臭氧氧化法处理感光废水中COD的研究

徐吉成,储金宇,蒋 艳,尹云军

(1.镇江高等专科学校化工系,江苏镇江 212003;2.江苏大学环境学院,江苏镇江 212013)

臭氧氧化法处理感光废水中COD的研究

徐吉成1,2,储金宇2,蒋 艳1,尹云军2

(1.镇江高等专科学校化工系,江苏镇江 212003;2.江苏大学环境学院,江苏镇江 212013)

考察臭氧氧化法处理感光废水过程中反应时间、反应温度、原水稀释倍数、初始 pH值、臭氧通入量等因素对 COD去除率的影响。在优化条件下,显影废水中 COD去除率为 61.6%、定影废水中 COD去除率为 72.6%。

臭氧;感光废水;COD

0 引 言

感光废水主要是由胶片印刷厂、照片洗印单位以及医院 X光显影过程中排出的废水,在工业废水中占有一定比例,其成分复杂、色度深、水质变化较大,对周围水源造成的污染十分严重[1],主要包括显影废水和定影废水,所含物质因具有极强的环境负面效应而被列入《国家危险废物名录》[2]。国内主要针对感光废水的提银工艺进行了大量的研究,而对提银后感光废水的处理并未形成成熟的处理工艺及设备。大多数感光废水在被稀释后混入生活污水而外排,废水中的有毒、有害物质并未得到有效去除,对环境造成了极大污染。感光废水导致的污染引起人们越来越多的关注,其处理技术是目前研究领域一个亟待解决的难题。

目前,对此类废水的处理方法主要有电解氧化法、接触氧化法[3]、过氧化氢催化氧化法、活性污泥法、催化湿式氧化法[4]等。这些方法处理效果并不理想,出水 COD值较高,成本高,易造成二次污染。笔者利用高压等离子体产生臭氧氧化降解感光废水,COD去除效果明显,设备简单,可以为高浓度感光废水的进一步无害化处理提供一定的数据参考。

1 实验部分

仪器:pHS-2C数字显示酸度计;H-1数显恒温水浴锅;BS110S电子天平;高压等离子体反应器。

试剂:重铬酸钾,工作基准,上海精化科技研究所;硫酸、硫酸银、硫酸汞、六水合硫酸亚铁铵、七水合硫酸亚铁、1,10-邻菲罗啉均为分析纯,厂家均为国药集团化学试剂有限公司;实验用水为二次蒸馏水;实验所用感光废水为某彩印厂废水。

1.2 实验装置

实验装置见图 1,其中:a为氧气源;b为阀门;c为高压等离子体发生器;d为臭氧气体排空;e为流量计;f为反应器;g为尾气。

1.3 实验方法

移取 100 mL显影废水稀释到 1000 mL,从中移取 150 mL,放入反应器中,调节高压等离子体反应器到相应参数,除反应时间影响因素外,其它反应时间为 20 min,做 3组平行实验,取平均值,考察相关因素对 COD去除率的影响。

图1 试验装置

移取经Na2S提银[5]后的定影废水 20 mL稀释到 1000 mL,采用上述方法,考察相关因素对 COD去除率的影响。

COD的测定按 GB11914-89中方法进行。

企业领导人需要立体地拥有运营企业的各项能力。我想，丁旭光的这份气魄或是缘于他的知青经历，他感谢那段艰苦的岁月给予自己不畏困苦、追求卓越的精神。这种精神也影响了国际彩印的每一个人。在他们身上，我们充分感受到了一种对创新的执着，他们将创新视为灵魂，勇于创新、勤于创新，将视野放置于未来，最终打造出优秀的印刷企业。正如丁旭光所说：“我们不能算眼前的小账，而要算人生的总账。”

2 结果与讨论

2.1 反应时间、反应温度对 COD去除率的影响

如图 2,图 3所示,随着反应时间的延长,反应温度的升高,COD的去除率逐渐增加。反应一段时间后, COD变化趋于平缓。随着反应时间的延长,氧化反应进行的更加充分,废水中的苯胺类等有机物被氧化,苯环断裂生成易降解有机物,并继续氧化生成 CO2和 H2O等小分子,从而使 COD的值下降。反应生成的部分难降解中间产物无法完全氧化,导致变化趋缓。

提高反应温度有利于克服反应能垒,提高反应速度[6],但实际应用中,若温度过高,对反应设备的要求则会提高,运行能耗也会增加。选取反应温度时,应将温度对 COD去除率的影响和实际应用结合起来考虑。

图 2 反应时间对COD去除率的影响

图 3 反应温度对COD去除率的影响

2.2 原液稀释倍数、臭氧通入量对 COD去除率的影响

如图 4,图 5所示,随着原液稀释倍数、臭氧通入量的增加,COD的去除率逐渐增加。

COD的去除率随着原液稀释倍数的增加,开始时明显上升,而在浓度降低到一定程度后变化趋缓。废水浓度越高,所消耗的O3和·OH越多。随着废水的稀释,COD去除率增大,说明溶液越稀,臭氧对其中污染物的氧化效果越好。

图 4 原液稀释倍数对COD去除率的影响

图 5 臭氧通入量对COD去除率的影响

由于臭氧浓度的改变,单位时间内通入体系的臭氧投加量随之改变,即在有机负荷一定的条件下改变反应过程中臭氧和有机物的投加比。在恒定的有机物条件下,随着单位时间内臭氧投加量的增加,反应速率也相应提高,因此,COD的去除率也相应提高。

2.3 进水 pH值对COD去除率影响

如图 6所示,显影废水中 COD的去除率先下降后上升,在碱性条件下去除率较高,废水中难以降解的物质需与·OH等强氧化性物质反应才能被氧化,实验选取 pH 10.0～12.0作为本检测方法的初始 pH值。定影废水中 COD的去除率先上升后下降,在酸性条件下去除率较高,废水中污染物能被臭氧直接氧化,实验选取 pH 4左右作为本检测方法的初始 pH值。

COD的去除有两条可能途径,即臭氧直接氧化与臭氧分解产生的羟基自由基等氧化物的间接氧化。前者对 COD的去除率主要取决于体系中的臭氧浓度,后者则取决于臭氧的分解产生的自由基浓度。在 pH＜4时,臭氧在水溶液中的分解可以忽略不计,其反应主要是溶解臭氧分子同被处理水溶液中的还原性物质直接反应;当 pH＞4时,臭氧的分解不可忽略,在 pH值更高时,臭氧主要是在OH-的催化作用下,经一系列链式反应分解成具有更高反应活性的自由基而对还原性物质进行非选择性氧化分解。

2.4 废水综合处理效果

通过正交实验并考虑经济实用因素,得出臭氧氧化法处理感光废水中 COD的优化条件,该条件下感光废水的处理结果见表 1。

图6 进水pH值对COD去除率的影响

表1 臭氧氧化法处理感光废水优化条件

3 结 论

笔者利用高压等离子体产生臭氧氧化降解感光废水,研究臭氧氧化法对 COD去除效果的影响因素,得出:随着反应时间的延长、反应温度的升高、原液稀释倍数增加、臭氧通入量的增加,感光废水中 COD的去除率增加;随着进水pH值的升高,显影废水中 COD的去除率先下降后上升,定影废水中COD的去除率先上升后下降。优化条件下,COD去除率分别达到 61.6%和 72.6%。本方法设备较为简单、数据再现性好,利于集中处理,可以为感光废水处理的工程实践提供一定的理论依据。

[1]崔晏,李凌杰.电絮凝/活性炭吸附法处理感光废水的研究[D].重庆:重庆大学化学化工学院,2005.

[2]环境保护部,国家发展和改革委员会.国家危险废物名录[J].司法业务文选,2008(29):47-48.

[3]王顺,范延玉,贾长青.三段接触氧化—水解酸化工艺处理高浓度感光废水[J].东北水利水电,2008,26(1):50-52.

[4]鲁晓阳,杨民,于波,等.催化湿式氧化法预处理显影废水的研究[J].环境化学,2007,26(2):144-147.

[5]张天惠,张学燕,刘红艳.洗像废水提银及治理技术试验研究[J].承德民族职业技术学院学报,2004(3):81-82.

[6]陈岚.除草剂 2,4-D的 O3、O3/H2O2高级氧化技术研究[D].杭州:浙江大学环境与资源学院,2005.

〔责任编辑:卢 蕊〕

A study on the determ ination method for the removal of COD by ozone degradation in the treatment of development waste-water

XU Ji-cheng1,2,CHU Jin-yu2,J IANG Yan1,Y ING Yun-jun2
(1.Chemical EngineeringDepartment,Zhenjiang College,Zhenjiang 212003,China; 2.School of Environment,Jiangsu University,Zhenjiang 212013,China)

Influence factors on the removal rate of COD in the treatment of the developmentwaste-water for photographic industry by oxidation ofozone,such as reaction time,reaction temperature,dilution timesof raw water,initial pH value,and feed volume of ozone,were evaluated through exper iments.Optimal conditions were given by orthogonal experiment and economical analysis.Under the conditions the developmentwaste-waterwas treated to remove 61.6%COD,and the effluent from fixing to remove 72.6%COD.

ozone;developmentwaste-water;COD

X703.1

B

1008-8148(2010)03-0066-03

2010-03-10

镇江高等专科学校 2010年度校级科研课题(2010053108)

徐吉成(1980—),男,江苏镇江人,讲师,硕士,从事高级氧化技术的研究;储金宇(1962—),男,陕西华县人,教授,硕士生导师,主要从事绿色氧化研究。