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芬顿氧化深度处理餐厨垃圾厌氧消化废水

  餐厨垃圾厌氧消化废水具有高有机物、高氨氮、水质成分复杂特性,因此采用常规的生化+MBR处理工艺难以达到更高的排放标准(GB8978-1996污水综合排放标准一级标准)。随着垃圾分类的要求越来越严格以及无废城市的推进,废水处理的排放标准必然会更加严苛,但是目前对餐厨垃圾厌氧消化废水深度处理研究较少,有学者采用臭氧氧化处理MBR出水,但也难以达到直排标准,因此急需一种适宜的餐厨垃圾厌氧消化废水的深度处理技术。芬顿处理技术是一种高级氧化技术,在废水预处理及深度处理中均是很常见的工艺,也是目前发展比较成熟的工艺,芬顿反应产生的·OH自由基,具有很高的氧化还原电位,其氧化能力仅次于氟,因此芬顿氧化适用于多种难降解废水的处理,具有反应速度快、易于操作等多种优点。本研究采用芬顿氧化技术处理餐厨垃圾厌氧消化废水超滤出水,通过单因素实验确定最佳pH值、双氧水及硫酸亚铁的用量对CODCr去除的影响。对现有餐厨垃圾厌氧消化废水的提标改造具有一定的参考意义。

  一、实验

  1.1 主要试剂及仪器

  实验试剂:双氧水、七水硫酸亚铁、重铬酸钾、浓硫酸、硫酸汞、氢氧化钠、硫酸银,以上试剂均为分析纯,PAC、PAM试剂均为工业级。实验仪器:pH酸度计,COD消解仪,电子分析天平,水浴锅。

  1.2 水质检测方法

  本实验中餐厨垃圾厌氧消化废水超滤出水的CODCr分析方法严格按照国家行业标准HJ/T399-2007进行分析。

  1.3 实验方法

  取1000mL超滤出水水样于烧杯中,用硫酸调节废水的pH值,投加一定量的七水硫酸亚铁溶液及双氧水,置于水浴锅中进行静态实验。反应一定时间后调节废水pH值至8.0,进行混凝沉淀处理,取上清液分析水样的CODCr。

  1.4 实验用水

  本次实验用水为重庆市某餐厨垃圾处理厂废水处理超滤出水,其具体水质及分析方法见表1。

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  二、结果与讨论

  2.1 初始pH值对CODCr去除的影响

  考察初始pH值对废水CODCr去除的影响。将1000mL废水的pH分别调至2.5,3.0,3.5,4.0,4.5,加入2mL质量浓度为10%的七水合硫酸亚铁和0.6mL双氧水,反应90min后,加入30%氢氧化钠溶液将废水的pH调至8.0、再加入2mL质量浓度为10%的PAC溶液、1mL质量浓度为0.2%PAM溶液,经充分搅拌后静置2h后,取其上清液测CODCr。其结果见图1。

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  由图1可以看出,随着初始pH值得升高,废水CODCr的去除率先升高后降低,CODCr的去除率在pH为3.5时达到最大值32.63%,当pH值低于2.5时,因废水酸性较强,不利于废水中·OH的生产,因此CODCr的去除率较低。当pH值为4.0时,废水碱性较强,Fe2+在短时间内转化为Fe3+,与双氧水反应产生的·OH减少,因此CODCr的去除率较低。因此,本工艺芬顿反应最佳pH为3.5。

  2.2 双氧水用量对CODCr去除的影响

  考察双氧水用量对废水CODCr去除的影响。将1000mL废水的pH调至3.5,控制双氧水的投加量分别为0.4mL、0.6mL、0.8mL、1.0mL、1.2mL,加入2mL质量浓度为10%的七水合硫酸亚铁,反应90min后,加入30%氢氧化钠溶液将废水的pH调至8.0、再加入2mL质量浓度为10%的PAC溶液、1mL质量浓度为0.2%PAM溶液,经充分搅拌后静置2h后,取其上清液测CODCr。其结果见图2。

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  由图2可以看出,随着双氧水用量的增加,废水CODCr的去除率先逐渐升高,当双氧水用量为1.2mL/L时,CODCr的去除率达到最大值42.81%。这主要因为随着双氧水投加量的增加,废水中产生的·OH也随着增加,有机物被分解的量也逐渐增多,CODCr去除率持续升高。但当双氧水投加量为0.8mL/L时,CODCr去除率的增加率明显减缓,随着双氧水投加量的继续增加,CODCr去除率增加并不明显,综合考虑运行成本,因此,本工艺芬顿反应双氧水最佳投加量为0.8mL/L。

  2.3 硫酸亚铁用量对CODCr去除的影响

  考察七水硫酸亚铁用量对废水CODCr去除的影响。将1000mL废水的pH调至3.5,控制质量浓度为10%的七水硫酸亚铁的投加量分别为2mL、4mL、6mL、8mL、10mL,加入0.8mL双氧水,反应90min后,加入30%氢氧化钠溶液将废水的pH调至8.0、再加入2mL质量浓度为10%的PAC溶液、1mL质量浓度为0.2%PAM溶液,经充分搅拌后静置2h后,取其上清液测CODCr。其结果见图3。

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  由图3可以看出,随着七水硫酸亚铁用量的增加,废水CODCr的去除率先逐渐升高,当七水硫酸亚铁投加量为10mL/L时,CODCr的去除率达到最大值53.29%,这主要因为随着七水硫酸亚铁投加量的增加,溶解在废水中额Fe2+逐渐增多,生成·OH的量逐渐增加,有机物被分解的量也逐渐增多,CODCr去除率持续升高。但当七水硫酸亚铁投加量为4mL/L时,CODCr去除率的增加率明显减缓,随着七水硫酸亚铁投加量的增加,CODCr去除率增加并不明显,综合考虑运行成本,因此,本工艺芬顿反应质量浓度为10%的七水硫酸亚铁最佳投加量为4mL/L。

  三、结论

  (1)采用芬顿氧化技术深度处理餐厨垃圾厌氧消化废水,对CODCr有明显的去除效果,对现有餐厨垃圾厌氧消化废水处理的提标改造有一定参考意义。

  (2)芬顿氧化技术深度处理餐厨垃圾厌氧消化废水的最佳条件为:初始pH值为3.5,双氧水投加量为0.8mL/L,七水硫酸亚铁投加量为4mL/L,反应90min,废水CODCr去除率可达到53.29%。极大的提高的废水的可生化性。(>

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