微气泡臭氧催化氧化-生化耦合处理难降解含氮杂环芳烃

采用微气泡臭氧催化氧化-生化耦合工艺对煤化工废水生化出水进行深度处理,考查了污染物去除性能,并分析了处理过程中含氮杂环芳烃类污染物降解和废水可生化性变化.结果表明,微气泡臭氧催化氧化对煤化工废水生化出水COD平均去除率和去除负荷分别为26.4%和1.46kg/(m~3·d),并将废水BOD5/COD值由0.038提高至0.30,从而改善后续生化处理COD去除性能,使得COD总去除率达到62.4%,显著优于单独生化处理.微气泡臭氧催化氧化降解含氮杂环芳烃后释放氨氮,其在后续生化处理中被有效去除.此外,耦合处理对废水UV_(254)的总去除率可达68.9%.对耦合处理过程中废水GC-MS、紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱进行分析,结果表明,含氮杂环芳烃是煤化工废水生化出水中主要难降解污染物.同时证实微气泡臭氧催化氧化可有效降解去除含氮杂环芳烃,生成小分子有机物,提高废水可生化性.     

高浓度乳化废水处理中铜系催化剂催化活性比较

研究了几种铜系列催化剂在高浓度乳化废水进行湿式氧化(WAO)和催化湿式氧化(CWAO)处理中的效果。在160～240℃反应温度条件下,以CODcr,和TOC为参数,系统考查了均相/多相催化剂的催化性能,筛选出具有优良催化性能的过渡金属多相催化剂。结果表明,在温度200℃和初始氧分压P。1.2MPa条件下,控制氧化反应2h,无催化剂存在时,乳化废水的CODcr去除率为75％,TOC去除率为66%;均相催化剂[Cu(NO3)2]具有很好的氧化催化能力;当使用Cu/Alumina或Mn-Ce/Alumina催化剂时,CODcr去除率分别89.5％和84.2％,TOC去除率则分别达到了81.7％和81.2％;与WAO同等CODcr及TOC去除率水平相比,借助Cu/Alumina催化剂,CWAO反应温度可降低30℃左右。初步探讨了湿式氧化出水的可生化性。     

Mn-Ce/γ-Al2O3催化臭氧氧化深度处理石化废水中试研究

针对臭氧催化氧化深度处理石化废水时催化剂适配性不高和臭氧利用率低下的问题,以我国北方某典型石化废水为中试平台,采用课题组自主研发的催化臭氧催化剂Mn-Ce/γ-Al₂O₃,研究以臭氧催化氧化为核心的7种工艺深度处理石化废水的效果.结果表明:①单独臭氧氧化工艺对石化二级废水COD、TOC和UV₂₅₄（254 nm处的UV吸光度）的去除率分别为15.45%、9.04%和30.72%.与单独臭氧氧化工艺相比,Mn-Ce/γ-Al₂O₃催化臭氧氧化工艺下,COD、TOC和UV₂₅₄的去除率分别提高了26.18%、18.25%和5.81%,同时三维荧光光谱（3D-EEM）结合区域积分法（FRI）分析结果显示,对荧光类有机物中溶解性微生物代谢产物和类腐殖酸的去除率分别提高了21.13%和29.47%.②单独臭氧氧化工艺中,序批式和连续流出水处理效果影响不大.Mn-Ce/γ-Al₂O₃催化臭氧氧化工艺下,序批式优于连续流,但序批式需增加人力和运营成本,在实际应用中受限.③微絮凝+臭氧催化氧化+回流联合工艺中,COD、TOC和UV₂₅₄的去除率分别可达53.20%、37.56%和50.90%,去除效果显著高于仅臭氧催化氧化工艺（COD、TOC和UV₂₅₄的去除率分别为41.63%、27.29%和36.53%）时;同时,类富里酸、类溶解性微生物代谢产物和类腐殖酸的去除率分别达到79.49%、50.70%和75.12%;Mn-Ce/γ-Al₂O₃催化剂运用72 d后,COD去除率基本稳定在30%左右.研究显示,臭氧催化氧化工艺深度处理石化废水中,Mn-Ce/γ-Al₂O₃是一种高效稳定型催化剂,絮凝预处理、回流均可增强有机物的去除率,可为石化废水处理工程实现减排降耗提供技术支撑.      

Fe_2O_3-TiO_2-MnO_2/Al_2O_3催化臭氧化催化剂的制备及表征

以Al_2O_3为载体,采用浸渍-焙烧法制备了Fe_2O_3-TiO_2-MnO_2/Al_2O_3催化剂,使用SEM、EDX、BET和XRD方法对其进行了表征.以化工园区污水处理厂二级出水为目标降解物,考察了该催化剂在臭氧催化氧化过程中的催化活性.结果表明,浸渍液中Ti~(4+)、Mn~(2+)、Fe~(3+)的摩尔比为2:2:1、焙烧时间为4h和焙烧温度为500℃下制备出的催化剂对化工园区废水有较好的催化性能,在臭氧投加量为50mg/L,催化剂填充率为50%的条件下,反应60min后废水COD的去除率达到52.2%.三维荧光谱图显示,废水经臭氧催化氧化后,水中可见腐殖质类和UV腐殖质类物质可完全降解,同时有少量类富里酸生成.     

臭氧催化氧化深度处理焦化废水的实验研究

利用臭氧催化氧化工艺,对焦化废水生化出水进行深度处理,考察了催化剂类型、用量、反应时间对COD去除率的影响。研究结果表明:p H值为7~8,臭氧流量10g/h,催化剂8g,反应时间约50min,臭氧催化氧化对COD去除率达到68.63%,出水指标满足炼焦化学工业污染物排放标准(GB16171-2012)。     

Ru/AC催化臭氧氧化降解邻苯二甲酸二甲脂

Ru/AC催化剂催化臭氧氧化邻苯二甲酸二甲脂的实验结果表明:投加活性炭上负载Ru的催化剂可以显著提高臭氧氧化的效果,反应60min后,单纯由于Ru/AC催化臭氧氧化导致的TOC的去除率高达39%。实验还考察了制备条件对催化剂活性的影响并确定了催化臭氧氧化的最佳反应条件。在实验考查范围内:当焙烧温度为500℃,Ru的负载量为2.5%时催化剂活性最高;催化臭氧氧化最佳反应条件为:催化剂投加量为2g/L;气体流速为300mL/min;臭氧投加量为100mg/h。     

臭氧-曝气生物滤池组合工艺处理石化二级出水的试验研究

采用臭氧-曝气生物滤池组合工艺对石化废水厂二级出水进行深度处理,系统探讨了pH值对臭氧氧化单元的影响,组合工艺对废水中COD、UV254的去除效果,对废水中有机物相对分子质量分布以及荧光物质含量的影响.结果表明,在臭氧投加量为10 mg·L-1,接触时间为4 min,pH值偏碱性时,臭氧预氧化石化二级出水效果较好.臭氧氧化能将大分子有机物转化为小分子物质,使得相对分子质量小于1 000的有机物比例增加约15%,有效提高了废水的可生化性,有利于后续曝气生物滤池的运行.在曝气生物滤池的停留时间为3 h,气水比为3∶1时,组合工艺对COD、UV254的去除率分别达到40.8%和45.8%.在最佳运行条件下,进水平均COD为86.5 mg·L-1时,组合工艺出水平均COD为49.4 mg·L-1.     

FeY催化剂光助Fenton法降解亚甲基蓝染料废水

文章以NaY分子筛为载体,通过离子交换法制备FeY催化剂,并对其在非均相光-Fenton体系中催化降解亚甲基蓝染料废水进行了研究,考察其催化降解性能、重复性和再生性。结果表明,在反应温度为25℃、FeY催化剂投加量为1 g/L、H2O2浓度为4 mmol/L、pH为4、UV光照射60 min时,非均相体系对染料废水的脱色率和COD去除率分别达到97%和84%。通过比较发现,相对于黑暗条件,太阳光和UV光都能显著提高降解效率,并且两种光源效果相当。FeY催化剂比均相催化剂具有更高的催化活性,并且脱附率低,重复性较好,经500℃焙烧2 h的再生催化剂对染料废水的脱色率和COD去除率均可达原来的90%以上。     

Fe3+掺杂纳米管TiO2光催化臭氧化去除水中腐植酸

HA(humic acids, 腐植酸)是一种难降解天然有机物,常规饮用水处理工艺很难将其去除. 采用水热合成法制备纳米管TiO₂,并通过TEM(透射电镜)、XRD(X射线衍射)、XPS(X射线光电子能谱)和BET比表面积分析对催化剂进行表征,考察纳米管TiO₂光催化臭氧化对HA的去除效果. 结果表明:①254 nm紫外光照射下,500 ℃煅烧纳米管TiO₂催化臭氧化HA的工艺去除效果最佳,HA去除率可达42.1%,较单独臭氧化工艺提高92.2%. ②采用Fe³⁺掺杂纳米管TiO₂催化臭氧化工艺时,Fe³⁺掺杂量为1.0%(原子百分含量),煅烧温度为550 ℃时,催化效果最好,HA去除率可达79.5%. ③HA去除率高于TOC,0~10min内该现象更为明显. ④考察陶粒和活性炭负载Fe³⁺掺杂纳米管TiO₂的催化效果及催化次数对催化性能的影响发现,陶粒和活性炭负载Fe³⁺掺杂纳米管TiO₂存在下,HA去除率分别为85.1%和97.7%,使用4次后,HA去除率分别为73.9%和82.8%.     

臭氧/活性炭/紫外光联用处理几种高浓度有机废水影响因素

以对硝基苯甲酸废水、鸟嘌呤废水、乙醛废水和乙醇胺废水为例,对臭氧/活性炭氧化去除废水中有机物的效果进行了初步研究,考察了臭氧投加量、pH值和紫外光等因素对臭氧/活性炭催化氧化高浓度有机废水的影响,并在最优条件下,验证了该工艺作为高浓度有机废水预处理手段,在去除废水中COD和提高可生化性(BOD5/COD)等方面的综合效果.结果表明,活性炭作为催化剂与臭氧共同作用,对对硝基苯甲酸废水COD的去除率明显高于单独臭氧氧化和活性炭吸附;臭氧/活性炭氧化对乙醛废水和乙醇胺废水这类短链类有机物降解作用不大,但对硝基苯甲酸废水、鸟嘌呤废水这些含有苯环类、长链类的有机物,去除效率较高;在中性偏碱时,pH的提高有利于COD的去除,但过高pH对COD的降解效果反而有所减弱,pH=9.0是比较合适的;在紫外光催化的条件下,采用臭氧/活性炭氧化工艺处理对硝基苯甲酸废水,COD去除率可达到52%,废水的生化性(BOD5/COD)由原来的0.10提高到0.32,大大提高了废水的可生化性.     

微絮凝砂滤-臭氧催化氧化强化石化生化出水COD去除

为强化石化生化出水COD的去除,采用微絮凝砂滤-臭氧催化氧化工艺处理石化生化出水,比较了臭氧催化氧化反应器不同氧化方式和不同回流比组合方式下COD的去除,开展了臭氧催化氧化深度处理单元小试、中试和生产性规模研究,确立了以双级臭氧催化氧化Ⅰ级自回流工艺（回流比100%）为双级臭氧催化氧化推荐的优化工艺。生化出水ρ（COD）为70~120 mg/L时,微絮凝砂滤出水ρ（COD）达到65~113 mg/L,Ⅱ级氧化出水COD平均去除率达到35.0%~42.6%,出水满足GB 31571-2015《石油化学工业污染物排放标准》排放限值要求。生产性试验条件下,优化工艺装置去除单位COD消耗臭氧量平均为1.04 g/g,比对照组现阶段生产工艺（仅Ⅰ级臭氧曝气）降低了21.2%。     

Al2O3催化臭氧化处理邻苯二甲酸二甲酯

'Al₂O₃催化剂对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)溶液臭氧化过程的影响结果表明:Al₂O₃可以显著提高臭氧氧化的效果,反应120min后,TOC的去除率从单独臭氧氧化的23.9%提高到55.1%.实验中还考察了制备条件对Al₂O₃催化剂活性的影响并确定了反应的最佳工艺条件.在实验考察的范围内:焙烧温度600℃,Al₂O₃粒径为0.5～1.0mm时催化活性最高;最佳反应工艺条件为:催化剂投加量20g/L,混和气体流速200mL/min,反应温度15℃.通过单独臭氧氧化,单独臭氧氧化后再进行催化剂吸附,催化臭氧化的对比实验证明了Al₂O₃催化剂对体系TOC的去除主要是基于催化作用.     

电凝聚臭氧化耦合工艺的有机物处理特性及去除机制解析

以污水厂二级出水溶解性有机物强效去除为目的,本研究构建了电凝聚臭氧化耦合（E-HOC）体系,明确了该体系对污水厂二级出水及布洛芬的处理特性,探明了有机物的强化去除机制.结果表明,在pH5条件下,E-HOC工艺对二级出水溶解性有机物的去除效果更优,相较于臭氧氧化、电絮凝工艺、预臭氧化-电絮凝工艺、电絮凝串联臭氧工艺以及化学混凝工艺分别提高了46.4%、20.0%、19.4%、36.1%和49.7%.为进一步明确该耦合工艺去除溶解性有机物的机制,基于淬灭实验和EPR特征峰谱图分析,证实了金属盐混凝剂可作为催化剂有效地提高羟基自由基（·OH）的产量,揭示了该耦合体系存在臭氧混凝协同增效（SOC）反应.傅立叶红外的分析结果表明,Al阳极电解产生的混凝剂水解物表面羟基为SOC反应中产生·OH的活性位点.基于有机物在E-HOC体系中的动力学特性,解析了耦合体系中有机物的去除机制,SOC反应和臭氧氧化反应在E-HOC体系的有机物去除过程中作用显著,SOC反应为·OH的生成提供了一种新的途径.     

水热炭化对吸附处理染料废水产生的废活性炭的再生效果

为实现废粉末活性炭的循环利用,采用水热炭化对吸附处理染料废水产生的废粉末活性炭进行再生,考察了水热炭化再生温度、再生时间、初始pH和再生次数等因素对废粉末活性炭再生效果的影响.结果表明:将320℃的水热条件下反应8 h得到的再生粉末活性炭用于吸附处理染料废水,色度去除率在95%左右,废粉末活性炭再生率可超过60%,且酸性条件下更有利于活性炭再生.经过5次吸附再生循环,废粉末活性炭再生率为55.54%,再生率仅下降6.06%.红外光谱分析结果表明,新粉末活性炭、废粉末活性炭和再生粉末活性炭的官能团种类基本一致;表面官能团Boehm滴定测定结果显示,再生粉末活性炭表面碱性基团含量降低、酸性基团含量增加.由于升温改变了废粉末活性炭的吸附平衡,有机物从其表面脱附,部分有机物在再生液中降解;此外,废粉末活性炭表面不易挥发和脱附的有机物在高温高压下炭化所得的产物能进一步吸附有机物,因此导致了废粉末活性炭的再生.研究显示,水热炭化对废粉末活性炭有较好的再生效果,具有实际应用价值.      

水平潜流人工湿地有机物去除模型研究

以总有机碳(TOC)做为模型参数,建立了1个水平潜流人工湿地有机物去除机理模型.通过对试验数据的拟合得到模型中的未知参数,再对模型进行验证.结果表明,模型预测值与实测值的吻合较好.种植花叶芦竹的水平潜流人工湿地和空白湿地对生活污水中总有机碳的去除率分别为92%和91%,去除的主要途径为生物降解作用,生物降解量占进水总有机碳的84%.植物对总有机碳去除有促进作用,但影响不大.     

粉煤灰基催化臭氧处理亚甲基蓝催化剂的制备

以粉煤灰作为载体,用等体积浸渍法负载NiO,CuO,Fe2O3等不同的活性组分,制备出不同单组分和双组分的催化剂,从中选择出最佳的催化剂为NiO/粉煤灰。通过正交试验确定制备NiO/粉煤灰催化剂的最佳条件为:负载量为1wt%,浸渍时间为15 h,煅烧温度为300℃,煅烧时间为2 h。将NiO/粉煤灰催化剂投加到臭氧氧化处理亚甲基蓝模拟废水体系中,处理效果有显著的提高,去除率由单独臭氧处理的88.04%提高到99.12%。     

电-多相臭氧催化技术处理金刚烷胺制药废水

采用电-多相臭氧催化（E-catazone）技术处理高COD、高含盐、难生化的金刚烷胺制药废水.对比研究电-多相臭氧催化、多相臭氧催化（Catazone）、电催化氧化（EO）对金刚烷胺制药废水的处理效果,在此基础上进一步研究了电流密度、pH值以及气相O₃浓度对电-多相臭氧催化技术处理效果的影响,同时优化实验条件.实验结果表明,在原水pH值为12.5,电流密度为15mA/cm²,O₃进气流速0.4L/min,O₃浓度为60mg/L的条件下,经过60min反应,电-多相臭氧催化技术获得了62%的COD去除和44%的总有机碳（TOC）去除,其效果显著优于多相臭氧催化（COD 44%,TOC 29%）与电催化氧化（COD 13%,TOC 17%）;同时,电-多相臭氧催化不仅氧化能力强,而且氧化速率快,获得的伪一级COD去除速率常数k是多相臭氧催化和电催化氧化的1.81倍和8.22倍,更为重要的是,电-多相臭氧催化技术还可以高效、快速地提高废水的生化性,提高约2个数量级,结果表明,电-多相臭氧催化技术是一种有潜力的高级氧化技术,可以实现高效、快速去除有机污染物以及提高废水的可生化性.     

Catalytic wet air oxidation for the treatment of emulsifying wastewater

The wet air oxidation (WAO) and catalytic WAO(CWAO) of the high strength emulsifying wastewater containing nonionic surfactants have been investigated in terms of COD and TOC removal. The WAO and homogeneous CWAO processes were carried out at the temperature from 433 K to 513 K, with initial oxygen pressure 1.2 MPa. It was found that homogeneous catalyst copper(Cu(NO3)2) had an fairly good catalytic activity for the WAO process, and the oxidation was catalyzed when the temperature was higher than 473K. Moreover, several heterogeneous catalysts were proved to be effective for the WAO process. At the temperature 473 K, after 2h reaction, WAO process could achieve about 75% COD removal and 66% TOC removal, while catalysts Cu/Al2O3 and Mn-Ce/Al2O3 elevated the COD removal up to 86%-89% and that of TOC up to 82%. However, complete elimination of COD and TOC was proved to be difficult even the best non-noble catalyst was used. Therefore, the effluent from WAO or CWAO process need to be further disposed. The bioassay proved that the effluent from WAO process was amenable to the biochemical method.     

制备工艺对La改性湿式氧化催化剂活性和稳定性的影响

采用CWAO(催化湿式空气氧化)法处理甲基橙模拟印染废水,以过量浸渍法制备催化剂,以水样COD_Cr去除率和脱色率表征催化剂的活性,以催化剂使用后处理出水中溶出的金属离子质量浓度表征催化剂的稳定性. 结果表明,多组分催化剂的金属组分构成为Cu、Fe、La,m(Cu)∶m(Fe)∶m(La)为1∶1∶2, 35℃下动态共浸渍8h,450℃下焙烧3h,由此制备得到Cu-Fe-La/FSC催化剂. 应用该催化剂,以CWAO法处理模拟印染废水,废水COD_Cr去除率和脱色率可分别达到79.1%和98.9%,催化剂的活性较高;使用该催化剂处理后的废水中Cu、Fe、La、Al的溶出量(以ρ计)分别为6.1、2.4、2.2、3.2mg/L,说明金属元素的溶出量较低,催化剂的稳定性较高.