Penjelasan Terperinci Proses Rawatan Air Sisa Pengoksidaan Fenton – Penyesuaian Senario Lazim Dan Panduan Praktikal Tepat

Proses pengoksidaan Fenton ialah teknologi pengoksidaan termaju teras untuk merawat air sisa organik yang keras. Ia menggunakan pemangkinan ion ferus untuk menjana radikal hidroksil pengoksidaan kuat in situ daripada hidrogen peroksida, dengan cekap mengurai bahan pencemar organik yang sangat toksik dan tidak terbiodegradasi dengan cekap. Ia boleh digunakan sebagai proses prarawatan untuk meningkatkan kebolehbiodegradan air sisa, atau sebagai proses rawatan lanjutan untuk memastikan efluen memenuhi piawaian pelepasan. Proses ini tidak mempunyai nilai universal tetap, hanya julat parameter asas. Pengoptimuman memerlukan-ujian kualiti air berskala kecil. Ia boleh digunakan secara meluas untuk lima senario perindustrian biasa: kimia, farmaseutikal, percetakan dan pencelupan, larut resapan tapak pelupusan dan pembuatan pulpa dan kertas. Berikut ialah panduan praktikal yang telah disemak dan lengkap.

Proses tindak balas Fenton terdiri daripada enam peringkat teras: pelarasan asid, pencampuran mangkin, tindak balas pengoksidaan, peneutralan dan penyahgas,-pemisahan cecair pepejal dan pelupusan sisa berbahaya. Semua parameter mematuhi spesifikasi kejuruteraan anaerobik dan pengoksidaan lanjutan:

1. Peringkat Pelarasan Asid: Asid sulfurik cair ditambah untuk melaraskan pH air sisa kepada julat tindak balas optimum 3.0 hingga 4.0. Kacau mekanikal atau hidraulik digunakan selama sekurang-kurangnya 2 minit. Meter pH dan pam pemeteran dalam talian disediakan untuk mencapai kawalan asid automatik dan tepat, menghalang keasidan lebih-setempat atau lebih-alkali.

2. Peringkat Pencampuran Mangkin: Larutan ferus sulfat ditambah sebagai mangkin. Kepekatan larutan dikawal di bawah 30% dan di bawah 20% di bawah-keadaan suhu rendah. Mod kacau yang kuat digunakan, dengan nilai G kecerunan kelajuan dikawal antara 500 dan 1000 saat⁻¹, dan pengadukan dilakukan selama sekurang-kurangnya 2 minit untuk memastikan penyebaran ion ferus yang lengkap dan seragam dalam air sisa.

3. Peringkat Tindak Balas Pengoksidaan: Tambah terus 30% larutan stok hidrogen peroksida gred industri-perindustrian tanpa pencairan atau pembubaran terlebih dahulu. Nisbah reagen ditentukan berdasarkan kualiti air. Mod kacau yang lemah digunakan semasa peringkat pengoksidaan, dengan nilai G kecerunan halaju dikawal pada 50-70 saat⁻¹, mengekalkan hanya keadaan terbendalir enapcemar untuk mengelakkan kehilangan radikal hidroksil. Masa pengekalan hidraulik ialah 4-8 jam untuk prarawatan dan 2-6 jam untuk rawatan lanjutan. Tangki tindak balas diperbuat daripada keluli tahan karat 316L dengan salutan kepingan kaca pada dinding dalam untuk perlindungan kakisan.

4. Peringkat Peneutralan dan Penyahgasan: Tambah natrium hidroksida atau larutan natrium karbonat untuk melaraskan pH air sisa kepada 7.0-8.0. Selepas kacau menyeluruh, air sisa memasuki tangki penyahgas untuk mengeluarkan oksigen terlarut yang dihasilkan semasa tindak balas. Masa pengekalan hidraulik dalam tangki penyahgas tidak kurang daripada 15 minit dan nisbah gas-kepada air tidak kurang daripada 5:1.

5. Pepejal-Pemisahan Cecair: Asingkan enap cemar besi daripada air bersih menggunakan tangki pemendapan atau tangki pengapungan. Jika kesan pengasingan tidak memuaskan, tambahkan 100-200 mg/L polialuminum klorida dan 3-5 mg/L poliakrilamida untuk meningkatkan kesan pengendapan pepejal terampai dan enap cemar besi.

6. Pelupusan Enapcemar Besi: Enapcemar besi yang dihasilkan oleh tindak balas Fenton dikelaskan sebagai sisa berbahaya HW22. Ia mesti dipekatkan, dinyahair dengan penekan penapis plat dan bingkai, dan kemudian dilupuskan mengikut peraturan oleh unit rawatan sisa berbahaya yang berkelayakan. Lambakan dan pembuangan secara rawak adalah dilarang sama sekali.

1. Air Sisa Kimia (Fenolik, Benzena, Air Sisa Hidrokarbon Halogen)

Ciri teras air sisa ini ialah kepekatan COD sebanyak 1000-5000 mg/L, yang mengandungi fenol, sebatian siri benzena, hidrokarbon terhalogen dan bahan organik keras yang lain. Nisbah biodegradasinya adalah kurang daripada 0.2, menunjukkan ketoksikan biologi yang sangat tinggi. Rawatan biologi langsung tidak dapat memenuhi piawaian. Proses ini diletakkan sebagai prarawatan, dengan objektif teras untuk meningkatkan nisbah biodegradasi kepada melebihi 0.3. Parameter optimum ialah: nisbah jisim hidrogen peroksida kepada COD 1.5 hingga 2.0:1, nisbah jisim hidrogen peroksida kepada ion ferus 3 hingga 5:1, masa pengekalan hidraulik 4 hingga 6 jam, dan pH tindak balas 3.0 hingga 3.5. Perkara utama operasi ialah: untuk air sisa fenolik, hidrogen peroksida perlu ditambah dalam dua hingga tiga peringkat untuk mengelakkan pengoksidaan berlebihan setempat; untuk air sisa hidrokarbon terhalogen, dos ion ferus boleh ditingkatkan dengan sewajarnya untuk meningkatkan kesan pengoksidaan pemangkin.

2. Air Sisa Farmaseutikal (Antibiotik, Air Sisa Perantaraan Farmaseutikal)

Ciri-ciri teras air sisa ini ialah komposisinya yang kompleks, kepekatan COD sebanyak 800 hingga 3000 mg/L dengan turun naik yang besar, dan kehadiran antibiotik, sebatian organik heterosiklik, dan biotoksisiti yang sangat tinggi, bersama-sama dengan tahap ion tak organik yang tinggi seperti ion klorida dan sulfat. Proses ini diletakkan sebagai pendekatan dwi-mod prarawatan dan rawatan lanjutan. Prarawatan meningkatkan kebolehbiodegradan, manakala rawatan lanjutan membuang sisa pencemar daripada efluen biologi. Parameter yang sesuai adalah seperti berikut: Untuk peringkat prarawatan, nisbah jisim hidrogen peroksida kepada COD ialah 1.2 hingga 1.8:1, nisbah jisim hidrogen peroksida kepada ion ferus ialah 4 hingga 6:1, dan masa pengekalan hidraulik ialah 3 hingga 5 jam; untuk peringkat rawatan lanjutan, nisbah jisim hidrogen peroksida kepada COD ialah 1.0 hingga 1.5:1, masa pengekalan hidraulik ialah 2 hingga 3 jam, dan pH tindak balas ialah 3.0 hingga 3.5. Perkara praktikal utama ialah: untuk air sisa dengan kandungan ion tak organik yang tinggi, dos hidrogen peroksida perlu ditingkatkan sebanyak 10% hingga 20% untuk mengatasi kesan perencatan ion pada tindak balas; selepas prarawatan, proses pengasidan hidrolisis perlu diikuti untuk meningkatkan lagi biodegradasi air sisa.

3. Mencelup dan Mencetak Air Sisa (Azo dan Air Sisa Pewarna Antrakuinon)

Ciri-ciri teras air sisa ini adalah keamatan warna yang sangat tinggi, mencecah ratusan hingga ribuan kali lebih tinggi, mengandungi pewarna azo dan antrakuinon, kepekatan COD 300 hingga 1000 mg/L, dan nisbah biodegradasi kurang daripada 0.25. Keamatan warna ialah penunjuk kawalan teras. Sesetengah air sisa mengandungi surfaktan, menjadikan pemberbukuan sukar. Proses ini diletakkan sebagai rawatan lanjutan, dengan objektif teras untuk membuang sisa warna dan COD daripada air sisa biologi untuk memastikan efluen memenuhi piawaian. Parameter yang sesuai ialah: nisbah jisim hidrogen peroksida kepada COD 1.0 hingga 1.5:1, nisbah jisim hidrogen peroksida kepada ion ferus 5 hingga 8:1, masa pengekalan hidraulik 2 hingga 4 jam, dan pH tindak balas 3.5 hingga 4.0. Perkara praktikal utama termasuk meningkatkan dos ion ferus dengan sewajarnya untuk meningkatkan pemberbukuan dan penyahwarnaan; untuk air buangan yang mengandungi surfaktan, dos polialuminum klorida boleh ditingkatkan semasa peringkat peneutralan untuk meningkatkan{16}}kecekapan pengasingan cecair pepejal.

4. Tapak pelupusan resapan (Pertengahan-hingga-Tahap Pelupusan Akhir dan Loji Insinerasi Leachate)

Ciri-ciri teras air sisa ini ialah kepekatan COD 800 hingga 5000 mg/L, nisbah kebolehbiodegradan kurang daripada 0.2, kehadiran asid humik, asid fulvik dan bahan organik keras yang lain, dan kandungan nitrogen ammonia yang tinggi, menjadikannya air buangan-kesukaran tinggi yang tipikal. Proses ini diletakkan sebagai rawatan lanjutan, menyepadukan dengan MBR, A/O dan proses biologi lain untuk membuang sisa pencemar dalam efluen. Parameter optimum ialah: nisbah jisim hidrogen peroksida kepada COD 1.8 hingga 2.0:1, nisbah jisim hidrogen peroksida kepada ion ferus 2 hingga 4:1, masa pengekalan hidraulik 6 hingga 8 jam, dan pH tindak balas 3.0 hingga 3.5. Perkara praktikal utama termasuk mengukuhkan proses penyahgas untuk mengelakkan oksigen terlarut daripada menjejaskan proses penapis berikutnya; proses gabungan penapis biologi Fenton + berudara disyorkan untuk mengurangkan lagi COD efluen ke had yang boleh diterima.

5. Air Sisa Pulpa dan Kertas (Perantaraan dan Air Ekor)

Ciri-ciri teras air sisa ini ialah kehadiran lignin, selulosa, dan bahan organik yang lain; Kepekatan COD 300 hingga 800 mg/L; warna tinggi; dan kandungan pepejal terampai yang tinggi. Pelepasan terus boleh menyebabkan pencemaran air dengan mudah. Prosesnya boleh sama ada prarawatan atau rawatan lanjutan. Prarawatan air perantaraan meningkatkan kebolehbiodegradasiannya, manakala rawatan lanjutan air ekor menghilangkan warna dan sisa COD. Parameter yang sesuai ialah: nisbah jisim hidrogen peroksida kepada COD 1.0 hingga 1.5:1, nisbah jisim hidrogen peroksida kepada ion ferus 4 hingga 6:1, dan masa pengekalan hidraulik 3 hingga 4 jam. Perkara praktikal utama termasuk menambah pembekuan dan prarawatan pemendapan pada hujung hadapan proses untuk mengeluarkan pepejal terampai dan menghalang ion ferus daripada terserap dan menjadi tidak berkesan. Untuk projek yang mempunyai keperluan ketat terhadap kos reagen dan pengeluaran enap cemar, proses Fenton katil terbendalir boleh dipilih untuk meningkatkan penggunaan reagen dan mengurangkan pengeluaran enap cemar.

1. Kawalan pH Tepat: pH mesti dikawal antara 3.0 dan 4.0 semasa peringkat tindak balas pengoksidaan. pH di bawah 3.0 akan menghalang kitaran pemangkin ion ferus, manakala pH di atas 4.0 akan menyebabkan ion ferus menghidrolisis dan membentuk mendakan hidroksida, kehilangan kesan pemangkinnya. pH semasa peringkat peneutralan mesti dikawal ketat antara 7.0 dan 8.0 untuk memenuhi keperluan pelepasan.

2. Kawalan Kacau Berperingkat: Kacau kuat digunakan semasa peringkat pencampuran reagen untuk memastikan penyebaran reagen seragam; kacau lemah digunakan semasa peringkat tindak balas pengoksidaan untuk mengekalkan pencairan enap cemar sahaja, mengelakkan kacau kuat yang boleh merosakkan radikal hidroksil dan mengurangkan kecekapan rawatan.

3. Piawaian Dos Reagen: Hidrogen peroksida ditambah terus menggunakan larutan stok industri 30%, tanpa memerlukan pembubaran atau pencairan; ferus sulfat disediakan dan digunakan serta-merta, dan disimpan dalam bekas tertutup untuk mengelakkan pengoksidaan kepada ion ferik, dengan itu mengelakkan kehilangan sepenuhnya aktiviti pemangkin di bawah proses Fenton konvensional.

4. Kawalan Ion Mengganggu: Kepekatan tinggi ion klorida, sulfat dan fosfat akan menghalang tindak balas. Dos reagen perlu diselaraskan terlebih dahulu melalui ujian-skala kecil atau proses prarawatan perlu ditambah untuk membuang ion yang mengganggu.

5. Kawalan Suhu Tindak Balas: Suhu tindak balas yang optimum ialah 25-35 darjah . Suhu melebihi 40 darjah akan mempercepatkan penguraian spontan hidrogen peroksida, dengan ketara mengurangkan kecekapan pengoksidaan; oleh itu, kawalan suhu adalah penting.

Mengenai penyimpanan reagen, hidrogen peroksida mesti disimpan jauh dari cahaya dan haba, dalam bekas tertutup, dan dijauhkan daripada sumber haba dan bahan mudah terbakar dan meletup; ferus sulfat mesti disimpan dalam cara kalis-lembapan dan{1}}pengoksidaan; reagen asid dan alkali hendaklah disimpan secara berasingan untuk mengelakkan percampuran dan tindak balas keselamatan yang berpotensi. Mengenai pemilihan peralatan, tangki tindak balas menggunakan keluli tahan karat 316L dengan salutan anti-kakisan serpihan kaca, sesuai untuk persekitaran pengoksidaan yang kuat; ia dilengkapi dengan meter pH dalam talian,-pam pemeteran berketepatan tinggi dan meter aliran untuk mencapai dos reagen secara automatik dan tepat; ia dilengkapi dengan tangki penebalan enap cemar dan penekan penapis plat dan rangka untuk melengkapkan penyahairan dan penyimpanan sementara enap cemar besi, memenuhi keperluan untuk pra--rawatan sisa berbahaya.

Sebab utama kecekapan rawatan rendah ialah sisihan pH daripada julat, kacau berlebihan dalam bahagian pengoksidaan, dan nisbah reagen yang tidak seimbang. Penyelesaiannya adalah untuk menentukur meter pH, mengurangkan keamatan kacau dalam bahagian pengoksidaan dan-mengoptimumkan semula nisbah reagen melalui ujian-skala kecil. Sebab utama untuk mendap enap cemar besi yang lemah adalah pepejal terampai yang berlebihan di bahagian hadapan atau penambahan koagulan yang tidak betul. Penyelesaiannya adalah untuk mengukuhkan prarawatan untuk mengeluarkan pepejal terampai dan melaraskan dos dan kaedah penambahan poliakrilamida. Sebab utama sisa hidrogen peroksida dalam efluen adalah penambahan oksidan yang berlebihan. Penyelesaiannya adalah untuk mengurangkan dos hidrogen peroksida dan memanjangkan masa tindak balas pengoksidaan dengan sewajarnya.

Keperluan penerimaan untuk prarawatan ialah: nisbah kebolehbiodegradasian air sisa 0.3 atau lebih tinggi, dan kadar penyingkiran COD 40% hingga 60%. Keperluan penerimaan untuk rawatan lanjutan ialah: nilai COD efluen, warna dan pH yang memenuhi piawaian pelepasan industri yang sepadan; kepekatan pepejal terampai Kurang daripada atau sama dengan 30mg/L; dan pengasingan lengkap enap cemar besi tanpa kehilangan. Keperluan penerimaan untuk pematuhan adalah: melengkapkan rekod pelupusan enap cemar besi berbahaya; operasi peralatan yang stabil; dan sistem pemantauan dos dan parameter automatik yang tepat dan boleh dipercayai.