电解催化氧化法废水处理机制研究

采用电解催化氧化法(electrochemical enhanced catalytic oxidation reaction)处理某高浓度有机废水(COD约10 000mg·L~(-1)),该工艺主要包括电解反应、催化氧化反应以及催化氧化反应后废水内循环进行电解反应等过程。开展了不同因素对废水COD降解效率影响的研究,并对反应降解机制和反应动力学进行了探讨。结果显示,内循环设计结合H_2O_2溶液投加量逐步增加的方式,使得体系在420 min反应时间内均保持着不断削减COD的能力。当FeSO_4·7H_2O初始投加量为0.6 g·L~(-1)、回流比R为0.5时,COD减少量可达9 340 mg·L~(-1)。反应过程中工作电流I及氧化还原电势ORP监测值的不断波动表明反应体系中有机物不断被降解,氧化还原环境不断地变化。该工艺耦合电解氧化和Fenton技术,协同因子约为1.48,且可极大提高废水混凝性能,反应60 min后经废水混凝处理可使COD去除率由4.27%提高至26.21%。     

UV-Fenton、Fenton和O_3氧化法处理垃圾渗滤液反渗透膜浓缩液的对比研究

对比分析了UV-Fenton法、Fenton法和O_3氧化法对垃圾渗滤液反渗透膜浓缩液的处理特性。结果表明:UVFenton法最佳反应条件为反应时间120 min,pH为4.0,H_2O_2和Fe(II)的投加量分别为6 000 mg·L~(-1)和3 000 mg·L~(-1);Fenton法最佳反应条件为反应时间90 min,pH为4.0,H_2O_2和Fe(II)的投加量分别为10 000 mg·L~(-1)和4 000 mg·L~(-1);O_3氧化法最佳反应条件为反应时间90 min,pH为8.0,O_3投加量为5 g·L~(-1)。在上述反应条件下,UV-Fenton法、Fenton法和O_3氧化法对垃圾渗滤液反渗透膜浓缩液的COD去除率分别为72%、60%和68%,对TOC和总氮(TN)均有较好的去除效果,但是对NH_4~+-N去除不佳。UV-Fenton法和Fenton法对于总磷(TP)的去除优于O_3氧化法。     

Fenton氧化法深度处理纤维素乙醇废水

采用Fenton氧化法深度处理经生化降解后的纤维素乙醇废水,考察了初始pH值、Fe~(2+)与H_2O_2的投加比例(物质的量之比)、H_2O_2投加量与COD的比例(质量之比)以及反应时间对COD和浊度去除的影响,并通过正交实验确定了反应的最佳条件。研究表明:初始pH值、Fe~(2+)/H_2O_2、H_2O_2/COD以及反应时间对深度处理效果有不同程度的影响;在初始pH值为3.0、Fe~(2+)/H_2O_2为2∶3、H_2O_2/COD为2.8、反应时间为3 h的最佳反应条件下,出水COD为45~56 mg·L~(-1),浊度为2~3 NTU,达到了纤维素乙醇废水的排放标准。     

Fe/C微电解耦合H_2O_2氧化处理页岩气钻井废水

采用Fe/C微电解耦合H_2O_2工艺对经复合混凝处理后的某页岩气井钻井废水进行处理,考察了Fe/C质量比、Fe/C投加量、溶液pH值、气水比、H_2O_2(30%)投加量和反应时间对COD去除率的影响。结果表明,耦合工艺最佳实验条件为Fe/C质量比1∶1、Fe/C投加量500 g·L-1、溶液pH值2.5、气水比20∶1、H_2O_2(30%)投加量6 m L·L-1、反应时间120 min。最佳工艺条件下,页岩气钻井废水经处理后,出水COD质量浓度为89.54 mg·L~(-1),去除率达到81.60%。     

紫外-Fenton法处理高盐有机废水

以某电镀厂水回用系统产生的高盐有机废水为对象,对比研究了Fenton、UV-Fenton等工艺去除COD性能,考察了初始p H、H_2O_2投加量、Fe2+与H_2O_2摩尔比、反应时间等参数对处理效果的影响。结果表明:UV-Fenton工艺的最佳条件为初始p H=3.0,H_2O_2的投加量3 mmol/L,RFe2+∶H_2O_2=1∶1,反应时间30 min;在此条件下,COD去除率可达到60%以上,分别较Fenton和UV-H_2O_2工艺提高23.0%和39.3%。UV-Fenton工艺中,Fenton与UV表现出良好的协同效果,其处理效果较单独Fenton和单独UV处理效果之和高14.7%。UV的引入促进Fe(II)/Fe(Ⅲ)循环,可以提高·OH生成量以及Fe2+与H_2O_2利用率。UV-Fenton是处理高盐有机废水的可行工艺之一。     

O_3/H_2O_2体系降解水中青霉素G的效能及其降解机理

为探讨O_3/H_2O_2体系降解水中青霉素G(PCN)的效能及其降解机理,分别考察了在降解过程中pH、O_3投加量和H_2O_2投加量对PCN和COD去除效果的影响,通过实验数据得出了PCN降解动力学方程;并采用傅里叶红外光谱和液相色谱-质谱联用分析探讨了PCN在O_3氧化过程中的中间产物变化及其降解规律。结果表明:在初始ρ(PCN)为25 mg·L~(-1)、pH=10、O_3投加量为1.48_(g·)L~(-1)、H_2O_2投加量为7.84 mmol·L~(-1)、温度为20℃的条件下,反应10 min后PCN可全部被降解,反应3h后COD的去除率达到71.9%;O_3的反应级数为0.697 3,在降解过程中,O_3初始浓度对反应速率的影响最大;反应活化能为E_a=27.59 kJ·mol~(-1)该反应活化能较低,说明此反应容易发生;经氧化降解后,PCN的抑菌结构被破坏,并且产物中可能含有羧酸类和胺类化合物。以上研究结果对解决水体中PCN污染问题具有参考价值。     

微波-均相Fenton法深度处理工业聚集型村镇复合废水

为了提高工业聚集型村镇复合废水处理效率,对微波-均相Fenton技术进行了研究。基于Box-Behnken响应曲面法,重点考察了初始pH值、H_2O_2/Fe~(2+)摩尔比、H_2O_2投加量、微波功率及微波辐射时间的单独及交互作用;建立以COD去除率为响应值的二次响应曲面模型并采用方差分析进行验证。结果表明,影响因子显著性排序为:初始pH值H_2O_2投加量微波辐射功率H_2O_2/Fe~(2+)摩尔比微波辐射时间;其中初始pH和H_2O_2投加量之间交互作用显著;所建数学模型回归性较好,最优组合条件为:初始pH值3.43,H_2O_2投加量19.2 mmol·L~(-1),H_2O_2/Fe~(2+)摩尔比39.42,微波辐射功率597.55 W,微波辐射时间5.12 min,该条件下COD实际去除率为95.3%,与模型预测结果相比偏差为4.7%。采用微波-均相Fenton法深度处理工业聚集型村镇复合废水,出水COD值完全满足《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级排放标准COD≤100 mg·L~(-1)。     

Fe-Mn/γ-Al2O3催化O3-H2O2协同氧化间甲酚

为提高臭氧氧化法对难降解有机污染物的降解效率,采用在催化臭氧氧化体系中引入H_2O_2的方法,建立催化O_3-H_2O_2联合氧化体系,使O_3与H_2O_2在体系中起协同作用。采用等体积浸渍法筛选制备了具有高催化性能的Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化剂,应用于O_3/Fe-Mn/γ-Al_2O_3/H_2O_2复合体系协同催化臭氧氧化处理间甲酚模型废水。通过扫描电子显微镜(SEM)、物理吸附、X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线光电子波谱(XPS)对催化剂的物理化学性质进行表征。考察了O_3投加量、H_2O_2投加量、初始pH、空速等因素对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚处理效果的影响,并采用GC-MS和LC-OCD,对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚的中间产物的类型及相对分子质量进行分析。结果表明,当以Fe-Mn/γ-Al_2O_3为催化剂时,协同催化氧化体系的最优处理参数为:间甲酚浓度100 mg·L~(-1),O_3投加量481 mg·L~(-1),反应时间10 min,空速6 h~(-1),H_2O_2投加量211 mg·L~(-1),进水pH 6.7。在此条件下,TOC去除率可达68.37%,间甲酚转化率可达100%。以上研究结果可为2种技术联用降解煤化工废水提供参考。     

Fe~0/S_2O_8~(2-)异相芬顿与生物组合工艺处理煤化工废水尾水

为实现煤化工废水尾水低成本达标排放,采用零价铁/过硫酸盐(Fe~0/S_2O_8~(2-))异相芬顿与气升环流反应器(ALR)组合工艺对其进行深度处理并分析处理成本。结果表明,在pH为6.8、Fe~0和S_2O_8~(2-)投加量分别为2g·L~(-1)和15 mmol·L~(-1)的条件下,Fe~0/S_2O_8~(2-)体系对COD和色度去除率分别为56%和50%。气相色谱-质谱和气相色谱分析显示,尾水中难降解芳香化合物被转化成小分子有机酸,这些小分子有机酸虽然在异相芬顿反应中难以进一步降解,但容易被好氧微生物吸收和利用;出水经ALR处理后,COD和色度进一步从150 mg·L~(-1)和75倍降到48 mg·L~(-1)和25倍,总去除率达到86%和83%。由于异相芬顿反应不需调节pH且出水铁离子浓度小于9mg·L~(-1),该组合工艺在避免大量铁泥产生的同时可低成本地实现煤化工废水尾水达标排放。     

Fe~0/GAC-Fenton异相耦合深度处理焦化废水

采用由Fe0/GAC和H_2O_2构建的微电解与Fenton异相耦合降解体系对焦化废水进行深度处理,通过单因素影响实验和正交优化实验,考察了H_2O_2投加量、进水pH、HRT和mFe0/mGAC对处理效果的影响并确定了最佳反应条件。结果表明:随着各工艺参数取值的增大,系统对有机物的去除效率呈先上升后下降或趋于稳定的趋势;各影响因素的主次顺序为:H_2O_2投加量进水pHHRTmFe0/mGAC,H_2O_2投加量和进水pH为显著性影响因素;当H_2O_2投加量为1.2 m L·L~(-1),进水pH=3,HRT=90 min,mFe0/mGAC=3时,系统处理效果最佳,COD由306 mg·L~(-1)降至94 mg·L~(-1),去除率稳定达到69.2%,满足《炼焦化学工艺污染物排放标准》(GB 16171~(-2)012)对现有企业直接排放的要求。     

磁性还原氧化石墨烯负载Fe~0对罗丹明B的类芬顿降解

合成了磁性还原氧化石墨烯负载零价纳米铁材料(Fe~0-MF-RGO),并在双氧水(H_2O_2)的作用下构成类芬顿试剂用于对罗丹明B(Rh B)的吸附-催化降解。通过正交实验研究了pH值、Fe~0-MF-RGO用量、Rh B初始浓度、温度和H_2O_2浓度5个影响因素。在15℃、pH值为7.0、Fe~0-MF-RGO投加量1.0 g·L~(-1)、Rh B初始浓度为50 mg·L~(-1)以及H_2O_2浓度为0.8 mmol·L~(-1)的条件下,150 min后模拟废水中Rh B的去除率达到98.17%,经5次循环使用后去除率为72.97%。     

好氧接触氧化+Fenton组合工艺处理皮革废水

采用接触氧化工艺代替传统A~2O工艺中的活性污泥法来处理皮革废水,研究缺氧HRT、好氧HRT、混合液回流等因素对系统处理效果的影响。结果表明,在进水COD、氨氮以及TN分别为550~986,84~127,99~148 mg·L~(-1)的情况下,取消缺氧段以及混合液回流,控制好氧HRT=18 h,好氧柱DO为2.5~3.5 mg·L~(-1),好氧柱内发生了同步硝化反硝化,系统COD、氨氮以及TN的平均去除率分别为74.76%、98.35%以及67.63%。生化出水氨氮达到广东省《水污染排放限值》(DB 44/26-2001)第2时段一级标准。采用Fenton工艺深度处理生化出水,在m_(H_2O_2)/m_(COD)=1.5,m_(Fe~(2+))/m_(COD)=0.2,pH=3以及反应时间为4 h的反应条件下,可以将COD由150~220 mg·L~(-1)降至100 mg·L~(-1)以内。     

快速Fenton反应器处理乳化液废水

采用快速Fenton反应器对乳化液废水处理效果进行研究。分别考察反应温度、H_2O_2和Fe SO_4投加量、反应时间、初始p H值等因素对COD去除率的影响,实验结果表明,在反应温度30℃,初始p H值4,反应时间20 min,H2O2浓度为116 mmol·L~(-1),Fe2+浓度为10 mmol·L~(-1)条件下,COD平均去除率可达到60%。H2O2和Fe SO4的用量是传统Fenton工艺的65%和10%,反应时间少于传统Fenton工艺的1/7。     

微波-Fenton高级氧化工艺降解水中BPA

以提高目标物的降解效果和投加药剂利用率、缩短反应时间及节约处理成本为目的,探讨4种不同光助-Fenton氧化工艺对环境内分泌干扰物双酚A(BPA)的降解效果。以BPA的去除率和反应速率作为评价指标,采用紫外分光光度计、TOC测定仪及分子荧光光度计分别对BPA的去除率、反应体系的矿化度和·OH的生成量进行研究。确定了微波-Fenton氧化工艺降解水中BPA的效果最佳,并深入研究pH值、H_2O_2投加量、n(H_2O_2)/n(Fe2+)、微波反应功率及时间对微波-Fenton氧化工艺的影响。结果表明:pH=3,n(H_2O_2)/n(Fe2+)为20,H_2O_2浓度为2 mmol·L~(~(-1)),反应时间为5 min,反应功率为300 W的条件下,BPA初始浓度为100 mg·L~(~(-1))时其去除率最高达99.67%,矿化度达53%;pH值在2~6范围内对BPA均有降解效果,铁泥量也有一定的减少。为微波-Fenton氧化工艺的实际应用奠定了理论基础,并且提供了技术支持。     

Fenton试剂氧化降解水中的盐酸四环素

利用Fenton试剂对水中盐酸四环素(TC)氧化降解,考察H_2O_2/Fe~(2+)(摩尔比)、Fenton试剂投加量、溶液p H值对盐酸四环素去除的影响,研究了盐酸四环素降解过程及动力学特征。研究结果表明:对于初始浓度为0.10 mmol·L~(-1)的盐酸四环素,最优反应条件为p H值3.0,H_2O_2/Fe~(2+)=10∶1(物质的量之比),H_2O_2施加量1.58 mmol·L~(-1)。在该条件下反应60 min,盐酸四环素降解率达88.47%,对应TOC去除率为18.48%;紫外可见光谱扫描结果表明氧化过程中盐酸四环素的共轭结构被首先破坏;分别采用一级和二级动力学方程拟合降解过程,结果表明反应过程遵循二级动力学模型。     

零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水

采用零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水,研究了初始pH、零价铁投加量、过氧化氢(H_2O_2)投加量及温度对红水中总有机碳(TOC)去除效果的影响,同时进行了TOC去除过程中反应动力学的探讨。结果表明,零价铁耦合芬顿氧化体系可有效降解TNT红水中的2,4-二硝基甲苯-3-磺酸钠和2,4-二硝基甲苯-5-磺酸钠。在初始pH为2,温度为20?C的条件下,加入1.5 g·L~(-1)零价铁反应1 h后,再加入100 mL·L~(-1)H_2O_2反应4 h,红水中二硝基甲苯磺酸盐浓度从500 mg·L~(-1)降至0 mg·L~(-1),去除率为100%,TOC浓度从150 mg·L~(-1)降至30 mg·L~(-1),去除率达到80%。反应中TOC的降解过程遵循拟二级反应动力学方程。零价铁耦合芬顿氧化法可以作为TNT红水的有效处理途径。     

Fenton法处理电镀有机废水

采用Fenton法处理某电镀厂强碱性有机废水。考察了pH和Fenton氧化对废水特性的影响,优化了处理参数,研究了Fenton氧化对废水可生化性的影响。结果表明:Fenton氧化前,调节pH可提高有机物去除效果,一定程度上去除重金属;Fenton法能够有效处理电镀有机废水,并充分提高废水可生化性,最高COD去除率可达75%;在反应时间为30min、H_2O_2投加量为68mg·L~(-1)、Fe~(2+)投加量为111mg·L~(-1)条件下,废水COD去除率为22%,B/C为0.28,适宜后续接入生化工艺以进一步提高废水处理效果,可降低成本并提高处理效率,为电镀企业处理强碱性有机废水提供参考。     

电-Fenton法预处理糖蜜酒精废液厌氧发酵出水

糖蜜酒精废液厌氧发酵出水(以下简称厌氧发酵出水)有机物浓度高、色度大、可生化性差,是一种典型的难降解有机工业废水。为提高废水的可生化性,采用电Fenton工艺预处理糖蜜酒精废液厌氧发酵出水,研究了电Fenton反应中影响因子对废水COD去除速率和BOD5/COD(B/C)值的影响。结果表明,当初始pH调至3,电流密度0.6 m A·cm-2、H_2O_2(w/w,30%)投加量20 m L·L~(-1)、极间距2 cm、反应90 min后,废水COD去除率达75%,B/C由0.113增大为0.479,废水可生化性得到显著改善。同时发现,分步投加H_2O_2效果优于反应初始时刻一次性投加,反应的前30 min内结束投加效果最好。为探索糖蜜酒精废液厌氧发酵出水的高效处理方法提供了有意的参考。     

UV/H_2O_2工艺降解典型消炎药布洛芬影响因素和降解机理

布洛芬是一种典型药物和个人护理用品(PPCPs),大量生产和广泛使用给环境带来了一定危害。基于响应面方法,采用UV/H_2O_2工艺降解布洛芬(IB),对降解过程中的影响因素(光强、H_2O_2投加量、初始IB浓度)进行了探讨,构建响应面模型。优化的最佳反应条件为:H_2O_2投加量0.10 mol·L~(-1)、初始IB浓度5.00 mg·L~(-1)、UV光强1 400μW·cm~(-2),预测和实验IB以及反应动力学速率常数接近,说明响应面模型能够有效描述UV/H_2O_2降解反应过程。同时用离子阱质谱仪鉴定出IB羟基加成物、4-乙基苯酚、对异丁基苯甲酸等降解中间产物,其中IB羟基加成物的细胞毒性大于IB本身,最后提出降解机理。本研究为UV/H_2O_2工艺降解典型消炎药类污染物提供技术参考。     

臭氧-BAF组合工艺处理电镀RO浓水

电镀废水反渗透(RO)浓水具有盐度高、难降解有机物浓度高、含重金属等特点,是电镀废水处理工艺提标改造的难点。采用臭氧-曝气生物滤池(BAF)组合工艺,对电镀废水反渗透(RO)浓水中有机物进行处理,使出水COD浓度达到《电镀污染物排放标准》中标准。考察了废水初始p H、臭氧浓度和反应时间等因素对臭氧氧化效果的影响,以及水力停留时间(HRT)和气水比对BAF单元COD去除效果的影响。经优化后的系统运行工况为:臭氧氧化单元中废水初始p H值为10.0,臭氧浓度为31.96 mg·L~(-1),反应时间为40 min;BAF的HRT为3 h,气水比为5∶1。在最佳工况下,当进水COD为180~240 mg·L~(-1)时,经组合工艺处理后COD去除率达78.6%,平均出水COD浓度为47 mg·L~(-1),达到了标准的要求。