

测试出水H2O2的目的,其实就是为了控制一个最短的反应时间,一旦发现H2O2降解完毕了,就可以关停紫外灯了,毕竟那玩意儿可比普通灯泡费电多了。

说实话,用光催化H2O2来处理生化尾水的效果,还是可以的,出水不但COD能够降到20以下,TOC的去除率也比普通Fenton高。

那位说了:

“胖哥,为啥要用紫外光配合H2O2使用呢,这里面有什么说法吗?”

你说做Fenton,又是酸又是碱,又是双氧水又是硫酸亚铁的,图个啥?

还不就是想创造个环境,让H2O2被激发出来羟基自由基?

光催化也一样,无非是换个手段,利用能量更大的紫外光来激发H2O2,助其产生羟基自由基。

虽然道路不同,但大家的目的显然都是一样的。

不过您别看紫外光+H2O2的反应条件简单,可是其运行成本核算下来,一点都不便宜!

就拿我这个小试来说,最后差不多吨水的成本,怎么也得20块钱了......

那位又说了:

“胖哥,是不是你的反应器太小,水体不足以完全让紫外光穿透,所以对其能量的利用效率较低导致的呢?”

肯定的,我的小试装置直径,相对于紫外光在水中的穿透范围来说,还是比较小的。

所以要是真要在工程中使用这个工艺,这根紫外灯管所负责的水体范围,还能更大。

但其实也大不了太多,因为污水中能影响紫外线穿透率的因素太多了。

综合来评判的话,这个工艺还是不太适合大规模应用的。

最后再说说臭氧催化氧化。

其实说实话,臭氧催化氧化并不太适合用小试装置评价。

至于原因,在于小试装置的高度普遍太低,臭氧在水中的接触时间太短,几乎都来不及溶于水中,就已经冒出液面逃逸到空气中了......

这让我想起来老家农村的一个小笑话。

说有天我们村里面来了个收破烂的,到了村口就把大喇叭打开了,准备一边走一边吆喝。

结果只来的及说出“收破......”俩字,就赫然发现,他人已经出了村了。

敢情我们村就两户人家,街道满打满算,拢共也没有两步叉子那么长!

臭氧小试就是这样,咱当然都想着让臭氧好好努力,争取多发挥点氧化作用,把效率提上去,把成本降下来。

但小试装置实在是太矮了,根本就等不及臭氧大显身手呢,一下子就跑过了头,这效率要是能高,那才见了鬼!

所以一般臭氧小试做出来的成本,都要远高于实际工程中的数据,有经验的臭氧厂家,也只会拿小试做个定性实验,看看臭氧对这股水有没有效果。

要想定量,那就得老老实实去现场,摆上个十几米高的大柱子,真刀真枪的做上十几天才行。

所以关于我们这个臭氧的小试方案,也没有太大的参考价值,无非是取1L原水,和500mL的催化剂,一起装入臭氧小试装置中,然后用臭氧产量1g/h的小型臭氧机曝气。

一直曝了1h,折算臭氧投加量都1000mg/L了,测试出水COD为22mg/L,臭氧和COD的比值都接近10:1了。

这个投加量就太大了。

实验做完,UV+H2O2效果不错,但成本太高,臭氧领导又不喜欢。

最终定的,还是Fenton工艺,投资便宜,运行成本相对也还可以,没理由不用它。

可见Fenton工艺的生命力还是非常顽强的,就算咱大家伙儿都这么讨厌它了(主要是铁泥),很多时候仍然离不开它!

好了,这件事儿说到这,就结束了。
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我是胖先生,专注于污水处理技术研发12年有余,国家注册环保工程师、注册公用设备工程师(给水排水)、环境保护高级工程师。

作为一名环保老兵,我会不定期在本公众号分享有关于水处理技术上的个人心得、经验和一些有趣的案例故事,欢迎大家关注!

-完-

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