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快速Fenton反应器处理乳化液废水

  今天小编为广大用户朋友介绍的是“快速Fenton反应器处理乳化液废水”,希望对大家有所帮助。

  Fenton反应过程中产生的具有强氧化性的羟基自由基·OH,能够氧化分解废水中绝大多数有机污染物。传统Fenton法具有反应速度快,药剂来源广,使用方便等优点,广泛应用于高浓度生物难降解的有机废水处理。但是传统Fenton法在实际应用过程中存在药剂利用率低,运行成本高,含铁污泥产量大等问题。

  目前,研究人员已经提出采用新型催化剂,优化工艺参数方法,以及将Fenton与超声、微波、紫外光、臭氧等辅助技术手段相结合等改善办法。而以改变Fenton反应器结构的方式提高Fenton氧化效率的研究和应用不多。传统Fenton反应池依靠曝气和循环泵的方式进行废水与Fenton药剂的混合,混合均匀性差,混合速度慢,造成Fenton药剂局部浓度过高而产生无效分解。为保证废水处理效果,通常需要过量使用药剂,因此降低了Fenton工艺处理效率,增加了药剂使用成本,同时产生大量含铁污泥。

  Fenton反应属于快速反应,能够在较短时间内产生大量·OH。在Fenton反应初始阶段实现·OH与废水中有机物快速充分接触,是提高·OH利用率的关键。传统Fenton工艺采用的曝气或机械搅拌完成废水与Fenton药剂之间的混合只是达到了宏观上的均匀性,而·OH与废水中有机物只有达到分子级微观混合,才能实现充分有效接触。采用射流喷射器、撞击流混合器、静态混合器等低黏度液-液快速混合设备可以实现分子级微观混合。传统Fenton工艺容易出现“返混”现象,对于化学反应级数n>0的反应,返混使反应推动力下降,降低反应速度,导致反应器容积增大或反应过程的转化率降低。管式反应器可有效避免物料返混,提高反应效率。

  本研究将管式反应器应用于Fenton氧化处理废水领域,利用管道混合器将废水与过氧化氢溶液快速混合,并在管式反应器内继续完成混合及Fenton氧化反应。实验采用自制快速Fenton反应器RFR(rapidfentonreactor)装置对深圳某公司产生的高浓度有机废水进行处理,并与传统的Fenton工艺进行比较,探索各工艺参数对处理效果的影响,确定最佳工艺条件,并考察了Fenton工艺运行成本。

  实验方法:

  1)快速Fenton反应器废水处理实验:用H2SO4溶液调节废水pH值,加入一定量的硫酸亚铁,搅拌混合均匀。开启温度控制系统,设定加热温度,当反应器内水温升至设定值后,开启进水泵和H2O2加药泵。在反应器出口取样静置一段时间后,加NaOH溶液调节pH至8以上以终止反应。沉淀后取上清液用重铬酸钾法测COD值,考察反应温度、Fenton药剂投加量、反应时间及初始pH值对处理效果的影响。

  2)传统Fenton工艺废水处理单因素实验:常温条件下,取500mL乳化液废水置于1000mL烧杯中,用H2SO4溶液调节废水pH值(2、3、4、5、6),加入一定量的工业级硫酸亚铁(3、6、9、12和15g)和工业级H2O2(2、4、6、8、10、15和20mL),使用磁力搅拌器搅拌混合,定时(30、60、90、120和150min)取样测COD值。进行Fenton药剂投加量、pH值、反应时间等影响因素实验,确定最优工艺条件。

  最后通过实验得出:1)设计了一种快速Fenton反应器,利用管道混合器并借鉴管式反应器的结构特点,实现Fenton试剂和废水的快速混合,混合的均匀性提高,混合动力消耗减少。2)快速Fenton反应器处理乳化液废水的最佳工艺条件为反应温度30℃,反应时间20min,H2O2投加量116mmol·L-1,Fe2投加量10mmol·L-1,COD平均去除率可达到60%。3)在最佳条件下,快速Fenton反应器运行成本为27.24元·t-1水,比传统Fenton工艺成本降低52%,在工程应用中具有明显的成本优势。

  

 

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(责任编辑:李德鑫)
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