電化學(xué)法改善煙草薄片廢水可生化性的研究.pdf

1、煙草薄片是以煙末、煙梗、碎煙片和次級(jí)煙葉等為原料制成的再生產(chǎn)品,是卷煙生產(chǎn)的重要原料之一。造紙法生產(chǎn)1噸煙草薄片將排放60-80噸廢水,廢水呈深棕色且含有大量細(xì)小懸浮物。目前,煙草薄片廢水處理以生物法為主,但廢水中的煙堿(尼古丁)、二烯煙堿等特征污染物具有生物毒性,且懸浮物也嚴(yán)重影響了微生物的轉(zhuǎn)化利用,導(dǎo)致系統(tǒng)處理效果差,存在出水色度高、抗水質(zhì)波動(dòng)能力弱等問題。開展高效、低成本的預(yù)處理技術(shù)研究以提高煙草薄片廢水的可生化對(duì)生物法處理煙草薄

2、片廢水至關(guān)重要。
　　 本文根據(jù)煙草薄片廢水的水質(zhì)特征,在化學(xué)絮凝法處理煙草薄片廢水的基礎(chǔ)上,采用電絮凝、電化學(xué)氧化以及電絮凝.電化學(xué)氧化耦合處理煙草薄片廢水,考察了上述四種方法處理煙草薄片廢水的影響因素,確定了各自的最佳處理?xiàng)l件,比較了不同處理方法對(duì)廢水可生化性改善的程度以及處理成本。通過氣質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)分析煙草薄片廢水處理前后廢水中有機(jī)污染物的變化情況,探討了不同處理技術(shù)對(duì)煙草薄片廢水中污染物的去除機(jī)理。研究取得了以下

3、成果:
　　 (1)以聚合氯化鋁(PAC)和硫酸鋁為絮凝劑,聚丙烯酰胺(PAM)為助凝劑,通過化學(xué)絮凝法處理煙草薄片廢水。研究結(jié)果表明,聚合氯化鋁更適合作為煙草薄片廢水處理用絮凝劑。當(dāng)初始pH為5,PAC和PAM用量分別為1500 mg/L和20 mg/L時(shí),煙草薄片廢水中總化學(xué)需氧量(CODt)、溶解性化學(xué)需氧量(CODs)、濁度和懸浮物(SS)的去除率分別達(dá)64.1％、6.6％、96.5％和84.0％,處理后出水為棕黃色,透

4、光率為74.8％,色度從300倍降至50倍?？梢?化學(xué)絮凝通過電荷中和去除廢水中的纖維素、半纖維素等懸浮物以提高廢水的可生化性,BOD5/COD從0.067提高到0.312,但難以去除廢水中的溶解性有機(jī)污染物。噸水藥劑費(fèi)用為7.19元,產(chǎn)生的污泥量為0.322 m3。
　　 (2)電絮凝處理煙草薄片廢水的研究結(jié)果表明,鋁陽極電極消耗小于鐵陽極且出水透光率更好,不銹鋼網(wǎng)陰極比鋁板陰極更有利于濁度和色度去除。以鋁為陽極,不銹鋼網(wǎng)為陰

5、極,不改變廢水的pH,控制電流密度為40 mA/cm2,添加NaCl用量為2.5 g/L,電解反應(yīng)6 min后,CODt、CODs、SS、濁度去除率和透光率分別達(dá)到66.1％、25.7％、97.5％、98.1％和85.5％,出水澄清,顏色為黃色,色度從300倍降至25倍?？梢?電絮凝不僅可以通過絮凝去除廢水中的懸浮物,還可通過絮體吸附去除部分溶解性有機(jī)物,茄酮、尼古丁和二烯煙堿的去除率分別為47.5％、40.5％和21.4％,BODs/

6、COD從0.075提高到0.426,但難以去除煙草薄片廢水中的有機(jī)酸。處理成本以電極消耗和電能消耗為主,噸水處理成本為4.35元,產(chǎn)生的污泥量為0.201 m3。
　　 (3)以二氧化鉛(p-PbO2)和釕銥鈦為陽極,不銹鋼網(wǎng)為陰極,采用電化學(xué)氧化處理煙草薄片廢水。以β-PbO2為陽極,電流密度為50 mA/cm2,體系pH為5,電解時(shí)間為30 min,NaCl用量為1.5 g/L,CODt和CODs去除率分別為55.5％和15

7、.5％,出水渾濁但無色,SS、濁度去除率和透光率分別為69.3％,75.2％和71.7％。以釕銥鈦為陽極,電流密度為50 mm/cm2,NaCl用量為1.5 g/L,電解時(shí)間為30 min,不調(diào)節(jié)體系pH,CODt和CODs去除率分別為51.2％和9.8％,出水為淡棕色,較為渾濁,SS、濁度去除率和透光率分別為75.3％、81.2％和54.0％。在電化學(xué)氧化過程中,盡管濁度和SS的去除率不如化學(xué)絮凝和電絮凝,但尼古丁、二烯煙堿和可替寧等

8、在羥基自由基(·OH)作用下生成吡啶環(huán)和吡咯環(huán),并進(jìn)一步破環(huán)生成小分子有機(jī)酸。因此,廢水的色度和毒性隨之下降,BOD5/COD值由0.06提高到0.496(β-PbO2陽極)和0.467(釕銥鈦)。釕銥鈦陽極氧化能力相對(duì)較弱,出水中仍有尼古丁殘留。電化學(xué)氧化以電能消耗為主,β-PbO2和釕銥鈦陽極的噸水運(yùn)行成本分別為14.47元和14.45元,產(chǎn)生的浮渣量分別為0.078 m3和0.089 m3。
　　 (4)以鋁為陽極,不銹鋼

9、網(wǎng)為陰極,不改變煙草薄片廢水的pH,控制電流密度為40 mA/cm2,添加NaCI用量為2.5 g/L,煙草薄片廢水先經(jīng)電絮凝處理6 min,靜置30 min,出水采用電化學(xué)氧化法進(jìn)一步氧化。研究結(jié)果表明,以β-PbO2為陽極,電流密度控制為20 mA/cm2,pH為5,反應(yīng)30 min后,廢水COD去除率可達(dá)83.9％,BOD5/COD由0.061提高到0.852。以釕銥鈦為陽極時(shí),不調(diào)節(jié)廢水的pH,控制電流密度為30 mA/cm2,