臭氧对化工园区废水厂二级出水的选择性氧化

以化工园区废水厂二级出水作为实验废水,采用臭氧氧化工艺对其进行处理,采用分子量分级、亲疏水性分离和傅里叶红外等手段对臭氧氧化前后水质进行了系统分析。结果表明,在进水COD为126 mg/L,臭氧氧化60 min的条件下,COD和UV254的去除率分别为37.9%和55%;臭氧氧化对水中疏水性物质去除效率高于亲水性物质,部分疏水性物质氧化成亲水性小分子有机物。臭氧氧化可以改变废水中有机物的分子结构,使水中分子量小于1×103k Da的有机物比例从56.3%提高至71.2%,分子量大于1×105k Da的有机物比例由原来的24.2%下降至9.6%。红外光谱分析表明,臭氧氧化具有一定的选择性,可显著去除水中含不饱和键、酚类、醇类等有机物,但对饱和烷烃基本无降解效果。     

膜接触反应器臭氧传质及其对模拟印染废水的降解

对膜接触反应器传质过程及其在模拟印染废水降解中的应用进行了研究。实验表明,产水臭氧浓度随着液相雷诺数、气相臭氧浓度和膜长的增加而升高,随着温度升高而下降。在膜接触反应器中,臭氧体积传质系数kLa可达0.317s~(-1),比鼓泡反应器大15~62倍。对模拟印染废水的降解速率常数ka可达0.336 s~(-1),比鼓泡反应器大65%,而比臭氧消耗量为鼓泡反应器的45%。实验表明,膜接触反应器具有体积较小,臭氧利用效率较高等优势。     

臭氧对超滤膜处理钱塘江水中有机物的影响研究

钱塘江水经臭氧化后过超滤膜,考察臭氧对超滤膜过滤地表水中有机物的作用,进而考察其对膜过滤特性的影响。结果表明,钱塘江水中的有机物以小分子、亲水组分为主;臭氧接触时间为20.0min时,膜出水中DOC和UV254的总去除率分别达到39.3%、73.1%;随着臭氧接触时间的增加,膜出水DOC中分子量3ku的有机物所占比例下降,分子量3ku的有机物所占比例几乎不变或稍有升高,膜出水UV_(254)中不同分子量有机物的比例变化与DOC相反;总体看来,投加臭氧使膜出水中强疏水组分的比例下降,弱疏水及亲水组分的比例则有增加趋势。臭氧化可有效缓解膜污染,臭氧接触时间为5.0min时膜污染下降率最大,为75.4%。     

活性炭催化臭氧氧化深度处理工艺对酵母发酵废水中有机物的去除特性分析

酵母发酵废水经过厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)-好氧膜生物反应器(MBR)组合工艺处理后,仍含有较高浓度的COD,不能满足排放要求。以发酵废水处理过程中MBR处理单元的出水为研究对象,选择活性炭催化臭氧氧化作为其深度处理工艺,以活性炭吸附和单独臭氧氧化工艺作为对比,重点考察了活性炭催化臭氧氧化深度处理工艺对发酵废水中有机物的去除效能,并借助红外光谱、三维荧光光谱和气相色谱-质谱联用等方法,详细分析了发酵废水深度处理过程中有机物的变化规律。研究结果表明,活性炭催化臭氧氧化深度处理工艺对发酵废水中的芳香族化合物、具有共轭双键的有机物及色度具有良好的去除效果;并且对废水中酸类、醇类和醛类等有机物有较好的降解、转化和去除效果。此外,活性炭催化臭氧氧化工艺还可以使以烷烃、卤代烃、醇类、酯类和酮类为主的大分子有机物的含量大幅度减少。     

臭氧水中传质模型的研究

在传统鼓泡塔中对臭氧在水中的传质过程进行实验研究。利用实验改变进水流量、臭氧进气流量以及臭氧进气浓度等，得到臭氧传质系数、臭氧传质效率和臭氧消耗等有关参数。建立一个臭氧传质模型，可以预测不同操作条件下臭氧传质效率，从而优化控制臭氧化反应动力学。     

含中间层的DSA电极电催化氧化硝基苯废水的研究

为了提高难降解有机废水的可生化性,以及更高效地去除废水中的特征污染物,同时避免二次污染,利用自制的含锡锑中间层的钌钯氧化物涂层电极对有机废水中的硝基苯进行处理,并利用SEM、XRD等方法对电极中间层、表层进行微观表征。微观测试表明,基体、中间层、表层之间结合力较强,有利于增强电极寿命;水处理实验表明,电催化氧化反应体系适合高浓度有机废水的处理,由于该反应体系需要外加电解质加强传质,这在实际运用中为废水中盐度的处理提供了一种新的途径,当电流密度为20 mA/cm²、电解质浓度为10 g/L、pH=5、极板间距=2 cm时,电催化氧化体系对硝基苯具有较高的去除效率。     

超滤-膜接触臭氧氧化技术处理印染废水

采用超滤与膜接触臭氧氧化组合工艺处理印染废水二级生化出水,对超滤膜切割分子量、膜接触反应器膜长、臭氧浓度、气体流量和产水速率等工艺条件进行优化选择,并对该组合工艺的处理效果进行了研究。通过系列实验确定的优化参数为:超滤膜切割分子量100 kDa,膜接触反应器膜长2 m,臭氧浓度10 mg·L~(-1),气体流量0.6 L·min~(-1),产水速率1.4 L·h~(-1)。连续运行8 d,平均COD由131 mg·L~(-1)降到70 mg·L~(-1),平均色度由130度降到20度,平均浊度由11 NTU降到2.3 NTU,B/C值也由0.167提高到0.244。     

气提式内循环膜生物反应器试验研究

针对膜生物反应器存在的膜污染和能耗高的问题,结合气提式内循环和一体式膜生物反应器处理废水的工艺特点,提出圆柱形套筒气提式内循环膜生物反应器。试验结果表明,同等曝气强度和曝气方式下,气提式内循环膜生物反应器中氧传质系数（KLa）高于一般膜生物反应器;膜间水流流速是一般膜生物反应器的1.53～2.44倍,提高了膜面的水力冲刷作用,可减缓膜污染;对反应器膜过滤性能的考察,表明气提式内循环膜生物反应器较一般膜生物反应器有更好的膜过滤性能和抗污染能力。反应器中添加内循环,污泥活性有所下降,但对实际废水的去除效果影响不大,污泥活性较为稳定。     

碳纳米管电极强化电催化臭氧降解西玛津

传统的电催化技术受限于阴极原位电生H₂O₂的效率,且对某些特定结构污染物的降解能力较差。为提升电极对污染物降解性能和稳定性,使用压片法制备了蒽醌修饰碳纳米管(CNT/TBAQ)电极,构建了一种基于浸没电极的电催化臭氧反应器,并鉴定了反应体系内的活性物质及对西玛津的降解性能。结果表明,当气体流量为0.2 L·min^-1,电流密度为7.5 mA·cm^-2时,HO·生成量为1.024μmol·L^-1。与单独电催化和单独臭氧技术相比,电催化臭氧技术可以在6 min内完全去除初始质量浓度为5 mg·L^-1的西玛津。当臭氧质量浓度10 mg·L^-1,电流密度7.5 mA·cm^-2时,电催化臭氧技术的矿化效率最高,120 min后TOC去除率为62.25%,相比于电催化氧化、臭氧氧化能耗分别下降了55%和31%,但电催化臭氧技术没有明显降低西玛津中间产物的毒性。经过10次循环使用后,CNT/TBAQ阴极仍然保持对污染物的去除能...     

中空纤维膜吸收甲苯气体

采用疏水性聚偏氟乙烯(PDVF)中空纤维膜为气液接触膜,n-甲酰吗啉(NFM)水溶液为吸收剂,研究了膜吸收技术分离甲苯/空气混合气的性能。考察了进气气体浓度、气体停留时间、吸收液体积分数和吸收液流量等诸因素对分离性能的影响。研究结果表明,膜吸收技术可以有效地分离甲苯/空气混合气,甲苯去除率可达90%;提高NFM吸收液的浓度和流量可同时增加甲苯的去除效率η和总传质系数K;气体停留时间的减小导致η降低,K反而增大;进气甲苯浓度的增加导致η下降,同时降低总传质系数K。     

磁场强化臭氧液相传质

对不同种气液接触方式的臭氧气液传质性能进行了研究,考察了磁场作用下的臭氧进气量,液面高度以及液相p H值对微气泡臭氧传质效果的影响规律。实验研究表明,相同实验条件下,采用微气泡附加磁场(磁铁相吸)比底部曝气盘和微气泡发生器接触方式,液相中溶解的臭氧浓度分别提高了72.6%和11.4%,经过30 min后,水中溶解的臭氧浓度为8.91 mg/L,传质系数为0.2272 min-1,传质系数显著提高;在磁场的作用下的微气泡臭氧接触方式,臭氧气体流量较小的情况下,臭氧在液相溶解效率较高,液面高度h越高溶解的臭氧浓度越低,传质系数kLa值随着气液流量的增加而增加,但是随着液面高度h的增加而降低,液相的p H值也影响着传质效果,p H越低,水中溶解的臭氧浓度越高,传质系数越高。     

三维电催化氧化法处理高浓度有机废水

以石墨为阳极,钢板为阴极,主电极板间填充具有特异催化功能和导电性能的铁锰双金属改性活性炭催化剂颗粒,进行三维电催化氧化实验,以处理高浓度有机废水。通过浸渍煅烧法制备了铁锰双金属改性活性炭催化剂,且对催化剂的形貌和结构进行了表征和分析;考察了电压、初始pH、曝气量和反应时间等工艺参数对电催化氧化去除乙腈的影响,再确定最佳实验条件后,考察了三维电催化氧化处理有机废水的稳定性、处理实际有机废水的效果。结果表明：铁锰初始比例为1∶2、煅烧温度为550°C、投加量为300 mg·L^-1、电压为24 V、初始pH为7、曝气量为4L·min^-1时,三维电催化氧化反应60 min处理效果最佳,乙腈去除效率达到96.1%,5次循环实验乙腈去除率仍能保持88.7%。且在处理实际废水中,也能保持高效的去除性能,并能同步去除氨氮。     

高级氧化工艺处理煤化工浓盐水

浓盐水处理是一项世界性难题,采用高级氧化工艺能有效去除废水中难降解有机物,从而提高其可处理性。分别采用臭氧氧化、O3/H2O2、GAC/O3和GAC/O3/H2O2等工艺处理煤化工浓盐水,研究了工艺参数对COD去除的影响,探索了有机物去除机理。研究表明,煤化工浓盐水中易被臭氧氧化的有机物大约占55%。增加臭氧投加量和气体流速能提高有机物去除效率。酸性条件下的COD去除率要高于碱性条件下。臭氧氧化、O3/H2O2、GAC/O3和GAC/O3/H2O2工艺中·OH稳定浓度分为4.1、37.7、5.9和41.3×10-14mol/L。O3与H2O2之间存在明显协同作用,GAC与O3协同产生·OH的作用不明显,但GAC对氧化过程中生成的生物抑制物具有较好的吸附去除作用。GAC、O3和H2O2三者之间的协同作用有助于去除煤化工浓盐水中难降解有机物、提高出水可生化性和降低出水水质毒性。     

臭氧在柱式反应器中的强化传质过程

结合理论分析,提出了影响臭氧在水中传质效率的三大因素:表观气速μobs、初始气泡直径d、液位高H。通过实验设计,以臭氧氧化柱式反应器中气泡的行为为研究对象,以废水COD去除率及臭氧利用率为指标,考察了这三大因素对臭氧传质效率的影响,且探讨了体系中引入搅拌对强化臭氧传质的贡献。结果表明,适当地提高表观气速μobs、初始气泡直径d及液位高H都可强化气液传质、提高废水处理效果,而对于传质控制型反应效果更为显著。在低、中表观气速下,搅拌能促使气泡均匀分散,从而提高气液传质效率;而在高表观气速下,搅拌作用的强化能力是有限的。通过对搅拌作用下反应器内流体热视图分析可知,反应器内中心气泡密度、尺寸均高于近壁面位置。n=100 r·min~(-1)时,反应器内气泡直径小且分布均匀;n=200 r·min~(-1)时,反应器内气泡破碎严重,搅拌杆有气穴生成;n=500 r·min~(-1)时,反应器中心出现明显旋流与气液分层现象。     

Fenton-水解酸化-接触氧化处理模拟磷霉素钠制药废水

对模拟磷霉素钠制药废水进行Fenton-水解酸化-接触氧化小试处理实验,考察了COD、有机磷的去除效果,并对处理前后的废水进行了GC-MS分析。结果显示,增加了Fenton预处理后磷霉素钠制药废水的COD和有机磷分别降低到100和2 mg/L,去除率均可达87%以上,出水COD满足化学制药行业污染物排放标准(GB 21904-2008);Fenton过程对制药厂废水中的复杂有机物去除效果明显,GC-MS结果表明,出水中基本检测不到复杂有机物。与制药厂采用的水解酸化-接触氧化处理效果相比,增加Fenton预处理可以提高废水的可生化性和系统的处理效率。     

臭氧气泡大小对分散染料废水氧化处理效果的影响

采用臭氧氧化法处理实际分散染料废水,研究了初始pH、臭氧投加量、反应时间、臭氧气泡大小(气体洗瓶和自制的砂芯鼓泡反应柱分别作反应器)对处理效果的影响,采用动态显微高速摄影仪对反应器内的臭氧气泡进行了表征.结果表明,反应体系的初始pH、臭氧投加量越高,反应速率越快,染料废水的脱色及矿化效果越好;染料废水的臭氧氧化处理过程符合拟二级动力学方程;自制的砂芯鼓泡反应柱改善了臭氧分散效果,缩小了气泡直径,提高了臭氧传质速率和效率,强化了臭氧氧化能力.     

垃圾焚烧发电厂渗滤液生化出水的催化臭氧氧化处理

垃圾焚烧发电厂渗滤液生化出水是一种高盐,且含腐殖酸类和水溶性小分子有机物的复杂废水.本研究提出了采用Ca(OH)2预处理,并催化臭氧氧化处理的新工艺路线,对工艺参数和催化过程机理进行了分析.结果表明,Ca(OH)2可以有效地预处理去除生化出水中的腐殖酸类大分子有机物,当其用量为12 g/L时,可使COD的去除率达到70％～75％.Ca(OH)2可强化催化臭氧氧化处理预处理废水中剩余的难降解小分子有机物,其机理可能是及时去除了反应体系中生成的碳酸根离子,其适宜用量为2 g/L废水.当搅拌转速小于600 r/min,进口气相中臭氧浓度小于66.24 mg/L时,增大反应体系搅拌强度和进口臭氧浓度可以强化废水COD的去除速率.该工艺在深度处理垃圾渗滤液生化出水中难降解有机物领域具有较大的应用前景.     

膜蒸馏去除水中砷的研究

采用新型膜蒸馏技术对水中As（III）与As（Ⅴ）的去除展开了研究。实验结果表明,膜蒸馏对水中As (III)及As (Ⅴ)具有较高的去除能力：当产水中砷含量超过10 μg/L时,原水中As (III)与As (Ⅴ)的浓度可分别高达40 mg/L和2 000 mg/L。局部润湿现象的存在导致As (III)及As (Ⅴ)跨膜至产水侧,PVDF微孔膜在溶液中的负电性以及As (III)与 As (Ⅴ)在溶液中存在形式的不同导致膜蒸馏对两者去除能力的差异。360 h连续运行过程中产水通量及电导率稳定,且整个过程中As (III)均低于检测限,说明PVDF微孔膜具有良好的疏水性和稳定的除砷性能。     

臭氧催化氧化处理化学镀镍废水

采用臭氧催化氧化工艺处理化学镀镍废水,以Fe2O3-TiO2-MnO2/A12O3作为臭氧催化剂,考察了不同反应条件下臭氧催化氧化对化学镀镍废水的影响。结果表明,在初始pH为9,臭氧投加量为300 mg·L-1,反应时间为60 min的最佳反应条件下,水中COD可从532 mg·L-1下降至285 mg·L-1,去除率达到46.4%。臭氧催化氧化对化学镍具有较好的破络效果,在初始pH为9,臭氧投加量为200 mg·L-1,反应为60 min后进行混凝过滤,水中镍的去除率可达到86.7%。紫外全波段扫描分析发现,经臭氧催化氧化后,各波段的吸收峰均有大幅度下降,位于254 nm和320 nm处的吸收峰基本消失,说明水中的苯环类物质和共轭结构被破坏。经臭氧催化氧化后,废水的生物毒性大幅降低,废水的可生化性提高,出水B/C由原来的0.12提高到0.36,为后续进一步生化处理提供了条件。     

TiO2-AC电催化氧化含酚废水

采用溶胶凝胶法制备了TiO2负载型活性炭颗粒。使用X-射线衍射仪(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)对其进行物相组成及微观形貌分析,结果表明,TiO2晶粒主要以锐钛矿及金红石相填充于AC孔径之中,并形成均匀连续的负载膜;以TiO2-AC/AC分别作为填充床电化学反应器的填充物质对苯酚废水进行了电催化氧化对比性研究,引入表征填充床电化学反应器传质特性的传质系数km计算阳极和粒子电极对苯酚废水的氧化选择系数;实验结果表明,在苯酚废水浓度600 mg/L,操作电压为4.0 V,30 A/m2电流密度,流速0.6 L/h反应条件下以TiO2-AC为填充颗粒时填充床电化学反应器体系的传质系数4.032×10-6m/s大于以AC为填料时填充床电化学反应器的传质系数3.281×10-6m/s,电化学反应电荷控制阶段进程延长0.21 h,苯酚废水COD的去除率由73.2%提高至80.4%,体系电流效率亦由40.2%增加至49.5%,能耗降低2.01 kWh/kg COD;TiO2-AC/AC作为填充床电化学反应器填充颗粒对苯酚废水的选择氧化系数分别为0.74和0.80;紫外吸收光谱表明,TiO2-AC/AC作为填料电催化氧化苯酚废水过程中表现出不同的降解路径。