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.      

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.     

电-多相臭氧催化工艺深度处理焦化废水

本文采用新型电-多相臭氧催化（E-catazone）工艺深度处理焦化废水生化二级出水,开展工艺可行性研究.通过与O₃/TiO₂纳米花（TiO_2-NF）与O₃/TiO_2-NF/H₂O₂及单独电化学氧化工艺相比较,对E-catazone工艺技术优势及氧化机理进行探究.结果表明：在相同条件下（O₃浓度84mg/L）,电-多相臭氧催化获得的COD和TOC的去除率（分别为67.9%,50.0%）显著优于O₃/TiO_2-NF获得的去除率（25.8%,20.9%）,即便在O₃/TiO_2-NF体系中投加5g/L的H₂O₂以促进臭氧均相催化效果,但COD和TOC去除率也仅分别提高到63.6%,43.6%.     

电-多相臭氧催化工艺深度处理焦化废水

本文采用新型电-多相臭氧催化（E-catazone）工艺深度处理焦化废水生化二级出水,开展工艺可行性研究.通过与O₃/TiO₂纳米花（TiO_2-NF）与O₃/TiO_2-NF/H₂O₂及单独电化学氧化工艺相比较,对E-catazone工艺技术优势及氧化机理进行探究.结果表明：在相同条件下（O₃浓度84mg/L）,电-多相臭氧催化获得的COD和TOC的去除率（分别为67.9%,50.0%）显著优于O₃/TiO_2-NF获得的去除率（25.8%,20.9%）,即便在O₃/TiO_2-NF体系中投加5g/L的H₂O₂以促进臭氧均相催化效果,但COD和TOC去除率也仅分别提高到63.6%,43.6%.     

无机催化剂对O3-BAC工艺出水降解效果研究

针对O₃工艺降解效率低下、出水可生化性低的问题,在连续流O₃-BAC组合工艺中投加无机催化剂,对某工业园区污水处理厂MBR出水进行降解试验,研究了无机催化剂对O₃段废水COD、UV₂₅₄和TOC的降解效果提升影响,以及其出水对BAC段COD的降解效果提升影响。结果表明,在相同的反应条件下,无机催化剂对组合工艺O₃段和BAC段处理效果都有较大提升,最优条件下O₃段的COD、UV₂₅₄、TOC的降解率分别为23.5%、41%和43.2%,BAC段COD降解率为39.3%;BAC段微生物Shannon指数、聚类单元数和Chao指数分别上升了1.9、87、40.7。Ca、Al复合催化剂降解效果要优于分别以Ca和Al为单组分的催化剂。结果表明无机催化剂可明显提升O₃-BAC组合工艺处理效果。     

UV/O3-Na2S2O8处理活性炭再生冷凝废水效能及机理

过热蒸汽法再生活性炭的过程中会产生大量含难降解有机物的冷凝废水,为去除冷凝废水中难降解COD,提高可生化性,采用紫外/臭氧活化过硫酸盐（UV/O₃-Na₂S₂O₈）氧化体系对活性炭再生冷凝废水进行处理,考察了O₃投加量、初始pH和Na₂S₂O₈投加量等因素对有机物处理效能的影响,并采用红外光谱、紫外-可见光谱和三维荧光等表征手段探究了冷凝废水处理过程中的变化机理。结果表明:当O₃投加量为30 mg/L,pH值为9.0,Na₂S₂O₈投加量为0.4 g/L时,在120 min内对冷凝废水的COD去除率达到82.1%,色度（CN）去除率达到86.3%。冷凝废水可生化性得到提高,BOD₅/COD值由0.17提升至0.46。由冷凝废水溶解性有机物（DOM）的表征可知,DOM中的腐殖质和发色基团被持续氧化,芳构化程度降低,色氨酸类有机物得到有效去除。结论表明,UV/O₃-Na₂S₂O₈氧化体系可有效去除冷凝废水中的难降解有机物。     

臭氧与过氧化钙协同降解甲基红废水

对单独臭氧（O₃）、臭氧与过氧化钙（O₃/CaO₂）联用技术降解甲基红染料废水进行了研究,考察了O₃流量、温度、废水初始pH值、CaO₂投加量、处理时间以及不同水基质等因素对甲基红降解效果的影响.结果表明,在O₃流量为48L/h,温度为26℃,初始pH值为6.2的纯水中降解10min,单独O₃处理对甲基红的降解率为86.1%.在此条件下投加CaO₂,投加量为6.9mmol/L时,O₃/CaO₂联用技术对甲基红废水的脱色率可达到94%.水基质中草酸的存在并不会对O₃/CaO₂联用体系的降解作用造成抑制.O₃/CaO₂联用体系在多种复杂水基质中都能达到较好的脱色效果.通过对比试验发现,O₃/CaO₂联用对甲基红的降解起协同作用,CaO₂不仅可以产生H₂O₂促进染料被O₃降解,而且CaO₂的吸附作用也有利于染料和污染物质的氧化去除.该联用工艺可高效地去除印染废水的色度,达到出水水质处理标准.     

电化学法处理含盐染料废水

研究了电化学法处理含盐染料废水的可行性及其处理效果．结果表明,电化学法对废水的色度和COD具有良好的去除效果,电解过程中余氯的产生对色度和COD的去除有决定性作用．实验确定的高浓度含盐废水电化学处理条件为：电流密度0．017A/cm²,电压10．3V,平均电导率12．35ms/cm,电解60min,色度和COD的去除率分别为85％和99．8％．电解过程无难以继续反应的中间产物生成．     

MnO2催化O3处理准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物

研究利用MnO₂催化O₃氧化技术对准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物进行处理.系统研究了臭氧投量、二氧化锰投量和初始pH值对有机物的去除效果和反应动力学.通过UV-Vis和3D-EEM技术对渗滤液尾水中溶解性有机物分子结构在O₃/MnO₂体系的转化进行了探究,在此基础上,运用XRD、SEM、EDS和XPS对二氧化锰的催化机理进行研究.结果表明：在反应时间为20min,O₃投量为18.92mg/min,初始pH值为3时,添加0.2g/L的MnO₂能显著提升有机污染物的去除能力,较单独O₃作用,其COD、UV₂₅₄、色度CN的去除率分别提升了24.66%、4.95%和12.57%,并且生色团的有机物最易被臭氧氧化降解.紫外-可见光谱和三维荧光显示,O₃/MnO₂体系能使废水中腐殖质降解,其有机物的芳香性程度、分子量和缩合度均降低,体系对苯环类化合物的降解效率提高,最终,废水的可生化性得到显著提高.与此同时,反应前后MnO₂未出现新增价态峰值的变化,Mn（Ⅳ）在催化过程中占主导地位,MnO₂在O₃/MnO₂体系中协同机理为MnO₂催化O₃产生羟基自由基以及MnO₂在体系中转化为水合二氧化锰,改变催化剂表面理化性质与有机物形成复合物,以此促进羟基自由基的选择性,从而提升了难降解有机物的去除效果.     

臭氧投加量对臭氧生物活性炭工艺处理水库水影响的中试

臭氧投加量是O₃/BAC(臭氧/生物活性炭)工艺中的重要参数,直接影响净水效果和处理费用. 试验分别采用预臭氧+常规工艺+生物活性炭工艺(下称工艺Ⅰ)和常规工艺+主臭氧+生物活性炭工艺(下称工艺Ⅱ),以COD_Mn和浊度的去除率、UV₂₅₄降幅为评价指标,确定了O₃/BAC工艺中最佳预臭氧投加量和最佳主臭氧投加量,并分别对比了臭氧投加前后工艺Ⅰ和工艺Ⅱ对污染物的去除效果. 结果表明:工艺Ⅰ中,最佳预臭氧投加量为0.78mg/L,该预臭氧投加量下COD_Mn去除率和UV₂₅₄降幅分别较无预臭氧工艺提高28.8%和43.7%;工艺Ⅱ中,最佳主臭氧投加量为1.20mg/L,该主臭氧投加量下COD_Mn去除率和UV₂₅₄降幅分别较无主臭氧工艺提高44.8%和73.3%. 可见,在合适的臭氧投加量下,O₃/BAC工艺能够高效去除丹江口水库水中的有机污染物,使水质得到显著改善,投加主臭氧的工艺Ⅱ对污染物的去除效果比投加预臭氧的工艺Ⅰ更好.      

超滤+纳滤工艺在高盐印染废水处理中的应用及脱盐效果分析

采用超滤+纳滤工艺处理印染废水,通过改变废水盐的种类、废水的pH值,分析相关因素时废水处理效果的影响.实验表明:以NaCl为主要助剂的混合浓洗水,COD和TOC的总去除率都在80%以上:以硫酸盐为主要助剂的碱性染缸废水和第一道漂洗废水按照5:2体积比形成的混合液,纳滤过程对电导率和盐去除效果好,去除率分别为63.4%和60.3%,色度的去除率为93.8%;调节pH值后的以硫酸盐为主要助荆的染缸废水COD和TOC总去除率分别为77.2%和93.6%,色度总去除率为98.4%,同时具有较好的脱盐效果,全盐量从9 500 mg/L降至563 mg/L,脱盐率约94%,能大量削减外排废水中的含盐量.     

流化床光催化氧化处理印染废水中试研究

设计了1种流化床光催化氧化中试处理系统,制备了一种负载型TiO₂光催化剂.以高压汞灯为光源,选用难降解偶氮染料4BS和高分子化学浆料CMC配制的模拟印染废水为处理对象,考察了初始pH值、初始浓度以及光助催化剂H₂O₂浓度、Fe₃₊浓度对光催化降解效果的影响,并对有关的光催化反应动力学规律进行了探讨.结果表明,本工艺系统对配制的印染废水有较好的处理效果,光照74min色度去除率可超过80%,光照150min COD去除率可超过70%,BOD₅/COD可提高至0.4以上.     

Fe2+激活过硫酸盐耦合活性炭深度处理焦化废水

采用Fe²⁺激活过硫酸盐（PS）耦合活性炭处理焦化废水生化出水.在原水TOC为86.4mg/L,色度338倍的条件下,研究PS和Fe²⁺投加量,初始pH值等因素对处理效果的影响.结果表明：PS和Fe²⁺投加量分别为1.5和4mmol/L,不调节pH值（8.0）,反应60min,色度和TOC去除率可达87.17%和68.16%.经Fe²⁺/PS体系处理的废水采用A,B两种活性炭进行吸附处理,结果表明：B炭的吸附效果较好,且可去除Fe²⁺/PS体系残留的PS.B炭15g/L,反应120min时,出水色度为14倍,TOC 11.86mg/L.Fe²⁺激活PS氧化法耦合活性炭吸附深度处理焦化废水时,总色度去除率95.86%,总TOC去除率86.27%.对生化出水,Fe²⁺/PS体系出水和活性炭吸附出水进行三维荧光光谱扫描分析,结果表明：Fe²⁺/PS体系能氧化分解废水中部分类腐植酸物质,而活性炭吸附则可进一步去除了废水中残留的类腐植酸物质.     

湿式氧化法处理高浓度活性染料废水

采用湿式氧化法处理高浓度活性染料废水,试验结果表明,湿式双氧化工艺具有较高的TOC和色度去除效果,湿式双氧水氧化处理受反应温度、双氧水的加入量、废水初始pH值的影响,反应温度是最敏感实验参数,初始TOC的去除率与双氧水的加入量成正比,色度与TOC的去除率有密切的关系,在150℃、理论双氧水加入量,30min、未知催化和不调废水初始pH值等实验条件下,湿式双氧化氧化理高浓度活性染料废水,其TOC和COD去除率均达80%以上,色度去除率高于90%     

臭氧光催化工艺处理制浆造纸中段废水

对臭氧光催化工艺对造纸中段废水生物处理出水的净化效果进行了研究。结果表明:臭氧单独作用于废水时,COD最大去除率为26.8%,脱色率最高可达90%;UV单独作用于废水时,色度去除有限,COD去除率随照射时间的延长而增加,但在40 min后,趋势趋于平缓;臭氧+UV联合工艺对废水色度、COD去除均可达到满意效果,其工艺为臭氧氧化30 min,UV作用5 min。     

UV/H2 O2法对印染废水生化出水中不同种类有机物的去除效果

采用UV/H2O2高级氧化法对印染废水生化出水的处理进行研究,探讨了不同反应时间、H2O2投加量、反应初始pH值等因素对UV254,ADMI7.6、DOC和COD去除效果的影响.结果表明,以UV254、ADMI7.6、DOC和COD的去除率为筛选依据,确定出最佳参数组合为:反应初始pH值为原水pH 7.4～8.1,H2O2投加量为4.5 mmol.L-1,紫外光照射时间为50 min,在最佳处理条件下,UV254、ADMI7.6、DOC和COD的去除率分别达到77%、94%、40%和69%.通过XAD-8/XAD-4吸附树脂联用技术将印染废水生化出水中溶解性有机物分为疏水酸、非酸疏水物质、弱疏水物质及亲水物质4类有机物,研究了UV/H2O2氧化工艺对生化出水中各种有机物及色度的去除效果.实验结果表明,对于该印染废水的生化出水,疏水性物质是引起色度的主要物质,所占比例以ADMI7.6表征时为92%,其中以非酸疏水物质的贡献最大,达到53%.UV/H2O2高级氧化法处理此水样中的弱疏水性有机物、疏水酸和非酸疏水物质均有较好的处理效果,对亲水性有机物的处理效果较差.实验表明,相对分子质量>10 000的大分子有机物对DOC和ADMI7.6的去除贡献较大,对UV254的去除贡献接近一半.     

偶氮染料生产废水的处理工艺技术研究

偶氮染料废水具有高COD_Cr、高色度、有机物成分复杂等特点。根据清污分流的原则,确定处理工艺方案为:首先对高浓度偶氮染料工艺废水采用中和—电解—臭氧氧化进行预处理后,再与低浓度废水按比例混合混凝处理。经大量工艺实验确定全流程工艺条件为:废水pH中性、电解电压10V、电流密度0.018A/cm2、电解时间2h,O₃氧化时间为2h,混凝剂环保1#和3#浓度各为250mg/L。COD_Cr、色度的去除率分别可以达到99.6%,99.9%。可以达标排放。      

水解酸化-SBR工艺处理印染废水的研究

用水解酸化-SBR工艺处理印染废水的实验结果表明,出水COD平均为102mg/L,COD去除率平均为89.9%,色度去除率平均为70%.在实际工程中应用水解酸化(A)-好氧(O)-SBR工艺处理印染废水,出水COD平均为67mg/L,COD去除率平均为81.5%,色度去除率平均为66.7%.表明以水解酸化为预处理手段可有效提高印染废水的可生化性,提高整个工艺的COD去除率.     

关于生化与臭氧氧化组合工艺处理维生素B_2废水的探试

采用Fe/C预处理+生化+臭氧生物炭的组合工艺处理高浓度维生素B_2生产废水。实验结果表明:Fe/C预处理能有效去除废水中的SS(即悬浮物),对COD的去除率可以达到45%,厌氧与好氧的生化处理过程对废水COD去除率达到92.8%,但是对色度的去除不明显,通过臭氧高级氧化对生化出水进行氧化,再通过生物活性炭进一步去除COD,最终出水色度全部被去除,出水COD能完全达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的三级排放标准。     

微纳气浮法用于油墨废水处理实验

采用微纳米气泡曝气的方式处理染料蓝1为原料配制的模拟水性油墨废水,以废水中的染料浓度、COD及氨氮去除效果作为考察指标,探讨废水中不同初始pH值、NaCl投加量、H₂O₂添加量对微纳米气浮法处理油墨废水的影响效果。实验结果表明:采用微纳米气浮去除油墨废水污染物能达到较好的效果,不同的反应条件有效促进了微纳气泡的曝气吸附作用,其中在pH为5的条件下处理效果最佳,染料浓度和COD去除率分别达到90.0%以上,氨氮去除率也达到75.4%。