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反滲透設備濃水的電化學法處理

文章出處:未知發表時間:2022-08-13 13:25:50

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  反滲透工藝在制備回用水的同時也產生污染物濃度較高的濃水,且濃水水量通常占回用水量的1/3。這類廢水的COD通常在60mg/L以上,超越國度廢水一級排放規范請求,不能直接排放,且B/C較低,電導率>3000μS/cm,可生化性差,處置難度極大。反滲透濃水處置已成為雙膜工藝在工業污水處理回用范疇的瓶頸。國內外對反滲透濃水的處置方式有提升回收率、直接或間接排放、綜合應用、蒸發濃縮等辦法。其中提升回收率、直接或間接排放并沒有基本去除污染物;綜合應用關于污染物成分復雜的廢水來說有很大的局限性;蒸發濃縮則能耗過高,大多企業無法接受。因而尋覓高效降解污染物的處置辦法是處理反滲透濃水處置難題的關鍵。

 

  電化學氧化經過陽極反響產生具有強氧化作用的中間物質或發作陽極反響之外的中間反響,使污染物發作氧化,最終到達降解污染物的目的。筆者采用電化學法對反滲透濃水實施處置,以期到達反滲透濃水達標排放的目的。

 

  1、實驗局部

 

  1.1 實驗設備

 

  有回流泵的敞開式PVC電解槽(10cm×10cm×11cm)HB-7直流穩定電源。實驗處置水量1000mL,陰、陽電極有效面積均為10cm2,極板間距1cm,直流穩壓電源采用恒電流形式。實驗設備見圖1

 

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  1.2 實驗原料

 

  實驗用水為某石化污水處置廠的反滲透處置設備濃水,水質狀況如表1所示。

 

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  電極資料:釕銥鍍層鈦、銥鉭鍍層鈦、鈦、黃銅、鋁合金、通常碳素鋼、不銹鋼、石墨。極板尺寸為10cm×10cm

 

  1.3 剖析辦法

 

  氯離子采用硝酸銀滴定法測定;游離氯采用NN-二乙基-14-苯二胺光度法測定;堿度采用酸堿指示劑滴定法測定;總硬度采用EDTA滴定法測定;COD采用重鉻酸鉀法測定。

 

  2、實驗結果與討論

 

  2.1 極板選擇

 

  電解反響后,鋁合金外表有明顯白色腐蝕點;釕銥鍍層外表的氧化物無損耗,外表無變化;黃銅外表較平整;碳素鋼有大面積腐蝕現象。

 

  鍍層鈦板作陽極時,無絮狀體,水質明澈、色度低,其他3種資料的反響類型都以絮凝沉淀為主,鋁質和銅質極板的本身溶解速度相近,絮體較少,鐵質資料的氧化溶解能產生大量絮體,絮凝沉淀速度較快。不同資料作陽極時的COD降解效果如表2所示。

 

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  比擬水處置效果和極板腐蝕狀況后以為,鍍層鈦板是最佳的陽極資料。

 

  肯定陽極為釕銥鍍層鈦,在其他實驗條件相同的狀況下,用不同陰極實施電化學反響,不同陰極資料的COD降解效果見表3。結果標明選擇鈦作陰極時降解效果最佳。

 

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  2.2 主要控制條件對COD降解效果的影響

 

  (1)電源電壓。

 

  在極板間距為10mm、通電時間為20min、回流泵流量為24L/h的條件下,不同電壓下的COD去除率如圖2所示。

 

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  由圖2可見,COD去除率隨電壓的增加快速增大,電壓到達20V后,COD去除率的增速變緩。闡明增大電壓是提升COD降解效果最直接的辦法,但電壓增大到一定水平后,電壓對COD降解效果的影響減小。

 

  (2)通電時間。

 

  在電壓為20V、極板間距為10mm、回流泵流速為24L/h的條件下,不同通電時間下的COD去除率見圖3

 

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  圖3中,通電時間越長,處置效果越好。通電20min后,通電時間對COD處置效果的影響減小,延長時間不再是提升COD去除率的有效方法。

 

  (3)極板間距。

 

  在電壓為20V、通電時間為20min、回流泵流速為24L/h的條件下,不同極板間距的COD去除率見圖4

 

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  通常極板間距越小處置效果越好,但間距太小容易構成濃差極化,降低電流效率。極板間距在5~10mm時,極板間距增大明顯不利于COD的去除;極板間距在10~20mm時,隨間隔的增加,COD去除率有上升趨向;極板間距>20mm后處置效果明顯降落。10mm20mm處為折點。極板間距對COD去除率的影響效果有正有負,關鍵是找到轉機點。

 

  2.3 正交實驗結果

 

  COD降解效果較穩定的條件范圍:電壓15~20V,極板間距10~20mm(思索到極板間距為5mm時反響猛烈,水溫疾速升高,不宜作為優選條件),通電時間20~30min,請求水溫不超越50。在該范圍內實施3程度3要素正交實驗,剖析結果見表4

 

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  各要素的影響水平次序為電源電壓>通電時間>極板間距;水溫低于50時降解效果最佳的操作條件為電壓22V、極板間距20mm、通電時間25min。正交實驗的COD去除率最高只要40%,思索緣由以為正交實驗的進水COD隨著污水處置廠工藝條件的改動有所降低,進水COD只要40~50mg/L,造成去除率整體降低。

 

  2.4 剖析結果

 

  在相同實驗條件下(22V20mm25min)對同一地點7次取樣的反滲透濃水實施平行處置,測得出水COD15~45mg/L之間。同步監測原水與處置水的水溫、pH、電導的變化量,結果標明反響時的pHCOD的變化顯著相關,闡明在電化學氧化研討中pH是重要指標。在電化學氧化工業化過程中,能夠尋求pHCOD之間的變化規律,經過跟蹤pH的變化預測COD的降解效果。相關剖析結果見表5

 

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  采用釕銥鍍層鈦陽極與不同陰極搭配處置反滲透濃水,剖析得到pHCOD去除率顯著正相關。闡明在本實驗過程中,電化學氧化反響時的pHCOD降解效果的影響較大,而pH主要經過陰極反響控制,由于陰極存在差別形成陰極反響的差異,從而影響COD降解效果。水溫、pH的變化量與COD去除率的相關剖析結果見表6

 

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  表6中,不銹鋼和鈦作陰極時pH變化量相近,但不銹鋼作陰極時,更多的能量用于提升水溫,闡明鈦作陰極時的電流效率比不銹鋼的高,COD降解效果較好。而黃銅和鋁合金作陰極時,pH向負方向變化,COD去除率降至15%以下。陰極不同形成陰極反響速率的差別,從而影響溶液的pH變化。黃銅作陰極時,溶液pH降落較多,有傾向酸性開展的趨向,此時COD去除率不到10%,闡明偏酸性環境不利于電化學氧化對COD的降解。

 

  3、結論

 

  (1)經過實驗肯定電化學氧化法降解COD效果最佳的體系為釕銥鍍層鈦陽極和鈦陰極。分別調查了電壓、極板間距、通電時間對電化學氧化法降解反滲透濃水COD效果的影響,結果標明極板間距20mm、電壓22V、通電時間25min為最佳操作條件。

 

  (2)采用電化學氧化法處置COD5070mg/L的反滲透濃水,COD去除率在60%左右。某一操作條件發作改動時,COD去除率仍可堅持在30%左右。


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