臭氧氧化法處理感光廢水中COD的研究

徐吉成,儲(chǔ)金宇,蔣 艷,尹云軍

(1.鎮(zhèn)江高等專(zhuān)科學(xué)?；は?江蘇鎮(zhèn)江 212003;2.江蘇大學(xué)環(huán)境學(xué)院,江蘇鎮(zhèn)江 212013)

臭氧氧化法處理感光廢水中COD的研究

徐吉成1,2,儲(chǔ)金宇2,蔣 艷1,尹云軍2

(1.鎮(zhèn)江高等專(zhuān)科學(xué)?；は?江蘇鎮(zhèn)江 212003;2.江蘇大學(xué)環(huán)境學(xué)院,江蘇鎮(zhèn)江 212013)

考察臭氧氧化法處理感光廢水過(guò)程中反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、原水稀釋倍數(shù)、初始 pH值、臭氧通入量等因素對(duì) COD去除率的影響。在優(yōu)化條件下,顯影廢水中 COD去除率為 61.6%、定影廢水中 COD去除率為 72.6%。

臭氧;感光廢水;COD

0 引 言

感光廢水主要是由膠片印刷廠、照片洗印單位以及醫(yī)院 X光顯影過(guò)程中排出的廢水,在工業(yè)廢水中占有一定比例,其成分復(fù)雜、色度深、水質(zhì)變化較大,對(duì)周?chē)丛斐傻奈廴臼謬?yán)重[1],主要包括顯影廢水和定影廢水,所含物質(zhì)因具有極強(qiáng)的環(huán)境負(fù)面效應(yīng)而被列入《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》[2]。國(guó)內(nèi)主要針對(duì)感光廢水的提銀工藝進(jìn)行了大量的研究,而對(duì)提銀后感光廢水的處理并未形成成熟的處理工藝及設(shè)備。大多數(shù)感光廢水在被稀釋后混入生活污水而外排,廢水中的有毒、有害物質(zhì)并未得到有效去除,對(duì)環(huán)境造成了極大污染。感光廢水導(dǎo)致的污染引起人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注,其處理技術(shù)是目前研究領(lǐng)域一個(gè)亟待解決的難題。

目前,對(duì)此類(lèi)廢水的處理方法主要有電解氧化法、接觸氧化法[3]、過(guò)氧化氫催化氧化法、活性污泥法、催化濕式氧化法[4]等。這些方法處理效果并不理想,出水 COD值較高,成本高,易造成二次污染。筆者利用高壓等離子體產(chǎn)生臭氧氧化降解感光廢水,COD去除效果明顯,設(shè)備簡(jiǎn)單,可以為高濃度感光廢水的進(jìn)一步無(wú)害化處理提供一定的數(shù)據(jù)參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

儀器:pHS-2C數(shù)字顯示酸度計(jì);H-1數(shù)顯恒溫水浴鍋;BS110S電子天平;高壓等離子體反應(yīng)器。

試劑:重鉻酸鉀,工作基準(zhǔn),上海精化科技研究所;硫酸、硫酸銀、硫酸汞、六水合硫酸亞鐵銨、七水合硫酸亞鐵、1,10-鄰菲羅啉均為分析純,廠家均為國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水;實(shí)驗(yàn)所用感光廢水為某彩印廠廢水。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)圖 1,其中:a為氧氣源;b為閥門(mén);c為高壓等離子體發(fā)生器;d為臭氧氣體排空;e為流量計(jì);f為反應(yīng)器;g為尾氣。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

移取 100 mL顯影廢水稀釋到 1000 mL,從中移取 150 mL,放入反應(yīng)器中,調(diào)節(jié)高壓等離子體反應(yīng)器到相應(yīng)參數(shù),除反應(yīng)時(shí)間影響因素外,其它反應(yīng)時(shí)間為 20 min,做 3組平行實(shí)驗(yàn),取平均值,考察相關(guān)因素對(duì) COD去除率的影響。

圖1 試驗(yàn)裝置

移取經(jīng)Na2S提銀[5]后的定影廢水 20 mL稀釋到 1000 mL,采用上述方法,考察相關(guān)因素對(duì) COD去除率的影響。

COD的測(cè)定按 GB11914-89中方法進(jìn)行。

企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人需要立體地?fù)碛羞\(yùn)營(yíng)企業(yè)的各項(xiàng)能力。我想，丁旭光的這份氣魄或是緣于他的知青經(jīng)歷，他感謝那段艱苦的歲月給予自己不畏困苦、追求卓越的精神。這種精神也影響了國(guó)際彩印的每一個(gè)人。在他們身上，我們充分感受到了一種對(duì)創(chuàng)新的執(zhí)著，他們將創(chuàng)新視為靈魂，勇于創(chuàng)新、勤于創(chuàng)新，將視野放置于未來(lái)，最終打造出優(yōu)秀的印刷企業(yè)。正如丁旭光所說(shuō)：“我們不能算眼前的小賬，而要算人生的總賬。”

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度對(duì) COD去除率的影響

如圖 2,圖 3所示,隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng),反應(yīng)溫度的升高,COD的去除率逐漸增加。反應(yīng)一段時(shí)間后, COD變化趨于平緩。隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng),氧化反應(yīng)進(jìn)行的更加充分,廢水中的苯胺類(lèi)等有機(jī)物被氧化,苯環(huán)斷裂生成易降解有機(jī)物,并繼續(xù)氧化生成 CO2和 H2O等小分子,從而使 COD的值下降。反應(yīng)生成的部分難降解中間產(chǎn)物無(wú)法完全氧化,導(dǎo)致變化趨緩。

提高反應(yīng)溫度有利于克服反應(yīng)能壘,提高反應(yīng)速度[6],但實(shí)際應(yīng)用中,若溫度過(guò)高,對(duì)反應(yīng)設(shè)備的要求則會(huì)提高,運(yùn)行能耗也會(huì)增加。選取反應(yīng)溫度時(shí),應(yīng)將溫度對(duì) COD去除率的影響和實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái)考慮。

圖 2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)COD去除率的影響

圖 3 反應(yīng)溫度對(duì)COD去除率的影響

2.2 原液稀釋倍數(shù)、臭氧通入量對(duì) COD去除率的影響

如圖 4,圖 5所示,隨著原液稀釋倍數(shù)、臭氧通入量的增加,COD的去除率逐漸增加。

COD的去除率隨著原液稀釋倍數(shù)的增加,開(kāi)始時(shí)明顯上升,而在濃度降低到一定程度后變化趨緩。廢水濃度越高,所消耗的O3和·OH越多。隨著廢水的稀釋,COD去除率增大,說(shuō)明溶液越稀,臭氧對(duì)其中污染物的氧化效果越好。

圖 4 原液稀釋倍數(shù)對(duì)COD去除率的影響

圖 5 臭氧通入量對(duì)COD去除率的影響

由于臭氧濃度的改變,單位時(shí)間內(nèi)通入體系的臭氧投加量隨之改變,即在有機(jī)負(fù)荷一定的條件下改變反應(yīng)過(guò)程中臭氧和有機(jī)物的投加比。在恒定的有機(jī)物條件下,隨著單位時(shí)間內(nèi)臭氧投加量的增加,反應(yīng)速率也相應(yīng)提高,因此,COD的去除率也相應(yīng)提高。

2.3 進(jìn)水 pH值對(duì)COD去除率影響

如圖 6所示,顯影廢水中 COD的去除率先下降后上升,在堿性條件下去除率較高,廢水中難以降解的物質(zhì)需與·OH等強(qiáng)氧化性物質(zhì)反應(yīng)才能被氧化,實(shí)驗(yàn)選取 pH 10.0～12.0作為本檢測(cè)方法的初始 pH值。定影廢水中 COD的去除率先上升后下降,在酸性條件下去除率較高,廢水中污染物能被臭氧直接氧化,實(shí)驗(yàn)選取 pH 4左右作為本檢測(cè)方法的初始 pH值。

COD的去除有兩條可能途徑,即臭氧直接氧化與臭氧分解產(chǎn)生的羥基自由基等氧化物的間接氧化。前者對(duì) COD的去除率主要取決于體系中的臭氧濃度,后者則取決于臭氧的分解產(chǎn)生的自由基濃度。在 pH＜4時(shí),臭氧在水溶液中的分解可以忽略不計(jì),其反應(yīng)主要是溶解臭氧分子同被處理水溶液中的還原性物質(zhì)直接反應(yīng);當(dāng) pH＞4時(shí),臭氧的分解不可忽略,在 pH值更高時(shí),臭氧主要是在OH-的催化作用下,經(jīng)一系列鏈?zhǔn)椒磻?yīng)分解成具有更高反應(yīng)活性的自由基而對(duì)還原性物質(zhì)進(jìn)行非選擇性氧化分解。

2.4 廢水綜合處理效果

通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)并考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用因素,得出臭氧氧化法處理感光廢水中 COD的優(yōu)化條件,該條件下感光廢水的處理結(jié)果見(jiàn)表 1。

圖6 進(jìn)水pH值對(duì)COD去除率的影響

表1 臭氧氧化法處理感光廢水優(yōu)化條件

3 結(jié) 論

筆者利用高壓等離子體產(chǎn)生臭氧氧化降解感光廢水,研究臭氧氧化法對(duì) COD去除效果的影響因素,得出:隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)、反應(yīng)溫度的升高、原液稀釋倍數(shù)增加、臭氧通入量的增加,感光廢水中 COD的去除率增加;隨著進(jìn)水pH值的升高,顯影廢水中 COD的去除率先下降后上升,定影廢水中COD的去除率先上升后下降。優(yōu)化條件下,COD去除率分別達(dá)到 61.6%和 72.6%。本方法設(shè)備較為簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)再現(xiàn)性好,利于集中處理,可以為感光廢水處理的工程實(shí)踐提供一定的理論依據(jù)。

[1]崔晏,李凌杰.電絮凝/活性炭吸附法處理感光廢水的研究[D].重慶:重慶大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,2005.

[2]環(huán)境保護(hù)部,國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄[J].司法業(yè)務(wù)文選,2008(29):47-48.

[3]王順,范延玉,賈長(zhǎng)青.三段接觸氧化—水解酸化工藝處理高濃度感光廢水[J].東北水利水電,2008,26(1):50-52.

[4]魯曉陽(yáng),楊民,于波,等.催化濕式氧化法預(yù)處理顯影廢水的研究[J].環(huán)境化學(xué),2007,26(2):144-147.

[5]張?zhí)旎?張學(xué)燕,劉紅艷.洗像廢水提銀及治理技術(shù)試驗(yàn)研究[J].承德民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2004(3):81-82.

[6]陳嵐.除草劑 2,4-D的 O3、O3/H2O2高級(jí)氧化技術(shù)研究[D].杭州:浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,2005.

〔責(zé)任編輯:盧 蕊〕

A study on the determ ination method for the removal of COD by ozone degradation in the treatment of development waste-water

XU Ji-cheng1,2,CHU Jin-yu2,J IANG Yan1,Y ING Yun-jun2
(1.Chemical EngineeringDepartment,Zhenjiang College,Zhenjiang 212003,China; 2.School of Environment,Jiangsu University,Zhenjiang 212013,China)

Influence factors on the removal rate of COD in the treatment of the developmentwaste-water for photographic industry by oxidation ofozone,such as reaction time,reaction temperature,dilution timesof raw water,initial pH value,and feed volume of ozone,were evaluated through exper iments.Optimal conditions were given by orthogonal experiment and economical analysis.Under the conditions the developmentwaste-waterwas treated to remove 61.6%COD,and the effluent from fixing to remove 72.6%COD.

ozone;developmentwaste-water;COD

X703.1

B

1008-8148(2010)03-0066-03

2010-03-10

鎮(zhèn)江高等專(zhuān)科學(xué)校 2010年度校級(jí)科研課題(2010053108)

徐吉成(1980—),男,江蘇鎮(zhèn)江人,講師,碩士,從事高級(jí)氧化技術(shù)的研究;儲(chǔ)金宇(1962—),男,陜西華縣人,教授,碩士生導(dǎo)師,主要從事綠色氧化研究。