淮安前处理废水处理设备工程方案

淮安前处理废水处理设备工程方案

次污染问题，无法实现对电镀废水有效的治理。基于此，本文开展腐植酸树脂在电镀废水中重金属离子吸附中的应用研究。

1、电镀废水中重金属离子吸附方法设计

1.1 试剂与设备选择

在对电镀废水当中的重金属离子进行吸附时，为了达到更加良好的吸附效果，本文在对试剂和设备进行选择时，首先需要明确以下几点原则：第一，所选择的试剂或设备其成本不得超过电镀工艺本身的价值，并且做到满足吸附的经济效益；第二，在选择设备和试剂时不可选择会对周围环境造成二次污染的实际或设备。

基于上述两点原则，本文选择的试剂包括：腐植酸树脂原料；氯化氢（HCl）溶液；醋酸钙（C4H6CaO4）溶液；选用铜离子Cu2+、锌离子Zn2-和铬离子Gr3+溶液作为本文吸附方法中的储备液，在使用过程中需将其稀释至相应的浓度；吸附过程中所使用的所有水溶液均为蒸馏水。吸附过程中所需的仪器设备包括IES16-1852型电动搅拌机，该型号电动搅拌机电源为AC220V±10%；搅拌功率为55W；搅拌转速为50~1200r/min，用于对各种试剂溶液进行搅拌。其次，选用pHS-125C47型号酸度计，该型号酸度计级别为0.1级；测量参数包括pH值和mV；分辨率为0.001pH/1mV；稳定性为（±0.03pH±1个字）/3h；尺寸为125mm×55mm×0.2mm，主要用于对溶液的酸碱度进行测量。最后选择SF-1652型号超级数显恒温设备，该型号恒温设备温度范围在-25~100℃范围之间；温度波动度为±0.005~±0.03℃；控制方式是采用无氟制冷技术完成。

1.2 基于腐植酸树脂的吸附柱制备

在完成对试剂与设备的选择后，还需要对基于腐植酸树脂完成对吸附柱的制备。首先，称取一定量粒径为0.2mm的泥炭，将其放入在洁净的反应容器当中，再加入适量氢离子浓度指数较低的造纸废液，在加入的过程中应当控制泥炭与酸性造纸溶液之间的质量比值为4∶2，再加入适量的清水，利用IES16-1852型电动搅拌机对其进行搅拌，直到充分融合后停止。在1×1的刮板上，完成其造粒成型操作，并将其放置在温度为280℃的环境中充分加热50~90min。完成加热后，待其冷却，将上述选用的1.5mol/L氯化氢（HCl）溶液作为侵入液将上述制备产物浸取2.5h，再利用清水对其进行清洗，直到制备的产物当中没有氯离子为止，并将其放入在100℃的烘箱当中进行烘干，得到的产物即为腐植酸树脂吸附试剂。

为确保最终吸附效果，还需要对吸附柱进行制备，将通过本文上述操作制备的腐植酸树脂吸附试剂放置在盛有清水的容器当中，并让水面浸没腐植酸树脂吸附试剂，每隔25min进行一次搅拌，将其浸泡一天使腐植酸树脂吸附试剂当中的气泡被充分去除后，将两根有机玻璃柱内注入一般体系自来水，并将其放入到腐植酸树脂吸附试剂当中，始终保持水面超过腐植酸树脂吸附试剂面，以此完成对吸附柱的制备。

1.3 电镀废水中重金属离子动态吸附

根据上述操作完成前期的准备后，最后对电镀废水中重金属离子进行动态吸附。在温度为25℃的环境下，将含有重金属离子的电镀废水溶液逆流通入到本文上述植被的吸附柱当中，并利用动态法完成腐植酸树脂的吸附。在吸附过程中，需要控制其过滤速度控制在2.5mL/min，并保证溶液的氢离子浓度指数适中保持在4.0~4.5范围以内。

由于在实际操作的过程中，受到周围环境以及吸附过程中本身产生的热量影响，吸附柱的温度会呈现出一定的上升趋势，加之动态平衡的原因，会造成最终动态吸附量与预期相比下降的问题。因此，针对这一问题，在具体进行电镀废水中重金属离子吸附的过程中还需要将整个吸附过程放入到本文上述选用的SF-1652型号超级数显恒温设备当中，以此确保其温度始终保持不变，增加动态吸附量，实现对电镀废水中重金属离子的高效吸附。

2、对比实验

本文通过上述论述完成对基于腐植酸树脂的电镀废水中重金属离子吸附方法理论设计，为进一步验证该方法在实践应用中的效果，将其与传统吸附方法进行对比，开展如下对比实验。

选用某电镀工艺厂在生产过程中产生的废水作为实验对象，废水当中含有大量的铅离子Pb2+、镍离子Ni2+、锌离子Zn2-和铬离子Gr3+，分别利用本文提出的吸附方法和传统吸附方法对该废水当中的不同重金属离子进行吸附。为确保实验结果的客观性，两种吸附方法除了本文上述论述内容涉及的相关环节有所差异外，其余操作均保持一致，并将两种吸附方法均放置在SF1652型号超级数显恒温设备当中，完成吸附操作。表1为铜离子Cu2+、锌离子Zn2-和铬离子Gr3+等重金属离子在电镀废水当中的初始浓度对应表。

近年来，由于工业化发展的速度较快，致使工业企业的污水排放量剧增，造成的环境污染问题越来越严重。在工业生产排放的废水中，有机废水的浓度较高、成分繁杂，且具有难降解、含毒性物质等特征。因此，传统的污水处理技术已无法满足当今的污水处理要求，所以，有效处理此类工业废水已成为当务之急。目前，先进的高级氧化法处理效果好、反应速度快、二次污染概率小且适用范围广。因此，该技术已逐步应用于各种工业废水处理工艺中 。

该技术按反应原理划分可分为臭氧氧化、光化学氧化、催化湿式氧化、电化学氧化、芬顿氧化等。本文对这几种高级氧化技术的反应原理和特性都进行了概括，期望能给相关研究人员和工程技术人员提供一定借鉴。

该技术主要是从传统化学氧化法的基础上发展出来，也是一种新型的工艺技术。该技术主要是利用化学活性较强的羟基自由基和水体的某些高分子有机物质进行化学反应，再将有机物质加以处理，从而高效地溶解水体的有机物质，达到了良好的效果。需要注意的是，在研发过程中，要注重细节管理、提高生产效率、进一步优化工艺参数等方式，以此研制出具备全新高效催化特性的催化剂和电极等反应流程；还要注重在实际操作过程中完善各种工艺技术，以及认真研讨各种先进氧化工艺技术与其他水处理技术相结合的应用，进而提升氧化速度和效率。同时，在实施过程中，要强化质量管理，注意联系设计和实施；且要认真分析工程细节，并整合运用其他生物处理技术和深度处理工艺等方式，以此提高工业废水的处理效果，实现污染物，从根本上缓解水污染等问题。

1、高级氧化法处理废水的研究进展

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1.1 臭氧氧化

（1）臭氧氧化按照对污染物和臭氧的化学反应方式的不同，可分成二类。一类是用臭氧直接和有机化合物反应，一般称为臭氧直接反应；另一类是臭氧先经过分解形成羟基自由基，再通过羟基自由基和有机产物进行直接化学反应，一般称为臭氧发生器间接化学反应。

在实际应用中，与臭氧的直接反应通常是通过打破有机物的双键结合，将大分子有机质转变为小分子，但总体氧化程度并不高，而破碎成小分子的有机物具备了较大的可生化性。臭氧直接氧化是由于其选择能力较强、化学反应速度慢、以及对污染物的全面净化难度较大等特点，但可以对工业废水进行预处理，以此提高废水的B/C比。

而臭氧的间接处理化学反应基本原理为：臭氧在水体内先溶解形成羟基自由基（OH），然后羟基自由基再去氧化有机物。该方法一般不具备化学选择性，但由于反应速度快、氧化程度高、污水处理效率好等优点，在工业废水处理中取得了较普遍的运用。在臭氧处理间接化学反应中，臭氧在水体形成羟基自由基主要采用两种路径：①在碱性条件下，臭氧迅速溶解形成羟基自由基，且在紫外线光的影响下，臭氧形成羟基自由基；②在各种金属催化的影响下，臭氧形成羟基自由基。国内学者对催化剂展开研究，以负载式为催化剂，对臭氧化合物在强催化作用下氧化对水溶性元素腐殖酸的影响开展了深入研究，结果显示，利用二氧化物能够增加对臭氧的氧化效果，其效果增加到了29.1%，而最终的腐植酸氧化物去除率更高达84.9%。此外，国外学者深入研究了钛氧化物用作催化剂对强催化反应的影响，实验表明二氧化锰可以增强臭氧的氧化能力。另外，有学者将纳米β-MnO2添加在臭氧氧化试验中，试验结果表明，将纳米β-MnO2用作催化时，能明显提高对臭氧的氧化效果，并通过进一步的试验，达到了对纳米粉体催化的高效处理。还有研究表明，将臭氧氧化法和其他生物氧化技术相结合，不但能够改善废水处理过程中的生物氧化速率和效果，还能够解决单纯采用臭氧氧化法快速降解有机污染物。

（2）臭氧-过氧化氢协同氧化法，其基本原理是利用臭氧与双氧水的催化作用形成双羟基自由基。该方法具备了不需要处理杂质的优势。在实际应用中，该方法最先应用于水体环境较大的工作场景中，如给水工艺，后来又逐步应用于处理高浓度的工业废水。而臭氧-活性炭的综合技术能提高臭氧氧化的效率，同时，在施工使用中，活性炭的一次利用时间也能够提高，且减少了设备投入和运营的费用。同样臭氧和紫外共同氧化法在处理汽车废气中的配合物质、高氧含量有机物及其他氯代有机物等方面的效果比较好。此外，有国内学者应用超声波臭氧氧化法处理（PVA）工业废水，以及应用膜接触臭氧氧化法和超滤技术相结合的方式处理印染工业废水及二级生化出水等。其结果显示，臭氧氧化法和其他工艺技术联用具有低耗能、高效，在工业废水的深度处理中有着很大的*性；而劣势则体现在臭氧发生器效率低下，反应条件对反应结果的影响较大，最终地处理工艺条件也难以确定，且操作成本较高。目前，臭氧-氧联氧化技术正在研究阶段，该技术主要应用于低强度、难降解废物的处置和性质相对简单的工业废水，即便如此该技术在废水处理领域还是有着广泛的应用前景。

1.2 光化学氧化

光化学法的基本原理是：金属氧化物可在太阳光条件下形成羟基自由基，以此实现对有机合成污染物的分解。该方法主要包括光激发氧化和光催化氧化。光激氧化法是利用紫外线照射来提高氧化剂的氧化力，促使氧化剂中产生氧化力较强的阳离子自由基和羟基自由基等化合物。光催化法是指在水处理液中加入适量的光催化剂，使其在紫外线的辐射下形成羟基自由基，是利用羟基自由基的强氧化作用来处理有机废水。在实际应用中，TiO2是光催化氧化方法中使用的重要催化剂。例如，在毛竹活性炭上添加纳米TiO2，通过对活性炭上添加的纳米TiO二和微波技术协同处理技术，可对制药工业废水开展光催化技术的降解效果研究。试验结果显示，经光催化技术处理后的工业废水，其脱色效率和COD去除率分别达到了95.1%和91.6%以上。不过，由于钛白的光带隙能（3.2 EV）对更多的光生载流子的利用率很高，制约了TiO2催化剂的深入研发与使用，所以，研制新型的光催化剂是目前光催化氧化法研发的重点课题。