本文以铁粉、活性炭和粘土为主要组分,添加少量高温易分解的物质作为添加剂,通过对制备过程中各条件的优化,制备出规整化铁炭球型微电解填料;然后将此填料单独应用于制浆生产废水,对应用过程中的关键影响因素进行研究,得到最佳的处理条件和效果;最后利用微电解过程中产生的大量Fe2+可以与H2O2组成Fenton试剂,发生Fenton氧化的特点,将Fenton氧化与微电解工艺联合深度处理制浆生产废水,实现废水高效低成本达标排放。对规整化铁炭球型填料制备条件的优化研究,结果显示,在铁炭比为1:1,粘土质量分数为25%,氯化铵添加量为0.5%的条件下,于400℃马弗炉中焙烧2h,可制得规整化铁炭球型填料。规整化后的铁炭填料仍然可以利用Fe与C的电位差组成微小原电池,发挥电解作用,对制浆废水和对氯苯酚模拟废水均具有良好的处理效果,并且处理过程中未出现传统固定铁炭床微电解过程中的沟流、板结和活性组分流失的现象。规整化铁炭填料微电解单独处理制浆废水的研究表明,通过单因素轮换实验确定的最优处理工艺为:在pH为2.5,铁炭填料添加量为90g/L,曝气流量为0.3m3/h,于室温条件下反应90min,对废水CODCr和TOC的去除率分别可达69.88%和70.75%。以CODCr和TOC的去除率为响应值,以反应初始pH、填料添加量和反应时间为可变因素,利用Design-Expert分析软件进行响应面实验设计和分析,模型优化后的最佳处理条件为:反应初始pH为2.37,填料添加量为32.67g/L,反应时间为92.49min时,在曝气流量为0.3m3/h及室温条件下处理制浆废水,CODCr去除率可达69.23%,经试验验证,相对误差仅为0.83%,模型预测值准确可靠。确定微电解与Fenton氧化联用工艺的研究结果显示,将H2O2在微电解反应开始时加入,组成微电解-Fenton氧化耦合处理工艺,添加30%的H2O2 0.8 ml/L,反应75min后,废水的总CODCr和TOC去除率可达85.98%和89.61%,比单独微电解处理分别提高了16.10%和18.86%。而且与微电解-Fenton氧化联合处理工艺相比,节省了专门的Fenton氧化反应器和大大缩短了深度处理的时间,实现了高效低成本达标排放。规整化铁炭填料添加氯化铵及反应前后填料和废水的表征分析显示,填料添加氯化铵后可以通过分解产生的气体疏通填料内部孔隙,反应后铁粉部分溶出,但填料基本骨架保持不变;废水中有机污染物在反应后种类和相对含量均大幅度降低,微电解和Fenton氧化协同作用,对废水中的共轭双键、羰基均具有较好的处理效果,对芳香族类有机物具有良好的去除或者转化能力,大大改善废水出水水质。
