【摘要】：電鍍廢水中絡合態(tài)重金屬是該類廢水處理的重點,而絡合態(tài)重金屬有效去除的關鍵在于破絡。目前,針對這類廢水,往往采用芬頓氧化的方式破絡,但該方法存在污泥產量大、停留時間長和藥劑利用率低等問題。與傳統(tǒng)芬頓法相比,電芬頓法具有H_2O_2和Fe~(2+)利用率高,產泥量小等優(yōu)點,可以有效處理含絡合態(tài)重金屬的電鍍廢水,避免傳統(tǒng)芬頓工藝存在不足。在電芬頓中電極材料的選擇至關重要,雖然已有不少相關研究成果,但此類研究所得電極材料普遍存在制備困難、價格偏高等問題,難以實際應用。本課題將以市場易得、價格較低的鐵、鋁和石墨為研究對象,通過對比不同電極材料電芬頓法對含Ni-EDTA和Cu-EDTA廢水的處理效果及處理成本,選擇能用于實際工程的最優(yōu)電極材料。在此基礎上,通過小試試驗及中試運行,確定該工藝適宜的工況參數。通過小試試驗,考察以鐵、鋁、石墨為電極的電芬頓法處理絡合銅鎳廢水的主要影響因素,并對三種電極材料在最優(yōu)條件下的處理效果和處理成本進行綜合比較。試驗結果表明:三種電極材料電芬頓法對Ni-EDTA和Cu-EDTA模擬廢水都有良好的去除效果。綜合比選后,鐵電極最優(yōu)。鐵電極電芬頓法在初始pH值為2.0,電流密度為20 mA/cm~2,過氧化氫投加量為6 mL/L·h時,Ni和Cu去除率達到了98.54%和99.8%,綜合成本為12.75元/噸水。采用模擬廢水,優(yōu)化鐵電極電芬頓法處理Cu/Ni-EDTA廢水工藝參數并進行特性研究。試驗結果表明:當電極間距為2 cm、電流密度為20 mA/cm~2,過氧化氫采用連續(xù)投加的方式,投加量為6 mL/L·h,重金屬達到較好去除效果。Cl-的存在有利于電芬頓反應的進行,而檸檬酸和次磷酸鹽對鐵電極電芬頓法有抑制作用。鐵電極電芬頓法處理Cu/Ni-EDTA模擬廢水過程中,Ni和Cu的去除主要通過破絡后絮凝沉淀以及金屬離子與投加的OH-形成氫氧化物沉淀。同時,也有少量金屬離子隨著電流遷移到極板上吸附去除。對于實際廢水,確定了不同絡合態(tài)重金屬濃度(2-30 mg/L)條件下,電芬頓工藝的主要工藝參數。在停留時間0.5-1 h,過氧化氫投加量3.4-8.5 mL/L·h,電流密度20-30 mA/cm~2運行狀態(tài)下,電芬頓工藝可以實現Cu和Ni可實現穩(wěn)定達標排放,對COD和TP也有一定去除效果。
[Abstract]:The complex heavy metal in electroplating wastewater is the key point in the treatment of this kind of wastewater, and the key to the effective removal of complex heavy metals lies in the breaking of the complex. At present, Fenton oxidation is often used to break the wastewater, but this method has many problems, such as high sludge yield, long residence time and low utilization rate of chemicals. Compared with the traditional Fenton method, the electric Fenton method has the advantages of high utilization ratio of H_2O_2 and Fe2, low sludge production and so on. It can effectively treat the electroplating wastewater containing complex heavy metals and avoid the shortcomings of the traditional Fenton process. The selection of electrode materials is very important in electric Fenton. Although there have been many related research results, the preparation of electrode materials is difficult and the price is too high to be applied in practice. In this paper, iron, aluminum and graphite, which are easily available in the market and low price, will be taken as the research object. By comparing the treatment effect and cost of different electrode materials for wastewater containing Ni-EDTA and Cu-EDTA, the optimal electrode materials which can be used in practical engineering will be selected. On the basis of this, the suitable operating condition parameters of the process are determined by small scale test and pilot-scale operation. The main factors affecting the treatment of copper and nickel complex wastewater by electric Fenton method with iron, aluminum and graphite as electrodes were investigated through a small scale experiment. The treatment efficiency and treatment cost of the three electrode materials under the optimum conditions were compared synthetically. The experimental results show that the three electrode materials, electric Fenton method, have a good removal effect on both Ni-EDTA and Cu-EDTA simulated wastewater. After comprehensive comparison, the iron electrode is optimal. When the initial pH value is 2.0, the current density is 20 Ma / cm ~ (-2) and the hydrogen peroxide dosage is 6 mL/L h, the removal rates of Ni and Cu are 98.54% and 99.8% respectively, and the comprehensive cost is 12.75 yuan / ton water. The process parameters and characteristics of Cu/Ni-EDTA wastewater were optimized by using simulated wastewater. The experimental results show that when the electrode spacing is 2 cm, the current density is 20 Ma / cm ~ (-2), the hydrogen peroxide is continuously added and the dosage is 6 mL/L / h, the existence of heavy metal to achieve a better removal effect. Citric acid and hypophosphate can inhibit the electric Fenton method of iron electrode. The removal of Ni and Cu in the treatment of Cu/Ni-EDTA simulated wastewater by ferroelectric Fenton method was mainly carried out by flocculation and precipitation of metal ions and hydroxide precipitation by adding OH-. At the same time, a small amount of metal ions moved to the plate with the current adsorption and removal. For the actual wastewater, the main process parameters of the electric Fenton process were determined under the conditions of different complex state heavy metal concentrations (2-30 mg/L). Under the conditions of residence time 0.5 ~ (-1) h, hydrogen peroxide dosage 3.4-8.5 mL/L / h, current density 20-30 mA/cm~2, Cu and Ni can be discharged stably, and COD and TP can be removed to some extent.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X781.1

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本文編號：2145844