实验室有机废水如何处理(化学氧化法处理有机废水实验报告)

导语：实验室有机废水处理O3/H2O2高级氧化技术

　　实验室废水是指由教育机构的各类实验室、工业研发实验室、国家设立的分析实验室和质量保证实验室、医疗卫生行业的测试实验室在科研、教学、工业产品试制等活动中排放的废水，同时也包括器皿、装备洗涤水中冷却水，地面清洗水，消毒用水及其研究过程中废弃物水等。根据废水中所含主要污染物性质，可以分为有机和无机实验室废水两大类。

　　实验室废水的排放周期不定，排放量也无规律性，所含污染物成分较为简单，但个别污染因子的浓度较高，也具有潜在的危险性，容易造成污染事故，特别是化工类实验室的有机废水。此类废水未作处理直接排放进入市政管网，对污水处理厂的生物处理过程会造成较大冲击，给污水处理厂出水达标带来较大难度。因此要求实验室有机废水处理技术与方法具有高效性、简便性、多用途性。

　　张铁楷等利用Fenton试剂氧化降解有机废水，发现Fenton试剂处理后废水中PAM降解率可达90%以上。・OH具有很高的亲电性和电负性，其电子亲和能达568.3kJ，具有很强的加成反应特性。Fenton试剂降解PAM的过程中，Fe2+和H2O2快速反应生成大量的・OH，而自身被氧化为Fe3+，产生的・OH既可以和有机物快速反应，又在氧化Fe2+的同时生成OH-。在反应过程中・OH夺取PAM中的H原子形成有机自由基，填充不饱和C-C键使聚合物迅速降解。Fe2+/S2O2-8复配体系降解PAM时，南玉明等验证了PAM化学降解属于自由基反应。邓磊等采用采用Fenton法进行处理，对钻井废水中有机物变化及反应机理进行了研究。最佳条件下，Fe/C-H2O2耦合工艺出水中芳香化程度和聚合度大幅降低，高分子物质完全降解为小分子。徐军等通过对比臭氧、臭氧催化氧化、臭氧/双氧水和臭氧/双氧水催化氧化4种工艺深度处理化工废水的效果，臭氧/双氧水处理效果较优，利于后续生化法处理。

　　根据实验室废水特点，排放量小，成分较为简单，因此选择高效简单的O3/H2O2处理工艺，考察O3/H2O2高级氧化技术在不同的处理条件(臭氧投加量、H2O2投加量、pH值、反应时间)下对实验室高浓度有机废水中COD的去除率影响，并通过页岩气采出水进行验证。

　　1、实验

　　1.1 实验材料

　　重铬酸钾(GR)、水合醋酸钠(AR)、冰醋酸(AR)、甲酸钠(AR)、由成都科龙试剂厂提供。

　　实验废水采用某测试公司实验室中采用GC-MS、气相色谱仪、红外测油仪等仪器分析后产生的废水;废水中主要含二氯甲烷、乙醇、四氯化碳等有机污染物，COD含量为1250mg・L-1，色度为50倍。

　　1.2 实验仪器

　　MCB3-20型臭氧发生器，青岛国林;可见光分光光仪，上海佑科。

　　1.3 实验方法

　　1.3.1 COD的测定

　　采COD的测定用国标GB/T11914-1989(水质化学需氧量的测定重铬酸盐法)。

　　1.3.2 O3/H2O2高级氧化技术对实验有机废水处理方法

　　取100mL废液置于1000mL臭氧反应器中，调节臭氧发生器电压、电流向其通入臭氧同时加入H2O2，通过改变臭氧投加量、H2O2投加量、pH值等条件，在一定的曝气反应时间后测量废水中COD含量。

　　2、结果与讨论

　　2.1 臭氧投加量对实验废水中COD去除率的影响

　　如图1所示，当pH值为10，H2O2投加量为0.5mg・L-1，曝气时间30min，实验废水中COD含量随着臭氧投加量的增加而降低，去除率先快后慢。当臭氧投加量达到40mg・L-1后去除率达到80.34%。臭氧投加量的增加可增加试验废水中・OH含量，增加・OH与实验废水中有机物接触提高氧化效率。

　　2.2 pH值对实验废水中COD去除率的影响

　　改变pH值，当臭氧投加量为40mg・L-1，H2O2投加量为0.5mg・L-1，曝气时间30min，实验废水中COD去除率如图2所示。

　　图2中随着pH值的增加实验废水中COD的去除率减小，这与其他臭氧催化反应实验研究不一致，但与臭氧在废水中分解・OH为链式反应理论一致，在试验中投加了H2O2，H2O2进入废水中在酸性条件下迅速分解生成氧化能力很强的・OH，其氧化电位高达2.70V，仅次于氟。・OH，使臭氧进入废水时不需要调节为碱性提供・OH而发生链式反应。在O3/H2O2反应体系中，・OH的产生和淬灭可以归结为如下反应:

　　2.3 双氧水投加量对实验废水中COD去除率的影响

　　改变H2O2的投加量，当臭氧投加量为40mg・L-1，pH为3，曝气时间30min，实验废水中COD的去除率随着投加量的增加而提高，但当投加量达到0.7mg・L-1以后，COD的去除率开始降低如图3所示。

　　H2O2进入废水中分解生成氧化能力很强的・OH，不仅增加了废水中・OH含量为废水中有机污染物提供更多的接触机率而被氧化，同时为臭氧进入废水中提供・OH，激发链式反应，但随着H2O2的投加量增加・OH浓度增加，增加・OH之间接触而淬灭使实验废水中COD的去除率降低。

　　2.4 反应时间对实验废水中COD去除率的影响

　　反应时间对实验废水中COD的去除率影响如图4所示，当臭氧投加量为40mg・L-1，H2O2投加量为0.5mg・L-1，pH为3，随着曝气时间的增加实验废水中COD的去除率增加，但到40min后，其COD去除率变化平稳。当臭氧投加量、H2O2的投加量一定后，反应体系中提供的强氧化性物质恒定，随着反应时间的延长，实验废水中有机物的去除率并不能大幅度提高，因此当臭氧投加量为40mg・L-1、H2O2的投加量为0.7mg・L-1时，100mL实验废水在反应40min后，其COD的去除率达到90%以上。

　　2.5 O3/H2O2高级氧化技术对页岩气采出水中COD去除率影响

　　为考察O3/H2O2高级氧化技术对不同废水中COD去除效果评价，将COD浓度分别为1426mg・L-1的页岩气采出水、762mg・L-1的页岩气压裂返排液，各取100mL按1.3.2方法处理，当臭氧投加量为40mg・L-1、双氧水投加量为0.7mg・L-1、pH值为5、反应时间为40min时，页岩气采出水的COD浓度为166.84mg・L-1，COD去除率达到88.30%，页岩气压裂返排液的COD浓度为97.5mg・L-1COD去除率达到87.20%。因此O3/H2O2高级氧化技术对其他废水中COD的去除也有较好效果。

　　3、结论

　　(1)通过考察O3/H2O2高级氧化技术在不同条件下对实验室有机废水中COD去除率的影响，确定了最佳处理条件:臭氧投加量为40mg・L-1、双氧水投加量为0.7mg・L-1、pH值为5、反应时间为40min时，其COD去除率达90.41%，可排入城市管网。

　　(2)采用O3/H2O2高级氧化技术在相同条件下处理的页岩气采出水、页岩气压裂返排液，其COD去除率达85%以上，因此O3/H2O2高级氧化技术对其他废水中COD的去除也有较好效果。

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