海安实验室一体化污水处理设备水质工程师实验检测

结合烟气监测结果与物料分析结果，净化处理烟气中As含量相对较高，Cd含量低。原矿中As、Cd含量与水淬渣中As、Cd含量基本相当，但表冷除尘系统和布袋除尘系统收集到的烟尘中Cd都明显高于As，说明锌矿焙烧后Cd易存于固相，而As则挥发进人烟气，符合重金属的流向结果。高温焙烧后Hg全部进人烟气，所以烟气中Hg的含量相对较高。经过碱液吸收，烟气张砷汞被洗涤至脱硫液中，去除率分别达90．7％和92．1％。基于回转窑处理废水处理污泥工艺的重金属分析，在冶炼工业及冶炼行业固体废物资源回收利用中，工艺特性和原料成分可以作为初步预测烟气重金属含量及治理方案的依据。

3、重金属元素的归趋变化分析

根据固体样品检测结果和烟气检测结果，结合回转窑焙烧的实际工况数据，对回转窑处理铅锌废水污泥工艺的重金属归趋变化作了计算和分析。废水处理污泥还原焙烧后，焙烧渣经水淬得到水淬渣，烟气经收尘系统回收氧化锌烟尘，尾气脱硫后直接排放。重金属随工艺分别进入到水淬渣、烟尘和烟气中。通过固体量与烟气量和其重金属含量计算出重金属流向

回转窑处理污泥工艺的重金属流向可知，污泥经高温焙烧后，原料里的Hg会全部转化进入烟气，其他重金属也会大量转移到烟气中，烟气中Zn、Pb、Cd、As的量分别为93％、96．2％、80．5％和82．4％；经过管道冷凝和收尘系统回收，部分重金属通过附着转移至烟尘而被捕集，收尘系统出口烟气中Zn、Pb、Cd、As的含量降低至3．9％、19．4％、33．2％、63．2％。经过脱硫装置喷淋洗涤净化后，排放的尾气中各重金属元素含量明显降低，Zn、Pb、Cd、As、Hg的浓度分别为2．48mg／m3、0．033mg／m3、0．013mg／m3、0．28mg／m3、0．03mg／m3，可实现烟气重金属的达标排放。

回转窑处理废水处理污泥的产品(烟尘)重金属含量如图2所示，氧化锌烟尘中Zn和Pb的含量很高，而As、Cd含量相对较低。分析认为，Zn和Pb在高温焙烧条件下反应形成气态的氧化物，冷凝过程中极易附着在烟尘表面而沉降下来；As的气态化合物十分稳定，不易再转移到烟尘中。烟尘中Zn、Pb含量明显高于Cd和As的含量，表明除尘工艺对锌和铅的回收效果非常显著；布袋收尘工段对氧化锌烟尘的捕集效果非常显著，布袋收尘系统氧化锌烟尘中的Zn和Pb占总量的60．5％和48．0％；整套收尘系统回收的烟尘Zn、Pb、Cd含量分别占总量的89．1％、76．7％和47．3％。回转窑处理可以降低物料重金属协同回收铅锌等有价金属，是一种处理危险废物的有效途径。

分析纯邻甲酚、分析纯对甲酚、色谱纯乙酸乙酯、盐酸、硝酸、氢氧化钾、氢氧化钙、氯化钠均购自天津市永大化学试剂有限公司。活性炭来自江苏森森炭业科技有限公司。

1.1.3 检测方法

采用紫外分光光度计对焦化废水中的酚类物质进行检测，选用波长在200~400nm之间全扫。邻甲酚的定量波长选取271nm，对甲酚的定量波长选取277nm。

1.2 实验方法

1.2.1 改性活性炭制备

活性炭于去离子水中浸泡20min后洗涤，反复冲洗多次去除杂质，放入马弗炉105℃烘干，放入干燥器中备用。

选取HCl、HNO3、KOH、Ca(OH)2作为改性液，将50g活性炭和1.0mol/L改性液，按照活性炭质量与改性剂量为1∶4的比例放于烧杯中，浸泡4h、震荡4h、过滤。将改性处理后的活性炭用去离子水洗涤至中性，放入马弗炉105℃条件下干燥后备用。

1.2.2 吸附实验

①向纯水中加入对甲酚，将其配置为50mg/L的溶液，往5只装有10mL对甲酚溶液的离心管中分别加入吸附剂(HCl改性、HNO3改性、KOH改性、Ca(OH)2改性、未改性的活性炭)，另一只离心管中加入纯对甲酚水溶液作为对照实验。设置3组平行对照试验。

②向纯水中加入邻甲酚，将其配置为50mg/L的溶液，往5只装有10mL邻甲酚溶液的离心管中分别加入吸附剂(HCl改性、HNO3改性、KOH改性、Ca(OH)2改性、未改性的活性炭)，另一只离心管中加入纯邻甲酚水溶液作为对照实验。设置3组平行对照试验。

将上述离心管放置于水浴恒温振荡器上振荡30min。等达到充分吸附平衡状态后，溶液静置30min，用滤纸把吸附剂过滤，过滤液进行紫外检测。

1.2.3 正交实验

影响活性炭吸附处理焦化废水中酚类污染物的主要因素包括溶液的pH值、反应时间、反应温度、吸附剂的投加量以及溶液的盐度等。该项实验采用五因素四水平的L16(45)正交实验设计方案，用HCl改性的活性炭吸附邻甲酚，分别改变5个因素，其中5个因素包括活性炭的投加量、反应溶液的pH值、活性炭投加后的振荡时间、溶液的温度、溶液的盐度。以紫外分光光度计检测吸光度作为实验评估标准。实验正交设计，

其中，因素A(活性炭的投加量)的K11是HCl改性活性炭的投加量为0.3g/10mL时四组实验吸光度和的平均值，因素B(溶液的pH值)的K11是溶液pH为6时四组实验吸光度和的平均值，因素C(搅拌时间)的K11是搅拌时间为20min时四组实验吸光度和的平均值，因素D(溶液的温度)的K11是溶液温度为30℃时四组实验吸光度和的平均值，因素E(溶液的盐度)的K11是溶液盐度为30mg/L的四组实验吸光度和的平均值；因素A(活性炭的投加量)的K12是HCl改性活性炭的投加量为0.6g/10mL时四组实验吸光度和的平均值，因素B(溶液的pH值)的K12是溶液pH为7时四组实验吸光度和的平均值，以此类推，其他因素的K1n的意义。R1值是因素A(活性炭的投加量)的K值中大值与小值的差，R2值是因素B(溶液的pH值)的K值中大值与小值的差，R3值是因素C(搅拌时间)的K值中大值与小值的差，R4值是因素D(溶液的温度)的K值中大值与小值的差，R5值是因素E(溶液的盐度)的K值中大值与小值的差，其中R值越大，说明它的影响越大，通过比较各因素的R值，来找各因素的影响差异。

由图3(a)可见，在HCl改性的活性炭投加量为0.3g/10mL(A4)时，吸光度和的平均值小，说明此时吸附效果好。在溶液pH为7(B2)时，吸光度和的平均值小，说明此时吸附效果好，pH为9时吸光度和的平均值大，说明此时吸附效果不好。在搅拌时间20min(C1)时，吸光度和的平均值小，说明此时吸附效果好。在溶液温度为D240℃时，吸光度和的平均值小，说明此时吸附效果好。在溶液盐度为40mg/L(E2)时，吸光度和的平均值小，说明此时吸附效果好。

造纸厂运行时污水产量较大，废水种类也较多，水体含有大量的纸浆纤维等难降解有机物、有机氯化物等毒性物质，及微量的汞、酚等，废水色度很高，且于造纸废水营养不均衡，缺乏氮、磷等微生物必须的营养物质，因此，生化性较差，是一种比较难处理的废水。直接应用传统的厌氧水解—好氧法工艺，水中有机物很难降解，在传统生化法的基础上增加Fenton工艺对污水进行预处理，先投加的H2O2氧化剂与Fe2+，两者在适当的pH下会反应产生氢氧自由基(•OH)，而氢氧自由基的高氧化能力与废水中的难降解有机物反应，可分解氧化有机物，进而降低废水中生物难分解的COD，将废水的可生化行提高。氢氧自由基的强氧化性可以对着色基团中的发色物质进行根除，从而使颜色变淡。所以Fenton污水处理工艺在造纸废水中得到了很好的应用。

1.2 Fenton氧化工艺在印染废水中的运用

印染行业产生的废水色度较为偏高，有着较高浓度的COD，同时盐的含量也偏高，生化性较差，废水中含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维物质、砂类等多种成分。印染废水实际是一大类废水，印染种类多，染色产品可分为棉、化纤、毛、麻、丝绸、针织等，因此废水水质情况较为复杂。印染废水生化性一般，经传统生化处理，不能达到行业排放标准。为解决印染废水的脱色问题，为确保脱色效果，在生化后可加Fenton氧化法进行脱色。根据Fenton工艺的演变工艺铁碳微电解——Fenton氧化工艺来进行废水的处理，此类工业废水微电解铁碳体积比为1:1，进水pH3.0，反应时间120min时，COD的去除率能达到40%；微电解后的出水经Fenton试剂进一步氧化，在pH为3.0，H2O2投加量与Fe2+比例约1:1.5，COD的去除率能达到70%，BOD/COD比值能提高80%左右。

1.3 Fenton氧化工艺在生物制药废水中的运用

生物制药废水属于高浓度有机废水，含有大量的化学成分与抗生素废水等，废水中COD、BOD、TN、TP、SS、色度都很高，并带有有毒物质，也属于难降解及有毒性废水，水质成分复杂，可生化性差等。此类废水应尽可能多的去除有机污染物，传统多采用厌氧高温发酵等工艺，但投资成本高，工序复杂，不能实现有机物和色度同时达标的目的。目前，应用比较广泛的工艺有Fenton法与混凝法（聚合硫酸铁）+生化法处理。其操作步骤为将废水的pH值调制2.5-3.5左右，再进行硫酸亚铁和H2O2的投加，反应后再投加石灰或NaOH将pH调至碱性，使得剩余H2O2分解，剩余铁离子与石灰生成氢氧化铁沉淀。由于原水总氮含量较高，在Fenton预处理提升可生化后采用两级硝化——反硝化工艺有效脱氮。

二、Fenton氧化法处理工艺的反应因素

1、pH原因

在酸性状况下，Fenton污染物处理工艺才能做出反应，pH的增高会使得•OH的生成受到限制，同时也会发生氢氧化铁沉淀的情况，让Fe2+的能力不能得到发挥。当溶液当中存在高浓度H+时，Fe3+就不能转化为Fe2+，Fe2+的效果同时也会大大减小。经过相关研究数据表明在酸性情况下，特别是pH在3~5之间的时候，Fenton污染物处理工艺就会有着较强的氧化作用，此时有机物的降解速度也会慢慢放缓，可以在短时间内进行降解。与此同时有机物的反应速度和Fe2+和H2O2的初浓度是成正比关系的。在进行工业废水处理期间使用Fenton污染物处理工艺，必须要将废水的ph调控在3.5左右好。