發(fā)布時間：2017-05-11 20:13

  本文關鍵詞：高濃度煤化工廢水的處理新技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：煤化工廢水有機污染物種類多,COD高,嚴重污染水源生態(tài)環(huán)境,對人類、動植物的健康也造成一定威脅。因其具有高濃度難降解的特性,用單一的處理方法,往往難以達到國家排放標準,所以經常需要在深度處理之前先對其進行預處理。而且某些處理方法雖然效果好,但經濟成本高,不適合大規(guī)模運用到實際生產中。因此探索一種經濟實用且效果明顯的處理煤化工廢水的方法,不僅可以解決當前煤化工廢水難以達標的問題,而且對于保護人類水環(huán)境,促進水資源可持續(xù)發(fā)展具有非常廣泛的生態(tài)和經濟意義。本文以北京某煤化工工廠的煤化工廢水為研究對象,主要研究內容有：(1)對煤化工廢水的來源、特點以及處理現(xiàn)狀進行了介紹；針對所選煤化工廢水采用適合的處理方法,并對其方法進行了現(xiàn)狀研究。(2)針對煤化工廢水高濃度難降解的特性,選用酸化+復合絮凝法對廢水進行預處理。將煤化工廢水進行過濾,探索酸化沉降的最佳條件,選取聚合硫酸鐵(PFS)、聚合氯化鋁(PAC)和明礬(KA1(SO4)2·12H2O)三種絮凝劑分別和助凝劑聚丙烯酰胺(PAM)復配處理煤化工廢水,從而確定最佳預處理方案。(3)由于煤化工廢水預處理后一些難降解物質仍存在,出水水質難以達標,選用DSA電化學法對其進行深度處理。從實驗室四種DSA電極(Ti/TiO2-Ta2O5-IrO2-SnO2、 Ti/TiO2-IrO2-RuO2-SnO2、Ti/TiO2-Ta2O5-IrO2、Ti/TiO2-IrO2-RuO2)中篩選出最佳DSA陽極,以鈦板為陰極,在電解單因素實驗基礎上進行正交試驗,得出正交試驗的最優(yōu)組合。為了優(yōu)化實驗結果,在正交試驗最佳條件下進行了極板排列研究,從中篩選出最佳處理效果所對應的極板排列方式,用該極板排列方式對預處理后的煤化工廢水進行電化學法深度處理。(4)對確定的酸化復合絮凝+DSA電化學法處理煤化工廢水的技術工藝進行成本可行性分析和降解機理的研究。通過對實驗結果進行研究分析,得出主要結論：(1)對煤化工廢水預處理時：單獨使用無機絮凝劑的條件下,PFS的絮凝效果要比PAC和明礬好；無機和有機絮凝劑復配的條件下,PFS+PAM的復配絮凝效果要強于PAC+PAM、明礬+PAM和任何絮凝劑單獨使用的效果。(2)煤化工廢水的最佳預處理方案：過濾廢水,pH=3酸化后沉降再次過濾；調節(jié)pH=8且PFS和PAlM的復配比為50：1,此種情況下廢水COD、氨氮、揮發(fā)酚和色度的去除率分別達到了77.83%、83.70%、69.01%和95.71%。(3)對煤化工廢水進行深度處理,通過單因素實驗篩選出最佳DSA陽極為Ti/TiO2-Ta2O5-IrO2-SnO2電極,并對極板間距、電壓、電解質NaCl、pH值、電解時間對煤化工廢水的深度處理做了研究,得到單因素最佳實驗參數(shù)；在單因素實驗基礎上,挑選部分有代表性的因素做正交試驗,各主要因素對COD去除率的影響主次順序為電壓電解時間pH電解質NaCl添加量。正交試驗的最佳實驗參數(shù)：在選定催化陽極Ti/TiO2-Ta2O5-IrO2-SnO2和最佳極板間距1cm前提下,電壓5.5V、電解質NaCl添加量2gL、pH為6、電解時間3h。(4)為了優(yōu)化實驗效果,在深度處理正交試驗的最佳實驗參數(shù)條件下,研究了極板排列方式對煤化工深度處理的影響效果,得出DSA電催化氧化法深度處理煤化工廢水的最佳極板排列方式為復極性極板排列,試驗條件為：Ti/TiO2-Ta2O5-IrO2-SnO2陽極與電源正極相連,鈦陰極與負極相連,中間排列Ti/TiO2-Ta2O5-IrO2一個電極的復極式極板排列方式。對預處理后的煤化工廢水用該最佳深度處理方案處理后,COD、氨氮、揮發(fā)酚和色度去除率分別達到98.41%、99.64%、99.85%和99.57%,分別達到污水綜合排放標準GB8978-1996三級、二級、三級和一級排放標準。(5)選用的最佳處理方案中,煤化工廢水預處理方案酸化-復合絮凝法經濟成本低,僅為1.4903元／噸廢水,工藝經濟實用,降低了后續(xù)深度處理的負荷。預處理中酸化法破壞了廢水中一些極其穩(wěn)定的有機污染物,破乳除油；而復合絮凝的PFS能提供大量的多羥基絡合離子,且PAM與PFS聯(lián)用使絮體迅速凝結變大,加速其沉淀,增強凈化效果；深度處理方案DSA電化學法能耗較低,為0.0281 kW · h/g,經濟成本為62.61元／噸廢水,工藝經濟實用,為實際生產提供了很好的參考價值。深度處理主要通過DSA電極的間接氧化作用,而復極式極板排列增加了電極有效比表面積,增強了電子躍遷。本課題運用酸化絮凝-DSA電化學法新技術工藝處理煤化工廢水,處理成本較低,可操作性強,工藝實用,為實際生產提供了很好的參考價值。
【關鍵詞】：煤化工廢水 酸化法 復合絮凝 DSA電極 極板排列
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X784
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-28
• 1.1 研究背景與意義12-13
• 1.2 煤化工廢水的來源13-14
• 1.3 煤化工廢水的特點14
• 1.4 煤化工廢水的處理研究現(xiàn)狀14-20
• 1.4.1 物化預處理15-17
• 1.4.2 級生化處理17-18
• 1.4.3 深度處理18-20
• 1.5 酸化法處理廢水的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.5.1 酸化法機理簡介20-21
• 1.5.2 酸化法在廢水處理的應用21
• 1.6 化學絮凝法處理廢水的研究現(xiàn)狀21-24
• 1.6.1 化學絮凝劑的分類22
• 1.6.2 化學絮凝法機理簡介22-23
• 1.6.3 化學絮凝法在廢水處理中的應用23-24
• 1.7 DSA電化學法處理廢水的研究現(xiàn)狀24-25
• 1.7.1 電化學法氧化機理24-25
• 1.7.2 DSA電化學法在廢水處理中的應用25
• 1.8 研究課題的學術思路25-26
• 1.9 研究課題的主要內容26-28
• 2 實驗材料與方法28-34
• 2.1 實驗藥品28-29
• 2.2 實驗儀器29
• 2.3 實驗分析項目及方法29-34
• 2.3.1 COD測定29-30
• 2.3.2 氨氮測定30-31
• 2.3.3 揮發(fā)酚測定31-32
• 2.3.4 色度測定32-33
• 2.3.5 pH值測定33-34
• 3 酸化-復合絮凝法預處理煤化工廢水34-46
• 3.1 實驗原水水質指標34-35
• 3.2 主要試劑35
• 3.3 實驗方法及分析35
• 3.4 實驗結果與討論35-45
• 3.4.1 過濾預處理35-36
• 3.4.2 酸化預處理36
• 3.4.3 最佳混凝劑選擇36-39
• 3.4.4 復合絮凝法對處理效果的影響39-43
• 3.4.5 酸化和復合絮凝順序研究43-44
• 3.4.6 酸化后復合絮凝和直接復合絮凝的比較44-45
• 3.4.7 最佳條件下復合絮凝處理的效果45
• 3.5 本章小節(jié)45-46
• 4 DSA電化學法深度處理煤化工廢水46-60
• 4.1 實驗廢水水質指標46
• 4.2 主要試劑46-47
• 4.3 實驗方法及分析47-48
• 4.4 實驗結果與討論48-54
• 4.4.1 最佳DSA陽極確定48-49
• 4.4.2 極板間距對降解效果的影響49-50
• 4.4.3 電壓對降解效果的影響50-51
• 4.4.4 電解質NaCl對降解效果的影響51-52
• 4.4.5 pH對降解效果的影響52-53
• 4.4.6 電解時間對降解效果的影響53-54
• 4.5 正交試驗優(yōu)化54-55
• 4.6 極板排列優(yōu)化55-58
• 4.7 深度處理后廢水中余氯達標情況58
• 4.8 最佳條件下深度處理的效果58-59
• 4.9 本章總結59-60
• 5 煤化工廢水的處理優(yōu)化工藝的可行性和成本分析60-63
• 5.1 煤化工廢水的處理優(yōu)化工藝總結60
• 5.2 可行性分析60
• 5.3 成本分析60-63
• 5.3.1 預處理成本60-61
• 5.3.2 電解成本61-62
• 5.3.3 總成本62-63
• 6 機理探討和分析63-70
• 6.1 酸化法處理機理探討和分析63-64
• 6.1.1 酸化法基本原理63
• 6.1.2 結合煤化工廢水的酸化法機理分析63-64
• 6.2 復合絮凝法處理機理探討和分析64-66
• 6.2.1 復合絮凝法基本原理64-65
• 6.2.2 結合煤化工廢水的復合絮凝沉淀機理分析65-66
• 6.3 DSA電化學氧化機理分析66-70
• 6.3.1 電化學水處理分析66-67
• 6.3.2 結合煤化工廢水的DSA電化學降解機理67-70
• 7 結論與建議70-72
• 7.1 結論70-71
• 7.2 建議71-72
• 參考文獻72-80
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果80-81
• 致謝81-82

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