铁炭微电解―絮凝技术处理石化RO浓水的研究.doc

1、1铁炭微电解絮凝技术处理石化 RO 浓水的研究摘要：采用铁炭微电解-絮凝技术处理石化 RO 浓水，通过单因素实验探讨反应时间、初始 pH、中间加酸量、絮凝阶段 PAC 以及 PAM 加入量等对处理效果的影响，最终确定 RO 浓水处理效果最好时的反应条件为：反应时间 60min，中间加酸量 1.5mL?L-1，初始 pH 为 3，PAC 加入量为100mg/L，PAM 加入量为 2mg/L。此条件下处理后出水 CODCr 去除率为59.1%，出水 CODCr 为 45mg/L。 关键词：铁碳微电解 RO 浓水 CODCr 去除率 0 引言 目前，炼油污水经过隔油、浮选、生化等处理后再采用反渗透（

2、RO）工艺进行回用，回用过程难处理的 RO 浓水，其中含有大量的溶解性固体和约 110mg/L 的 CODCr，直接排放会对环境产生不利影响。 目前，国内外没有有效的方法处理 RO 浓水，本文采用铁碳微电解-絮凝技术对 RO 浓水进行处理，旨在通过铁炭微电解使污染物进行分解，然后采用絮凝进一步处理，从而使污水达到排放标准要求。 1 实验方法及步骤 1.1 实验方法 从铁炭微电解和絮凝主要影响因素出发，采用单因素实验法，研究初始 pH 值、反应时间、中间加酸量、PAC 加入量、PAM 加入量 5 个因素对实验结果的影响。 21.2 实验步骤 1.2.1 铁碳微电解：实验每次处理水样为 500mL

3、，用浓硫酸调反应初始 pH 值，加入一定量的铁炭颗粒并用相同型号的曝气装置曝气处理相应时间，为考察铁炭微电解过程中 pH 值对处理效果的影响，均匀加入一定量的质量分数为 98%的浓硫酸。 1.2.2 将 Fe2+变为 Fe3+，避免 Fe2+对 CODCr 测定的影响：反应结束后将水样转移出来，用 NaOH 调节 pH 到 8 左右；放入曝气头曝气，并随时测定 pH 且加 NaOH 保持 pH 为 8 左右，直到溶液由绿色变为砖红色（20min 左右）停止曝气。 1.2.3 絮凝：将溶液放到电动搅拌器下搅拌，初始搅拌方式为快速（100r/min）搅拌，加入定量 PAC 反应，再加入磁粉（1g/

4、100mL 废水）反应、最后加入定量助凝剂 PAM，加入助凝剂后再慢速搅拌（40r/min） ，静置沉淀，取上清液测 CODCr 值。 2 结果与分析 2.1 反应时间对 CODCr 去除率的影响 以曝气时间为横坐标，以 CODCr 去除率为纵坐标绘制图 1 反应时间与 CODCr 去除率的关系图。 由图 1 看出，铁碳微电解时间在 20 至 60 分钟时，随着反应时间的增加，CODCr 去除率呈增高趋势，60 分钟之后反应时间增加 CODCr 去除率趋于平稳。因为反应时间加长，铁炭和废水接触时间延长，从而使得溶液中的各种反应进行得更加充分，使铁屑、炭更好发挥自己的作用，提高了 CODCr 的

5、去除率。当实验时间过长，铁炭微电解的电解和吸附作3用达到平衡，从而使 CODCr 去除率趋于平稳。从经济方面考虑，确定反应的适宜时间为 60min。 2.2 初始 pH 值对 CODCr 去除率的影响 以初始 pH 值为横坐标，以 CODCr 去除率为纵坐标，绘制图 2 初始 pH值与 CODCr 去除率的关系图。 由图 2 可以看出，随着废水初始 pH 值的升高，CODCr 去除率先呈上升趋势然后呈递减趋势，当 pH 值低于 3 时，虽然低 pH 能提高氧的电极电位，加大微电解的电位差，促进电极反应，但过低的 pH 值会改变产物的存在形式，如破坏反应后生成的絮体，而产生有色的 Fe2+使处理

6、效果变差，而且导致铁的消耗量大，产生的铁泥也多，增加处理费用；当 pH值等于 3 时，处理效果最好。在 pH 值为 3 的酸性废水环境中，阴极发生的反应为：2H+2e2HH2，电极反应产生的新生态H能与废水中的有机物发生氧化还原反应，能够破坏有机物的基团甚至使其断链，从而提高 CODCr 去除率；中性或碱性环境下，阴极发生的反应为O2+2H2O+4e4OH-，不能生成H。所以，铁炭微电解对废水的处理效果较差。故确定反应的最佳效果较差，故确定反应的最佳 pH 值为 3。 2.3 中间加酸量对 CODCr 去除率的影响 以中间加酸量为横坐标，以 CODCr 去除率为纵坐标，绘制图 3 中间加酸量与

7、 CODCr 去除率的关系图。 由图 3 可以看出，随着加酸量的增加，CODCr 去除率呈上升趋势，当加酸量达到 1.5mL?L-1 时 CODCr 去除率达到最大值。铁炭微电解在处理污水的过程中会发生 2H+2e2HH2 反应，消耗了 H+，为了保证反应4的酸性环境在反应过程中补加硫酸。当中间加酸量为 0-1.5 mL?L-1 时，随着中间加酸量的增加 CODCr 去除率增大，这是因为补加的硫酸不能够满足反应体系对氢离子的消耗；当加酸量为 1.5mL?L-1，反应系统 pH 能够保持在 3 左右，CODCr 去除效果最好；当中间加酸量大于 1.5mL?L-1 时，CODCr 去除效果下降，这

8、是因为过低的 pH 值会改变产物的存在形式，如破坏反应后生成的絮体，而产生有色的 Fe2+使处理效果变差。综上所述，采用铁炭微电解处理 RO 浓水的最佳中间加酸量为 1.5mg/l。 2.4 PAC 加入量对 CODCr 去除率的影响 以 PAC 加入量为横坐标，以 CODCr 去除率为纵坐标，绘制图 4PAC 加入量与 CODCr 去除率的关系图。 由图 4 可以看出，当 PAC 加入量小于 100mg/L 时，随着 PAC 加入量增大，CODCr 去除率增大；当 PAC 加入量为 100mg/L 时 CODCr 去除率最高，并且絮体较大，沉降时间短，上清液很清；但当 PAC 加入量大于 1

9、00mg/L时，CODCr 去除率明显降低，这是因为加入过量的 PAC 后，水体经电中和后剩余的羟基基团较少，后续的水解反应受到抑制，导致 CODCr 的去除率增加缓慢甚至下降。所以 PAC 的最佳加入量为 100mg/L。 2.5 PAM 加入量对 CODCr 去除率的影响 以 PAM 加入量为横坐标，以 CODCr 去除率为纵坐标，绘制图 5 PAM加入量与 CODCr 去除率的关系图。 由图 5 可以看出，随着 PAM 加入量的增加，CODCr 去除率增大，当PAM 加入量为 2mg/L 时，CODCr 去除率达到最大，当 PAM 加入量继续增加时，CODCr 去除率反而减小。这是因为

10、PAM 自身也是一种高分子有机物，5当 PAM 过量后处理效果反而变差，引起新的污染。所以 PAM 加入量在2mg/L 时最佳。 2.6 最优条件的验证 根据实验结果分析可得出铁炭微电解-絮凝处理 RO 浓水的最佳处理条件组合为反应时间为 60min，初始 pH 值为 3，中间加酸量为 1.5mL?L-1，PAC 加入量为 100mg/L，PAM 加入量为 2mg/L，进一步实验验证以上反应条件的处理结果，通过实验得出，RO 浓水 CODCr 值由 110mg/L 降为45mg/L，CODCr 去除率达到了 59.1%。 3 结论 利用铁炭微电解-絮凝技术处理石化 RO 废水，在技术上是可行的，CODCr 可由 110mg/L 降到 45mg/L。 参考文献： 1孙乐，张惊宇，洁白.石油炼制业污染防治与清洁生产J.内蒙古环境科学，2009，21（1）：46-49. 2吴连成，郑斐.反渗透浓水排放与利用研究J.生态环境，2011，26（1）：65-66. 3王延涛.反渗透浓缩液处理与渗透冲洗研究D.上海：上海交通大学，2009.