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强化铁炭微电解技术在印染废水深度处理中的应用研究
作 者: 姜兴华
导 师: 刘勇健
学 校: 苏州科技学院
专 业: 环境工程
关键词: 强化铁炭微电解 印染废水 深度处理
分类号: X703
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要
铁炭微电解技术具有投资少、成本低廉、操作维护方便、工艺简单、去除效果好等优点。本文用H2O2强化的铁炭微电解技术对吴江新达印染厂A/O工艺二级生物出水进行深度处理研究。设计了升流式、铁炭固定床微电解反应器,填料为活性炭和苏州市铁路机械学校金工实习厂的废旧铁屑。在进水中加入适量的H2O2与电解产生的Fe2+形成Fenton试剂,既有效利用了微电解产生的Fe2+,又大大提高了COD的去除率;此外,铁炭微电解对色度具有非常好的去除能力,该工艺对印染废水深度处理具有较强的优势,迄今为止,铁炭微电解-Fenton试剂联合氧化技术深度处理印染废水并使之回用于印染工艺上的研究国内外尚未见报道。此研究既符合我国节能减排、废弃物资源化利用的要求,也是经济社会可持续发展的需求;而且以废旧铁屑为填料,以废治废,具有较强的创新性和较深远的经济效益和实用价值。通过研究,本文得出以下结论:1、各因素对COD去除率影响程度的大小为:pH>铁炭体积比> [H2O2] >水力停留时间;最佳反应条件:pH值为2-3,铁炭体积比为1:1,[H2O2]为3.2ml/L,水力停留时间为90min。最佳反应条件下的COD去除率可达90%以上、色度降为3、盐度为1000mg/L。2、当进水pH值太低时出水含有大量的Fe2+,当有氧气或H2O2存在时,易被氧化为Fe3+进而形成大量的Fe(OH)3絮体,堵塞填料;进水pH值过高,电极反应缓慢,COD去除率不高。当pH值为2-3时COD去除率最高。铁炭体积比过大会容易引起铁炭填料的板结,体积比为1:1去除率最高;3、H2O2加入量过少形成的Fenton试剂氧化能力较弱,而过多的H2O2会将Fe2+氧化为Fe3+,也不能发挥Fenton试剂的氧化作用;随着水力停留时间的增加,COD去除率也随之增加,超过90min后,COD去除率提高并不明显,反而会造成Fe3+和Fe2+的积累。4、周期性的曝气(20s),曝气量为0.1m3/h时,运行效果最好;H2O2—铁炭微电解反应对H2O2利用较为彻底,对COD去除率超过了单纯的H2O2或Fenton试剂与单纯的铁炭微电解对COD去除率之和。5、升流式、铁炭固定床微电解反应器最大水处理量为5L/h,反冲洗周期为12d,更换填料周期为48d。处理成本最低为1.4元/t。6、对实验数据进行了线性回归分析,得到了该技术用于印染废水深度处理的数学模型,能够直接指导生产。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-11 第一章 绪论 11-28 1.1 我国印染行业废水的现状 11-12 1.1.1 印染废水的来源 11 1.1.2 印染废水的主要成分 11-12 1.1.3 印染废水的水质及特点 12 1.2 印染废水的危害程度 12-13 1.3 染料的发色和脱色机理 13-14 1.4 印染废水处理技术的现状 14-16 1.4.1 物理方法 14-15 1.4.2 化学方法 15-16 1.4.3 生物方法 16 1.5 印染废水深度处理及回用技术的现状与发展方向 16-18 1.5.1 印染废水深度处理与回用技术的现状 16-18 1.5.2 印染废水深度处理与回用存在的问题 18 1.5.3 印染废水深度处理与回用技术的发展方向 18 1.6 铁炭微电解技术 18-26 1.6.1 铁炭微电解技术的特点 18-19 1.6.2 铁炭微电解技术的原理 19-20 1.6.3 微电解工艺的影响因素 20-21 1.6.4 铁炭微电解技术在水处理中的应用概况 21-24 1.6.5 铁炭微电解技术的发展方向 24-26 1.6.6 微电解法存在的问题及解决方案 26 1.7 本研究的目的与意义 26-28 第二章 研究的内容和方法 28-34 2.1 研究内容 28 2.2 实验材料、仪器设备及实验流程 28-34 2.2.1 实验材料 28-29 2.2.2 实验仪器设备 29 2.2.3 实验装置及流程 29-30 2.2.4 主要分析测试项目 30-34 第三章 强化铁炭微电解技术深度处理印染废水的试验研究 34-46 3.1 微电解实验装置 34 3.2 正交实验 34-36 3.2.1 正交试验设计 34-35 3.2.2 正交实验的结果分析 35-36 3.3 强化铁炭微电解深度处理印染废水动态试验研究 36-40 3.3.1 进水pH 值对COD 去除率的影响 36-37 3.3.2 铁炭体积比对 COD 去除率的影响 37 3.3.3 H_20_2加入量对COD 去除率的影响 37-38 3.3.4 水力停留时间对 COD 去除率的影响 38-39 3.3.5 验证 39-40 3.4 曝气对COD 的去除率的影响 40-41 3.5 对比实验研究 41-43 3.5.1 H_2O_2对印染废水深度处理效果 42 3.5.2 Fenton 试剂对印染废水深度处理效果 42 3.5.3 铁炭微电解法对印染废水深度处理效果 42-43 3.5.4 强化铁炭微电解法对印染废水深度处理效果 43 3.6 强化铁炭微电解深度处理印染废水机理初探 43-44 3.7 本章小结 44-46 第四章 铁元素在强化铁炭微电解深度处理印染废水中形态分析 46-53 4.1 影响废水中铁元素形态及含量的各项因素分析 46-50 4.1.1 进水pH 值的影响 46-47 4.1.2 H_2O_2的影响 47-48 4.1.3 曝气量的影响 48 4.1.4 水力停留时间的影响 48-49 4.1.5 出水中和方式的影响 49-50 4.2 电解反应前后电极形态变化 50-52 4.3 本章小结 52-53 第五章 反应器的性能研究及改进 53-59 5.1 反应器设计原理 53-54 5.1.1 固定床设计原理 53 5.1.2 升流式反应器设计原理 53-54 5.2 反应器设计 54-55 5.3 铁炭微电解反应器性能的研究 55-57 5.3.1 反应器最大水力负荷的研究 55-56 5.3.2 反应器反冲洗周期及反冲洗方式研究 56-57 5.3.3 反应器填料更换周期研究 57 5.4 反应器运行过程存在的问题及改进意见 57-58 5.5 本章小结 58-59 第六章 强化铁炭微电解深度处理印染废水回归分析研究 59-65 6.1 多元线性模型的建立 59-60 6.2 铁炭微电解深度处理印染废水模型 60-61 6.2.1 实验数据收集 60 6.2.2 铁炭微电解深度处理印染废水模型的建 60-61 6.2.3 回归系数的确定 61 6.3 模型的置信区间分析 61-63 6.4 验证 63-64 6.5 本章小结 64-65 第七章 结论 65-67 研究结论 65-67 参考文献 67-71 致谢 71-72 作者简历 72-73
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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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