摘要
目前全世界都面临水资源不足状态，针对这一现象，探究废水的深度处理及回用是必不可少的任务。炼化废水对环境的危害越发严重，导致很多受纳水体遭到迫害，并对居民饮用水产生严重的安全隐患，给人类带来巨大损失。本论文主要研究对象为炼化废水的二级出水，由于过二硫酸盐（PDS）具有极强的氧化能力且适用性很广，属于环保型材料，因此本文探究电助冶炼废渣活化过二硫酸盐体系对炼化废水深度处理的效果，专门针对废水中的化学需氧量（COD）和总氮（TN）进行降解，深入探索电/钢渣/PDS体系深度处理炼化废水可能存在的降解途径及反应机理，为该技术的实际应用提供数据与理论支撑。在基础实验探究的基础上，设计了炼化废水深度处理的扩大试验，结合最终水质、经济综合分析，为炼化废水的深度处理提出了一套可行的方案，并很好的实现了低能、高效率、经济适用及“以废治废”的目的。实验具体工作如下： 设计了铜渣活化PDS体系来深度处理炼化废水。根据二级出水水质情况，选取COD和TN作为去除目标。主要考察投放不同质量的铜渣以及不同浓度PDS条件下该铜渣-PDS体系对COD和TN的去除影响，推测出该体系深度处理炼化废水可能存在的反应机理。从结果可知，当铜渣的投加量在20g/L，PDS的浓度为1000mg/L，炼化废水中COD和TN的降解效率分别达到75.0%和19.05%。铜渣均匀分散于废水中与PDS充分接触，其铁离子与HSO5?反应生成SO4??，随后转化为OH?继续进行降解；同时铜渣表面的Fe3+与Fe2+相互转换，最终重新形成Fe3+，促进SO4??、OH?参与氧化分解，进而达到COD和TN去除的目的。 设计了钢渣活化PDS体系对炼化废水的二级出水进行深度处理，同样将COD和TN作为降解对象，其他条件不变时，通过改变钢渣的投加量以及PDS的浓度，来考察COD和TN的去除效果。反应120min，PDS浓度为750mg/L，钢渣投加量为15g/L时，COD和TN的降解效率可以达到近80%及24%。钢渣为PDS提供活性位点，其铁离子与HSO5?充分反应，促进SO4??和H2O反应生成OH?，并带动Fe3+、HSO5?、Fe2+、H+、以及SO5??之间的转换，从而去除了COD和TN。 对比铜渣-PDS、钢渣-PDS体系的处理效果，最终选取钢渣参与电活化的实验。在施加电压的条件下，分别采用PDS、KCl、K2SO4来与钢渣进行接触，构成电活化体系对COD和TN进行去除，分别对比三种物质对该体系作用的影响。结果显示当中性条件投加0.75g/L的PDS、15g/L的钢渣以及施加8V电压时，处理1L炼化废水后测得COD和TN的降解效果分别达到97.8%和55.2%，除此之外，五次循环实验中验证了钢渣在该体系具有良好的稳定性及回用性。同时结合金属离子溶出结果可以推测出该体系的降解途径为：一是钢渣中的Fe3+结合溶液中的HSO3-从而生成FeSO3+，随着氧气的作用形成具有强氧化性的羟基基团和硫酸根基团；二是在电场的作用下FeSO3+水解反应生Fe2+，导致Fe2+近一步活化PDS产生羟基基团和硫酸根基团。 电助钢渣活化PDS体系对炼化废水的深度处理有较优异的降解效能，因此本论文在最后设计了该体系的扩大研究。从结果可以看出，对于处理15L炼化废水时，在投加11g的PDS，施加12V电压、投加120g的钢渣条件下，COD和TN的剩余浓度均满足排放标准，其降解效率可达81.21%、41%。进一步证实了该体系在实际应用中的合理及可行性。并通过经济分析可以得出该体系处理炼化废水符合低能、高效率、经济适用的标准，并且很好表现出“以废治废”的特点，为之后的工程运用提供了较为可靠的数据、理论支撑与指导。
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