基于正交实验的水质COD在线测试最优消解条件

在自主研发的一套COD在线监测系统上根据正交实验结果确定臭氧协同紫外在线检测水体COD的最优消解条件。研究了影响消解效率的4个变量:进臭氧量、消解时间、消解温度以及消解溶液的pH。在实验中采用4因素3水平L9(34)矩阵进行研究,忽略4因素之间的相互作用。结果表明,COD在小于100 mg·L~(-1)时,臭氧协同紫外在线检测水体COD的最优消解条件是:进臭氧量为160~190 mg,消解时间为15 min,消解温度为30℃,消解溶液pH值为4~6。实验证明,对于COD不超过100 mg·L~(-1)的水样消解率可达到98%,对于含苯环有机物消解率也均在95%以上。     

非均相催化湿式氧化亚甲蓝水溶液的研究

COD为2000 mg/L的亚甲蓝水溶液作为研究对象,用非均相催化湿式氧化技术进行处理,催化剂性能以COD去除率、脱色率以及稳定性来评价.对4种催化剂担体、15种可溶盐活性组分、4种优选铜催化剂的浸渍液浓度进行筛选,并对铜催化剂进行了改性.实验表明,最佳催化剂担体是FSC,活性组分是Cu(NO3)2,并按催化性能对活性组分进行了排序;浸渍液浓度6wt%Cu2 是最佳选择;改性的Cu-Ce/FSC催化剂与Cu/FSC催化剂相比,COD去除率分别为83.9%和84.5%,出水Cu溶出浓度分别为24.1 mg/L和36.1 mg/L,可见改性催化剂与原催化剂的活性相当,但是稳定性却有了大幅度的提高.     

沸石负载Fe_3O_4光催化氧化去除水中苯酚

为了对水中苯酚的去除进行研究,通过离子交换法及液相沉积法在天然沸石上负载Fe3O4制备出一种具有较高反应活性的复合催化剂,采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等仪器对其结构和形貌进行表征,并利用复合催化剂进行非均相UV/Fenton反应处理模拟苯酚废水,考察不同因素对苯酚降解效果的影响。实验结果表明,在催化剂投加量为0.4 g/L,H2O2投加量为二分之一理论投加量,pH为3~10且室温的条件下,处理100 mg/L的模拟苯酚废水,60 min之内苯酚去除率可达90%以上。通过对催化剂的稳定性研究,发现经5次循环使用后,苯酚去除率均可保持在90%以上,具有良好的循环使用性能。     

煤化工高盐废水臭氧催化氧化脱除COD

针对煤化工高盐废水中有机物难降解问题,采用浸渍-煅烧法制备了负载有活性金属氧化物的活性氧化铝型催化剂,探索催化剂的制备工艺和反应操作条件对废水COD去除率的影响。结果表明:活性氧化铝载体催化性能优于陶粒,活性氧化铝负载Cu、Mn、Ni的催化活性较高,将2种活性组分进行组合制得的MnO_xNiO_x/γ-Al_2O_3催化剂,在经过60 min的臭氧催化氧化后,COD的去除率可达51.3%;利用BET、SEM-EDS、XRD对催化剂进行了表征和分析,Mn、Ni成功负载到活性氧化铝表面和孔隙内,2种元素负载量摩尔比约为2:1,且主要以氧化物形式存在;通过计算臭氧利用效率,发现MnO_x-NiO_x/γ-Al_2O_3臭氧催化氧化的_η值低于单独的臭氧氧化,这意味着通过MnO_x-NiO_x/γ-Ak_2O_3催化剂可以有效地将臭氧分解成活性氧;通过优化臭氧和催化剂投加量后发现,在臭氧为350 mg·(L·h)~(-1)、催化剂投加量为100 g·L~(-1)废水中,反应180 min后,COD去除率可达到72.3%;在连续进行4 h的臭氧催化氧化实验后,MnO_x-NiO_x/γ-Al_2O_3稳定性和重复利用性均较好,COD去除率能维持在约42%,锰、镍离子的溶出量均小于0.5 mg·L~(-1)。以上研究结果可为高效的臭氧催化体系在煤化工高盐废水处理领域的应用提供参考。     

自配消解液分光光度法测定污水中的COD

以自配消解液代替ThermoFisher公司AQ4001COD测定系统的专用消解液,比较了自配消解液分光光度法与国家标准重铬酸钾法(GB 11914-1989)测定化学需氧量(COD)的差异。对比试验表明,自配消解液分光光度法测定COD的结果精确度和准确度高,与国家标准方法无显著性差异。自配消解液分光光度法测定水样COD值的相对标准偏差;低量程(30～150 mg/L)为1.38%～2.53%,中量程(0～1 500 mg/L)为0.47%～3.63%,高量程（2 000～15 000 mg/L）为0.17%～3.53%,在国家标准方法测试水样COD值的允许误差范围内。除制革废水外,自配消解液可以代替AQ4001COD测定系统的专用消解液,适用不同量程范围内污水COD的测定。自配消解液分光光度法具有试剂使用量少、速度快、经济、二次污染小等优点,值得在环境科学领域及废水水质监测中推广应用。     

微波诱导AC/Cu、AC/Fe催化非均相Fenton 反应催化降解垃圾渗滤液

采用活性炭载体负载Cu、Fe为催化剂,在微波诱导作用下,对垃圾渗滤液污染物进行降解。实验结果表明,活性炭负载金属前经适当浓度硝酸浸泡处理后,催化剂对COD去除率提高可超过15%,过高硝酸盐浓度对COD去除有不利影响;催化剂对COD去除率随Cu、Fe金属负载量增加呈先增加后降低的趋势,催化剂对Cu、Fe的最佳负载量分别为质量百分比2.11%和1.12%。对于AC-Cu体系,在初始pH=3,H2O2投加量为4.98×103mg/L,催化剂用量为5.0×103mg/L,420 W功率下微波辐射10 min时,垃圾渗滤液COD去除率可达到84.13%;对于AC-Fe体系,当H2O2投加量为0.33×103mg/L,催化剂AC-Fe用量为2.0×104mg/L,420 W功率下微波作用10 min时,垃圾渗滤液COD去除率为60.16%。分析2种催化剂对COD去除差异的原因,可能是催化剂AC-Cu表面单分子分布的阈值比AC-Fe高。降解液的pH值对AC-Cu体系、AC-Fe体系COD去除影响存在拐点,最高COD去除率点对应的降解液pH值为3。微波辐射功率较低时,体系COD去除率随辐射功率增加而增加;辐射功率较高时,高温下垃圾渗滤液中有机硫化物分解成小分子硫化物,对催化剂活性存在一定抑制作用。     

催化臭氧氧化降解PCB有机废液及其机理

为了高效、快速治理高浓度难降解PCB(printed circuit board)有机废液,研究了氧化钙非均相催化臭氧氧化降解PCB废液的催化机理和催化性能。采用叔丁醇淬灭自由基实验和水杨酸羟基化实验探究催化机理;通过GC/MS研究了PCB废液中有机物可能降解途径;通过单纯形优化法对实验因素进行优化,并通过XRD和BET探究催化剂的循环稳定性。结果表明:氧化钙非均相催化臭氧氧化过程遵循羟基自由基机理;在pH为12.97、CaO质量为1.0 g、废液深度为11 cm、降解时间为150 min、臭氧用量为120 mg·min~(-1)时,COD去除率可达到90.045%;氧化钙经过5次循环后,废液的COD去除率没有显著降低,从92.78%降低至84.04%。CaO应用于催化臭氧氧化过程处理高浓度且难降解的PCB废液,能维持良好的催化性能和循环稳定性,具有良好的应用前景。     

催化湿式氧化法处理垃圾渗滤液

以北京某垃圾转运站的垃圾渗滤液原液为研究对象,采用催化湿式氧化技术进行实验研究。实验以Fe~(2+)为催化剂,H_2O_2为氧化剂,在反应釜中高温高压处理转运站的渗滤液。同时,实验分别研究了反应温度、反应时间、催化剂种类和添加量等几种因素对渗滤液处理效果的影响。结果表明,当反应温度达到120℃,反应60 min时,在Fe~(2+)催化条件下,按初始COD和Fe~(2+)质量比为6投加催化剂,初始COD和H_2O_2当量比为1投加氧化剂,反应出水的COD去除率达到91%。     

响应曲面法优化微波诱导载铜活性炭处理焦化废水

以焦化废水好氧池出水为研究对象,采用微波诱导载铜活性炭深度处理焦化废水。在单因素实验的基础上,以焦化废水COD去除率为评价指标,微波功率、微波时间、催化剂用量为考察因素,采用Box-Behnken响应曲面法考察各影响因素的单独作用及交互作用对焦化废水COD去除率的影响,建立数学模型。通过响应曲面分析可知,微波功率、时间、催化剂用量以及微波功率与微波时间的交互作用对COD去除率均有显著影响,模型预测最佳工艺条件为微波功率550 W,微波时间5 min,催化剂用量20 g·L~(-1),COD去除率为84.23%,在该条件下通过两次验证实验得出结果平均值为82.63%,预测值与测定值相对误差为1.90%,两者具有较好的一致性。     

改进式曝气生物滤池处理高氨氮废水的研究

针对化肥氨氮废水排放量大、氨氮浓度高、C/N低等特点,通过实验研究探讨了添加高效菌种后采用改进式曝气生物滤池对化肥氨氮废水的处理性能、机理及实用性,并与SBR、普通BAF(Biofor)工艺和未添加高效菌种的改进式曝气生物滤池进行了对比。实验结果表明,添加高效菌种后改进式曝气生物滤池可以将氨氮≤200 mg/L,COD≤150 mg/L的化肥废水有效地处理至氨氮≤5 mg/L,COD≤50 mg/L,同时对总氮去除率达60%以上。     

Mn_3O_4催化臭氧化钻井废水的作用机理

通过静态实验,探讨了Mn3O4对钻井废水臭氧化过程的催化作用机理,考察了Mn3O4及Cl-对臭氧分解、水体湍动程度、羟基自由基抑制剂碳酸氢根和叔丁醇的加入对COD去除率的影响,分析了反应过程中TOC和p H的变化。结果表明,催化剂加量为100 mg/L时,臭氧分解率由单独臭氧时的38.2%增加到81.4%,Mn3O4对钻井废水中有机物的吸附去除率仅为2%,O3/活性炭体系对COD去除率与单独臭氧效果接近,说明臭氧在催化剂表面存在吸附作用,促进臭氧分解;水体不搅拌与搅拌速度增加为900 r/min时,COD去除率由52%增加到58%,搅拌程度对钻井废水COD去除效果影响不大;HCO-3浓度为100 mg/L时,COD去除率降低到41.2%,说明了体系中有羟基自由基产生;氯离子浓度为1 000 mg/L,臭氧的分解率降低了9.2%,证明了臭氧在催化剂表面的吸附作用;羟基自由基抑制剂叔丁醇的加入,使得COD去除率由54.3%降低为40.8%,证实了反应体系中存在羟基自由基。同时在反应过程中,体系的TOC由191.9 mg/L降低至37.6mg/L;p H由原来的11.2降低到6.3。实验现象说明,臭氧吸附在Mn3O4催化剂表面,分解产生羟基自由基,进而氧化去除钻井废水中有机物,这在某种程度上证明了Mn3O4催化臭氧化对有机物的降解遵循羟基自由基机理。     

铁碳微电解-混凝对印染废水二级生化出水的深度处理

针对印染废水二级生化出水水质难降解且难以达标的现状,研究在不调节p H的前提下,采用铁碳微电解混凝工艺进行处理研究。通过单因素实验确定最优条件范围,建立响应面(response surface methods,RSM)分析实验,确定铁碳微电解的最佳工艺条件为:Fe的投量为72.1 g/L、m(C)∶m(Fe)为2.98∶1、水力停留时间(HRT)为2.6 h。最佳混凝条件为:Al2(SO4)3投量为100 mg/L、混凝沉淀时间为30 min。实验结果表明,在上述最优工艺条件下对该废水进行深度处理,对COD的去除率能达到50%以上,出水COD低至46.1 mg/L,达到提标后的《纺织染整工业水污染物排放标准》新标准(COD≤60 mg/L),其药剂处理成本为每吨印染废水0.355元左右,该法技术可行、经济合理。     

TiO_2/活性炭光催化技术在印染废水深度处理中的应用研究

通过TiO2／活性炭光催化剂的光催化氧化作用,对印染废水的生化处理出水进行深度处理。实验考察了pH值、催化剂负载次数、光照时间、催化剂投加量等因素对处理效果的影响。实验结果表明：催化剂负载次数为4次,光照时间30min,催化剂投加量为3g时,处理效果最佳。此时出水COD达到50mg／L,色度为2,达到印染行业回用水的标准。     

复合混凝剂处理染料废水的研究

分析酸性大红染料的结构与特点 ,进行各种混凝剂的筛选实验 ,配制FeSO4 MgSO4 Ca(OH) 2 PAM复合混凝剂 ,并通过实验优化操作条件 ,实验结果表明 ,对COD =2 88.3mg/L、色度为 2 5 0 0 0倍的酸性大红GR实验废水 ,COD去除率可高达 85 .3% ,最高脱色率可达 97.4 % ,在脱色率达 90 %时 ,药剂费用为 1.12元 /t。     

臭氧催化氧化-BAF组合工艺深度处理抗生素制药废水

针对抗生素制药废水组分复杂、毒性强、难生物降解的特点,以Ce负载天然沸石作为催化剂(Ce/NZ),采用臭氧催化氧化-曝气生物滤池(BAF)组合工艺对抗生素制药废水二级生化处理出水进行深度处理。结果表明,Ce/NZ催化剂可显著改善臭氧预处理单元的处理效率,在臭氧进气浓度为50 mg·L~(-1)、臭氧进气量为600 mL·min~(-1)、催化剂用量为1 g·L~(-1)、臭氧反应时间为120 min的条件下,臭氧催化氧化预处理对抗生素制药废水的COD去除率达到43%,平均COD由220 mg·L~(-1)降至125 mg·L~(-1),BOD_5/COD由0.12升至0.28,废水的可生化性得到显著提高。臭氧预处理单元出水采用BAF进行生化处理,在进水平均COD为125 mg·L~(-1)、平均NH_4~+-N为12 mg·L~(-1)、水力停留时间为4 h、气水比为4∶1的条件下,COD和NH_4~+-N的平均去除率分别为62%和64%。组合工艺处理后出水平均COD和NH_4~+-N分别为46 mg·L~(-1)和4.1 mg·L~(-1),出水水质可以稳定达到《发酵类制药工业水污染物排放标准》(GB 21903-2008)。相较于单独BAF工艺,组合工艺出水COD和NH_4~+-N平均去除率分别提高了66%和15%,出水水质明显优于单独BAF工艺出水。     

二氧化氯催化氧化处理酸性大红染料废水研究

对经微电解预处理后的酸性大红染料配制废水进行二氧化氯催化氧化实验，结果表明：当废水COD在3400mg/L左右，pH=4，氧化反应时间为45min，二氧化氯（ClO2）投加量为750mg/L，在催化剂作用下，COD平均去除率约达到88%，而单一的ClO2氧化，其COD平均去除率仅为28%。     

响应曲面法优化絮凝处理木薯淀粉废水

采用中心复合实验设计和响应面分析法研究复合絮凝剂聚合氯化铝锌(PAZC)和聚合氯化铝(PAC)混凝处理木薯淀粉废水,进行设计和分析,以溶液pH值和絮凝剂用量为考察因素,分别以COD、浊度去除率为考察指标,选用最佳优化数学模型描述考察指标和考察因素之间的数学关系,并以设定PAZC和PAC对COD去除率(65%),浊度去除率(90%)和SS去除率(90%)的目标值,通过等高线叠加图预测最优实验条件,得到PAZC投量为6.5 mg/L,pH为7.7时,COD去除率和浊度去除率分别达到最大为76.6%和99.9%;PAC投量为19.2 mg/L,pH为7.8时,COD去除率和浊度去除率最大值分别为64.4%和97.1%。经对最优条件进行验证,预测值与验证实验平均值接近。     

焦炭和废铁屑微电解预处理垃圾渗滤液的研究

研究表明,废铁屑和焦炭微电解是预处理垃圾渗滤液的一种有效方法,可去除垃圾渗滤液COD、色度和腐殖酸等污染物质,改善其可生化性、降低负荷,为后续生化处理创造良好的条件.通过静态正交实验确定废铁屑和焦炭最佳投加体积比为1∶3;最佳反应pH值为4;动态实验中,反应时间为1 h时,COD和色度去除率分别高达68%和91%;BOD/COD从0.3提高到0.5左右.     

微电解-Fenton联合工艺预处理煤层气井压裂废水

利用Fenton强化微电解工艺对煤层气井压裂废水展开预处理研究,以COD去除率和可生化性(B/C)为考察指标,单独工艺正交实验结果表明pH为3、反应时间为90 min、铁碳体积比为1.5∶1和pH为4、反应时间为80 min、H2O2投加量为4 mL/L分别是微电解与Fenton反应的最优条件,各可获得48.1%和44.9%的COD去除率。在最优条件下进行微电解-Fenton联合运行实验,连续61 h内COD去除率均稳定在65%以上,B/C由0.158上升到0.3以上,有利于后续生化处理的运行。     

焦炭和废铁屑微电解预处理垃圾渗滤液的研究

研究表明,废铁屑和焦炭微电解是预处理垃圾渗滤液的一种有效方法,可去除垃圾渗滤液COD、色度和腐殖酸等污染物质,改善其可生化性、降低负荷,为后续生化处理创造良好的条件.通过静态正交实验确定废铁屑和焦炭最佳投加体积比为1∶3;最佳反应pH值为4;动态实验中,反应时间为1 h时,COD和色度去除率分别高达68%和91%;BOD/COD从0.3提高到0.5左右.