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某危廢滲濾液廢水 光化學(xué)氧化技術(shù)小試實驗報告
一、概況
1. 概況
廢水名稱：某危廢滲濾液廢水
處理規(guī)模：20t/d。
工藝現(xiàn)狀：暫無處理工藝，計劃預(yù)處理解毒后進(jìn)行下游的園區(qū)污水處理廠。
技術(shù)路線：光化學(xué)高級氧化預(yù)處理
2. 光化學(xué)高級氧化系統(tǒng)出水水質(zhì)
進(jìn)水水質(zhì)：COD=20000~40000 mg/l，全鹽十幾萬mg/L。
出水水質(zhì)：進(jìn)水水質(zhì)滿足要求且系統(tǒng)正常運(yùn)行時，經(jīng)過光化學(xué)高級氧化系統(tǒng)后，實現(xiàn)出水COD＜10000 mg/L的目標(biāo)。
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。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，反應(yīng)原理如圖1所示。
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)所用氧化劑及化學(xué)條件的不同，常見的高級氧化技術(shù)通常有以下幾類：Fenton氧化、紫外光化學(xué)、化學(xué)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，因此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。
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(fèi)用；高級氧化系統(tǒng)占地面積小，減小了土建投資費(fèi)用；UV光催化系統(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(yùn)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，在測試過程中存在較大誤差，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變化
取樣編號 | 反應(yīng)時間 | COD | COD去除率 | PH |
h | mg/L | mg/L | ||
滲濾液-0 | 0 | 31200 | 0.00% | 2.98 |
滲濾液-14 | 14 | 15600 | 50.00% | 2.13 |
滲濾液-16 | 16 | 15600 | 50.00% | 2.18 |
滲濾液-18 | 18 | 11600 | 62.82% | 2.04 |
滲濾液-20 | 20 | 10400 | 66.67% | 1.98 |
滲濾液-22 | 22 | 9600 | 69.23% | 1.91 |
滲濾液-28 | 28 | 6400 | 79.49% | 1.9 |
圖3 調(diào)整pH≈3條件下COD去除效果圖
結(jié)合表1和圖2、圖3可以看出，原水經(jīng)pH調(diào)整至3左右條件下，水樣經(jīng)過光化學(xué)氧化反應(yīng)后中COD的濃度有明顯降低。在反應(yīng)到22小時后，COD濃度已由31200 mg/L降至9600 mg/L，去除率可達(dá)69.23%，滿足出水COD＜10000 mg/L的要求。后續(xù)反應(yīng)到28小時后，COD還有進(jìn)一步緩慢降低，具有較好的處理效果。綜合以上數(shù)據(jù)結(jié)果可以發(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)目標(biāo)要求。
4.結(jié)論
1) 原水經(jīng)pH調(diào)整至3左右條件下，光化學(xué)氧化技術(shù)小試實驗進(jìn)行22小時后，COD濃度已由31200 mg/L降至9600 mg/L，去除率可達(dá)69.23%，滿足出水COD＜10000 mg/L的要求。表明光化學(xué)氧化技術(shù)對垃圾滲濾液廢水中有機(jī)物的去除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(yùn)行成本約234.41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 | 20.00 | |||
設(shè)計進(jìn)水COD | mg/L | 20000~40000 | ||||
設(shè)計出水COD | mg/L | 10000.00 | ||||
直接
| 光化學(xué)反應(yīng)器電耗 | kwh/d | 2640.00 | 0.60 | 1584.00 | 79.20 |
雙氧水（27.5%） | t/d | 3.04 | 1000 | 3036.00 | 151.80 | |
FeCl3(30%) | t/d | 0.02 | 1300 | 20.54 | 1.03 | |
98%H2SO4 | t/d | 0.12 | 400 | 47.69 | 2.38 | |
水處理成本合計 | 元 | / | / | 4688.23 | 234.41 | |
備注：以上費(fèi)用未計水泵等其他設(shè)備能耗、未計調(diào)堿所需藥劑費(fèi)用。
四、下一步實驗及工藝設(shè)計建議
本次小試實驗驗證了光化學(xué)氧化技術(shù)在該水樣處理中達(dá)標(biāo)排放的可行性。下一步可通過優(yōu)化工藝參數(shù)，確定最佳運(yùn)行條件，并進(jìn)一步測算噸水運(yùn)行成本。若有條件，建議開展現(xiàn)場中試實驗，為工藝設(shè)計提供更充分的數(shù)據(jù)支持。
