高含铁电镀污泥的超临界水氧化处理实验研究

发布时间：2020-05-28 20:01

【摘要】：电镀污泥作为典型的兼具高有机污染物浓度以及高重金属污染物浓度的危险废物,无法合理高效的处置电镀污泥一直是电镀行业发展的限制因素。超临界水氧化技术作为一种清洁高效的污染物处置技术,得益于超临界水的特性,在污染物处置领域有着无可比拟的优势。研究表明超临界水氧化技术可以实现有机污染物和重金属污染物的同时去除。因此本研究将该技术引入电镀污泥的处理中,通过研究得出适宜工作参数并探究技术可行性,为电镀污泥的处置开辟新思路,研究了超临界水氧化技术处理高含铁电镀污泥过程中,重金属的稳定化过程以及有机污染物的降解规律。本文的主要内容为:(1)实验采用间歇式反应釜,研究了反应温度623～823K,氧化系数0～2,等不同反应条件对实验结果的影响。结果表明,化学需氧量(COD)降解率随温度的升高,氧化系数的增大而增大,最大值可达到92%。对污泥中有机物进行反应动力学研究发现,反应温度达到823 K时,反应速率常数k=0.01381;而COD降解的反应活化能为37.411 KJ/mol。当温度大于723K,氧化系数在0.5至1.5时,总有机碳(TOC)的降解效果明显得到提高,而当氧化系数达到1.5时,增大氧化系数对TOC降解影响变得不在显著,此时若想继续提高TOC的降解率则需要将反应温度继续提高。(2)温度较低时(623～723 K),增大氧化系数对重金属从液相产物中的析出转移到固相产物中的影响效果不大,当温度逐渐增大的同时,提高氧化系数对重金属转化的影响变得显著。从化学形态转化结果的角度来说,超临界水氧化技术对于电镀污泥中的锌和铬的稳定化起到了积极的作用,有效的促进了锌和铬从不稳定的形态向稳定的形态转化,降低了锌和铬的生态毒性和生物可利用性,从而降低了锌和铬对环境的潜在威胁。对于原污泥以及不同反应条件下的固相产物进行了基于固体废物浸出毒性浸出方法——醋酸缓冲溶液法浸出毒性测试。结果显示,经过不同条件下超临界水氧化处理后的固相产物中Zn,Cr的浸出毒性分别都发生了明显的下降,总体呈现出反应温度越高,固相产物中Zn,Cr浸出毒性越低的规律。(3)对不同条件下的固相产物进行了 XRD,SEM以及EPMA分析,发现随着温度的升高以及氧化系数的增大,固相产物中的Zn,Cr,Fe明显地从非晶体形态向晶体化合物转化,生物可利用性与生态毒性大幅降低,稳定性增强。电镀废水加入大量含铁絮凝剂之后,使得生化处理技术,水泥固化技术等传统处理技术处理难度增大。与之相比,超临界水氧化技术却能很好的应对这一问题。
【图文】：

处理工艺,强腐蚀,管式,耐高温

需要考虑选择耐高温高压和强腐蚀材料，并要克服因盐沉积导致的堵塞问题。目逡逑前通常使用的材料有邋ＳＳ３１６、Ｉｎｃｏｎｅｌ６００、Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５邋和邋ＨａｓｔｅＨｏｙＣ２７６。反应器逡逑的形式分可为管式（见图１－５［３６］）、罐式（见图１－６［３７］）、蒸发壁式（见图卜７［３８］）逡逑等诸多形式。逡逑１１逡逑

反应器,反应设备

着亚临界区的温度；二来又可以将反应产生的浓盐水带出反应设备。经过超临界逡逑水氧化处理后的大部分净化水通过反应设备上端的出水管排出，其余则同浓盐水逡逑从反应设备底端排出。图１－７所示的是蒸发壁式反应器的结构简图。蒸发壁式逡逑反应器可以有效解决盐沉积这一超临界水氧化技术工业化推广的难题，其基本原逡逑理是干净的水通过多孔壁泵入反应器中，径向流过多孔蒸发壁，将超临界水氧化逡逑反应流体限定在反应器中心区域内进行，避免腐蚀性物质接触反应器壁，同时析逡逑出的盐颗粒悬浮于高速流动相中，防止盐沉积。逡逑渗透水逡逑Ｗ９邋ｍ邋ｍｍ邋ＪＬ逦ｍ逡逑反应室邋？＊逦ｎ逦＼逡逑Ａ逡逑承压外壳：Ｉ逦Ｉ：逡逑—＾４逡逑Ｖ邋Ｂ逦栟逡逑多孔内壳：逦｜逡逑＼邋：逦？逡逑＾逦＊逡逑ｉ逦！逦＿逡逑？逦§瞻逡逑废水和邋ｆ逦」逡逑氧化剂逦＊反应出水逡逑图１－７蒸发壁式反应器逡逑Ｆｉｇ．邋１－７邋ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ邋ｗａｌｌ邋ｒｅａｃｔｏｒ逡逑１．２．３超临界水热燃烧技术简介逡逑当有机物的浓度和温度超过其起燃临界值时，超临界水氧化反应会以燃烧的逡逑形式进行，，称为超临界水热燃烧。与无焰的超临界水氧化反应相比，超临界水热逡逑燃烧在有机废物处理方面具有以下几方面优势：逡逑１３逡逑
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X781.1

【参考文献】