化工园区综合废水深度处理及铁泥资源化研究

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1、化工园区综合废水深度处理及铁泥资源化研究第一章绪论1.1化工综合废水的基本情况1.1.1化工综合废水的随着我国工业的发展，国内涌现了大量的工业园区。在2008年，建成的各类工业园区的数量接近7000家[1]，这些工业园区中大部分是化工园区，这些化工园区常包括有机化工、造纸、染料和精细化工等化工企业。化工综合废水是化工园区内各化工企业在生产活动中产生的各种废水，废水经各化工企业预处理达到接管标准后排入园区污水处理厂进行集中处理。化工综合废水的主要[2]如下：（1）化工生产原料（2）特定生产工艺过程中排放的废水（3）生产过程中产生的副产物（4）

2、冷却水（5）生产过程中由于运输、冲洗、雨水冲刷或泄露等情况产生的废水.........1.1.2化工综合废水的特点和危害化工综合废水中含有大量有机和无机污染物，其主要污染物类型和特点[3]见表1-1。化工综合废水水质主要有以下特点[4]：（1）有毒性或难降解物质多，可生化性差。在化工综合废水中，有很多化学结构稳定的有机物，包括多环芳烃、杂环类化合物、卤代烃、有机染料、有机氰化物等[5]。由于自然界中的微生物没有能分解破坏其稳定化学结构的酶系统[6]，所以这些有机物难以被微生物降解。（2）成分复杂。化工综合废水主要集中了石油化工、印染、制药等

3、多个行业的工业废水，由于不同行业的生产原料、生产工艺过程不同，导致了化工综合废水中有机污染成分非常复杂。（3）含盐量较高。部分化工综合废水中的总含盐质量分数至少1%[7]。含盐量较高会强烈抑制生物的活性，从而影响有机物的降解，甚至会造成生物系统的崩溃。.........1.2铁碳微电解工艺铁碳微电解是基于电化学中的原电池反应。当铁和活性炭浸入作为电解质溶液的废水中时，由于铸铁屑是铁碳合金，铁的电位低为阳极，碳的电位高为阴极，形成微观电池，活性炭作为宏观阴极材料，又可组成宏观电池[23]。金属阳极（铁）被腐蚀而消耗。废水中的重金属离子可被铁还

4、原为单质或低价离子，如将汞离子还原为单质汞[25]。氧化态的有机物被还原为还原态，如偶氮化合物（-N=N-）可被零价铁还原成氨基，将大分子物质裂解为小分子，将不易降解基团转化为易降解的基团。电极反应中产生的新生态[H]具有较强的活性，能与废水中许多组分发生氧化还原作用，新生态[H]还能够破坏发色、助色基团的结构，使偶氮键破裂，大分子链断开分解成小分子物质[26,27]，[H]在和Fe2+的共同作用下将硝基化合物还原为胺基化合物，达到脱色的目的。当铁屑和颗粒碳与废水接触时，会形成一个个微小的原电池，在微小原电池周围电场的作用下，废水中的极性分

5、子、细小污染物及胶体粒子会很快完成电泳沉积过程，即带电的污染物向相反电荷的电极方向移动，并在电极周围聚积形成较大的颗粒沉淀，从而使有机物得到降解[28]。铁碳微电解填料中碳粒炭具有比表面积大和吸附能力强的特点，它对废水中的有机污染物和重金属等具有一定的吸附作用。铸铁屑是一种多孔物质，也能吸附废水中的有机污染物。在弱酸性的溶液中，铁屑巨大的比表面积表现出较强的表面活性，可以吸附多种金属离子，进而能促进重金属的去除，同时铁屑中的微碳粒也可吸附金属[29]。...........第二章实验材料与方法2.1实验材料2.1.1实验水样实验以浙江某化工

6、园区污水处理厂二级生化出水为研究对象，废水的主要水质指标如表2-1：2.1.2铁碳填料铁屑：取自上海某铸铁厂金属加工产生的刨花铁屑，呈卷曲形条状，长度为1~3cm，宽度为0.5~1cm。活性炭：购自上海某活性炭公司生产的横截面直径为2mm，长度为3~6mm的柱状活性炭。.....2.2分析测试方法化学需氧量（CODCr）是衡量水中有机物的一个相对指标，本试验采用CODCr恒温加热器加热消解重铬酸钾法测定CODCr的值。1）取20.00mL水样置于加热管中，加入0.4gHgSO4，充分振荡，使其与Cl-完全络合，消除Cl-对CODCr测定的干

7、扰；2）再准确加入10.00mL重铬酸钾标准溶液和30mLH2SO4-Ag2SO4溶液于加热管中，混匀，加入沸石数粒，插上冷凝管，在CODCr恒温加热器上加热；3）回流加热2h后取出，冷却，加3滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定。记录下硫酸亚铁铵的消耗量，通过硫酸亚铁铵的消耗量计算出水样的CODCr。水样在用GC-MS分析前，需要对水样中的有机物进行萃取富集。结合实验室的现有硬件条件，选择固相萃取作为GC-MS测定的水样预处理方式。具体操作方法如下：（1）量取500mL预先经过0.45μm微孔滤膜过滤3次需要分析的水样，加入0

8、.5g/LNa2EDTA以去除水中残留的金属离子的影响，用磷酸调节pH值至5；（2）依次加入6mL甲醇、6mL去离子水活化固相萃取小柱；（3）将水样以5mL/min的滤速通过固相