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某嗎啉甲胺廢水 光化學(xué)氧化技術(shù)小試實驗報告
本次收到廢水為膜過濾前廢水，主要污染物為嗎啉、甲胺，廢水?dāng)?shù)據(jù)詳見下表：
| 水樣名稱 | pH值 | COD（mg/l） | 水量（m3/d) |
| 嗎啉甲胺-0 | 10 | 25000~35000 | 80 |
針對來水檢測數(shù)據(jù)如下：
| 水樣名稱 | pH值 | COD（mg/l） | 外觀 | 電導(dǎo)率μs/cm | 水量（m3/d) |
| 嗎啉甲胺-0 | 11.1 | 18510 | 白色透明 | 383.2 | 80 |
從檢測數(shù)據(jù)上看，實際收到的水樣的COD與客戶預(yù)計的水樣有一定的差距，有可能受檢測方法或檢測設(shè)備的影響。
2.處理目標(biāo)：
（1）降解COD，實現(xiàn)出水COD＜5000 mg/L的目標(biāo)；
（2）提高可生化性，后續(xù)進(jìn)入生化處理；
（3）尋找最佳投資點。
二、設(shè)計處理工藝
1. 高級氧化技術(shù)介紹
典型工業(yè)廢水（如醫(yī)藥、化工、印染等）常具有有機(jī)物含量高、成分復(fù)雜、鹽含量高、可生化性差等特點，因此常規(guī)的生化工藝很難對其中的有機(jī)物進(jìn)行有效處理。如圖1所示，高級氧化技術(shù)是在臭氧、紫外等單一氧化法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型化學(xué)氧化技術(shù)，其作用機(jī)理是利用原位產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性自由基或活性基團(tuán)，如最常見的羥基自由基（·OH），與有機(jī)物發(fā)生化學(xué)氧化反應(yīng)，實現(xiàn)其斷鍵或降解，可將其直接礦化或氧化提高廢水的可生化性。
高級氧化技術(shù)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的處理廢水中難降解有機(jī)污染物的新技術(shù)。根據(jù)所用氧化劑及催化條件的不同，常見的高級氧化技術(shù)有以下幾類：Fenton氧化、紫外光催化、催化臭氧氧化、濕式氧化、超臨界水氧化、電化學(xué)氧化等。由于高級氧化技術(shù)具有反應(yīng)快速、適用范圍廣等優(yōu)點，引起世界各國廣大專家、學(xué)者及工程設(shè)備研究人員的重視，并相繼開發(fā)了多種處理工藝和設(shè)備，使高級氧化系統(tǒng)展現(xiàn)出一定的生命力和競爭力。
圖1高級氧化技術(shù)原理示意圖
2. 光化學(xué)氧化技術(shù)
（1）技術(shù)介紹
在紫外線激發(fā)下，H2O2可產(chǎn)生具有很強(qiáng)氧化性的羥基自由基，可將有機(jī)污染物最終礦化為CO2和H2O，其中間產(chǎn)物具有較多含氧官能團(tuán)，可有效提高廢水的可生化性。
（2）UV/ H2O2基本原理：
H2O2 +hv
2
+H2C = CHR 
HOCH2 - 
+ R-H 
+H2O
+ pollutants 
CO2 +H2O
本方案采用UV/ H2O2高級氧化工藝，反應(yīng)效率較高，無副產(chǎn)物（如污泥等）產(chǎn)生，減少了二次處理的費用；高級氧化系統(tǒng)占地面積小，減小了土建投資費用；UV光化學(xué)系統(tǒng)及催化劑投加系統(tǒng)均可根據(jù)水質(zhì)、水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，一定程度上降低了設(shè)備的運行成本。
三、實驗數(shù)據(jù)及描述
1.試驗方法
（1）本次實驗為內(nèi)循環(huán)試驗。
（2）測試過程中由于水樣COD超過測試量程，故對水樣稀釋100倍進(jìn)行COD測試處理。
2.光化學(xué)反應(yīng)過程圖
圖2 調(diào)整pH≈3條件下光化學(xué)反應(yīng)過程圖
3.數(shù)據(jù)分析
表1 實驗過程中COD數(shù)據(jù)對比分析及過程PH、電導(dǎo)率變化
| 取樣編號 | COD | COD去除率 | 電導(dǎo)率 | PH |
| | mg/L | mg/L | us/cm | |
| 嗎啉甲胺-0 | 18510 | 0.00% | 348.30 | 3.21 |
| 嗎啉甲胺-2 | 16100 | 13.02% | 4302.00 | 2.95 |
| 嗎啉甲胺-4 | 13850 | 25.18% | 4401.00 | 2.75 |
| 嗎啉甲胺-6 | 11890 | 35.76% | 3915.00 | 2.58 |
| 嗎啉甲胺-8 | 11590 | 37.39% | 3888.00 | 2.31 |
| 嗎啉甲胺-10 | 7977 | 56.90% | 3871.00 | 2.09 |
| 嗎啉甲胺-12 | 8428 | 54.47% | 4494.00 | 2.18 |
| 嗎啉甲胺-14 | 5268 | 71.54% | 4580.00 | 2.17 |
| 嗎啉甲胺-16 | 4666 | 74.79% | 5887.00 | 2.52 |
圖3 調(diào)整pH≈3條件下COD去除效果圖
結(jié)合表1和圖3可以看出，原水經(jīng)調(diào)整pH至3左右，水樣經(jīng)過光化學(xué)氧化反應(yīng)后COD的濃度有明顯降低。在反應(yīng)到16小時后，COD濃度已由18510 mg/L降至4666 mg/L，去除率可達(dá)74.79%，滿足出水COD＜5000 mg/L的目標(biāo)要求。綜合以上數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，光化學(xué)氧化反應(yīng)對該水樣中有機(jī)污染物具有明顯的去除效果，可有效加速難降解有機(jī)物的分解和礦化，實現(xiàn)出水指標(biāo)要求。
4.結(jié)論
1) 原水經(jīng)pH調(diào)整至3左右，光化學(xué)氧化技術(shù)小試實驗進(jìn)行16小時后，COD濃度已由18510 mg/L降至4666 mg/L，去除率可達(dá)74.79%，滿足出水COD＜5000 mg/L的目標(biāo)要求。表明光化學(xué)氧化技術(shù)對嗎啉甲胺廢水中有機(jī)物具有較好的去除效果。
2) 按照目前小試條件試驗，在調(diào)整pH條件下，直接運行成本約95.99元/噸水，詳細(xì)情況如下：
| 序號 | 項目 | 單位 | 數(shù)量 | 單價 | 合計 | 折合噸水（元/噸） |
| 項目 | 處理水量 | m³/d | 80.00 | | | |
| 設(shè)計進(jìn)水COD | mg/L | 25000~35000 | | | | |
| 設(shè)計出水COD | mg/L | 5000.00 | | | | |
| 直接 | 燈管及其他總電耗 | kwh/d | 5333.33 | 0.60 | 3200.00 | 40.00 |
| 雙氧水（27.5%） | t/d | 3.87 | 1000 | 3872.00 | 48.40 | |
| FeCl3(30%) | t/d | 0.06 | 1300 | 82.16 | 1.03 | |
| 30%NaOH | t/d | 0.48 | 1000 | 480.38 | 6.00 | |
| 98%H2SO4 | t/d | 0.11 | 400 | 44.75 | 0.56 | |
| 水處理成本合計 | 元 | / | / | 7679.29 | 95.99 | |
四、下一步實驗及工藝設(shè)計建議
本小試實驗結(jié)果能證明該水樣采用光化學(xué)氧化技術(shù)實現(xiàn)COD處理目標(biāo)的可行性。下一步可以通過優(yōu)化運行參數(shù)，尋找化學(xué)氧化技術(shù)的最佳條件，進(jìn)一步確定噸水運行成本。若條件允許，可以進(jìn)行現(xiàn)場中試實驗，從而為工藝設(shè)計提供充分依據(jù)。
