超临界水氧化技术及在废水处理中的应用

超临界水氧化法是一种很有前途的废水处理方法。介绍了超临界水的性质、超临界水氧化技术的原理及在废水处理中的应用,并对该技术存在的问题和发展前景进行了探讨。     

超临界水氧化法处理焦化废水

对超临界水氧化技术处理焦化废水进行了试验研究,以H2O2作为氧化剂,研究了氧化剂用量、反应温度、停留时间和压力等影响因素.试验结果表明H2O2用量的增加有利于污染物降解,但是当用量为理论用量1.6倍时,其影响已不明显.废水的CODCr,去除率随着反应温度、压力和停留时间的增大而提高.另外,在所有影响因素中反应温度是影响焦化废水降解的主要因素.试验确定了最适宜工艺条件为:H2O2用量为理论用量1.6倍,反应温度540℃,反应压力28MPa,反应时间大于120 s.在此工艺条件下,废水的CODCr,去除率达99.4%.     

偏二甲肼超临界水氧化动力学研究

利用一套连续式超临界水氧化实验装置,以H2O2为氧化剂,在480～550℃、30 MPa条件下,进行了超临界水氧化偏二甲肼实验,建立了COD去除宏观动力学方程.实验结果表明,在超临界条件下,偏二甲肼氧化分解很快,当温度为550℃、压力为30 MPa、停留时间为5.8 s时,COD去除率可高达93.5%以上.偏二甲肼的去除率随反应温度升高、停留时间延长而提高.在H2O2过量50%的情况下,偏二甲肼氧化分解反应对有机物为1.13级,对氧气为0.29级;反应活化能Ea为44.65 kJ·mol-1;指前因子A为4.93×103.     

连续型超临界水氧化系统出水酸碱性分流试验研究

在用连续型超临界水氧化设备处理废水时,经常发现系统的净化出水pH值变小、排盐出水pH值变大。为了深入研究并揭示其机理,选择原碱性废水中和水、原酸性废水中和水、弱碱性废水、NaCl水溶液、纯自来水和纯NaOH水溶液6种典型水样进行定量试验。结果表明,连续型超临界水氧化系统存在净化出水和排盐出水pH值变化的现象,即使废水在进入系统前调整为中性(pH=7),反应后依然是净化出水pH7,排盐出水pH7。该现象很可能是由于在超临界状态下原水中无机酸根离子和金属阳离子的结晶盐离解生成了H~+、OH~-,随后各自缔合成酸性和碱性物质。缔合的酸性物质留在超临界水中,并随之从净化水出口排出,降低了出水的pH值;缔合的碱性物质混入盐结晶析出物中,随之在亚临界区溶解并经过排盐口流出,而重新溶解的金属氢氧化物增加了排水的pH值。另外,在超临界水氧化反应器复杂的氧化腐蚀环境下也生成了一定量的OH~-和酸缔合物,它们对改变出水pH值有一定作用。酸根离子极难从超临界水氧化系统中分离,因此对碱性废水要慎重中和,特别要慎重选择酸根离子,最好不要用盐酸中和,这是因为其带入的Cl~-会引起超临界系统内的氯腐和系统净化出水口的酸腐。研究表明,因为存在出水pH值的变化,对超临界水氧化系统出水的纯净程度必须予以重新考虑。     

碱对含油污泥超临界水氧化的影响研究

在间歇反应釜中进行含油污泥超临界水氧化试验,反应压力为25 MPa,反应温度为390～450 ℃,反应时间为1～10 min条件下,研究添加Na2CO3和NaHCO3对含油污泥超临界水氧化的影响.结果表明,添加Na2CO3和NaHCO3均有利于COD的去除,且NaHCO3的处理效果优于Na2CO3.NaHCO3的适宜添加质量浓度为100 mg/L,且低温下的处理效果优于高温,而高温甚至起到了抑制作用.在390 ℃、25 MPa、NaHCO3添加质量浓度100 mg/L、过氧量427%条件下,反应5 min后含油污泥的COD去除率达86%,比添加前提高了10.7%,同时也降低了中间产物CO和醋酸的收率.本研究为开发超临界水氧化含油污泥无害化处理新技术和新方法提供了参考.     

超临界水氧化五氯硝基苯生产废水的研究

在间歇式反应器中进行超临界水氧化五氯硝基苯生产废水试验.采用3因素3水平正交试验设计法,判断影响氧化处理效果的主次顺序为温度、压力、时间,并得到最佳工艺条件为反应温度500 ℃、反应压力28 MPa、停留时间30 s.进行单因素试验,考察了反应温度、压强两个主要因素对氧化效果的影响,温度升高和压强增大都有利于污染物去除.单因素试验结果表明,SCWO处理后出水水质达到国家规定的<污水综合排放标准>中的1级标准,验证了该最佳工艺条件的合理性.进行了均相催化和非均相催化超临界水氧化试验.结果表明,催化剂的加入可以显著提高COD的去除率.非均相催化剂中,采用TiO2/ZnO双金属组合催化氧化的效率高于单一金属,均相催化剂Zn(NO3)2和Fe(NO3)3的催化效率相差无几,且都高于Cu(NO3)2催化效率,Na2CO3的催化效果最高.     

基于小波神经网络的煤层底板突水非线性预测方法研究

针对煤层底板突水系统为一非线性动力学系统的特性,并在考察目前煤层底板突水预测方法的基础上,给出利用小波神经网络对煤层底板突水进行预测的可行性和优越性;阐述了小波神经网络的基本原理;提出和分析了基于小波神经网络的煤层底板突水预测模型及算法;并通过实例证明,应用小波神经网络解决煤层底板突水预测的可行性和优越性。研究及实践表明:小波神经网络的预测精度更高、更准确。     

关于高级氧化技术处理抗生素废水的研究进展

本文重点针对高级氧化技术处理抗生素废水的具体研究成果进行了分析和研究,采用了光催化、氧化法、电化学氧化法等相关方法来对抗生素废水进行处理,对各种处理方法存在的优缺点进行了分析和阐述,对抗生素废水的处理效果非常明显。     

超临界水氧化法测定TOC装置的建立和初步试验

利用超临界水氧化技术(Super Critical Water Oxidation,SCWO)能迅速彻底氧化各种有机污染物的特点,将其应用于废水总有机碳(Total Organic Carbon,TOC)的检测.自行构建了一套利用超临界水氧化法连续检测废水TOC的试验装置.选取邻苯二甲酸氢钾作为典型有机污染物,首先在p=24.0 MPa,T=380～440℃,m=1.0～20.0条件下,验证了本方法的可行性与可重复性.通过试验初步研究了超临界水氧化温度与氧化系数m对TOC检测的影响机制,得出测试水样TOC转化率随反应温度和氧化系数m的增加先增加而后趋于平稳;并得出随着反应温度的升高、氧化系数的增大,TOC降解率也随之提高,当m≥6.0,T≥420℃时,TOC几乎完全降解.测试水样邻苯二甲酸氢钾溶液适宜检测条件为T=420℃,p=24 MPa,m=6.0,此时TOC降解率达到99％.同时,分别用岛津TOC分析仪(高温催化燃烧法)和SCWO-NDIR装置对葡萄糖和苯酚混合溶液的TOC进行了测定,两者的测定结果线性拟合关系较好,证明利用超临界水氧化法测定TOC可行.     

Na2CO3对超临界水氧化有机氯化物的防腐蚀作用

在间歇式超临界水氧化设备中进行有无Na2CO3参与的超临界水氧化五氯硝基苯对比实验,用分光光度法检测实验流出液中Cr3+的浓度,分析判断不锈钢反应器腐蚀状况。结果表明,Na2CO3对超临界水氧化有机氯化物具有有效的防腐蚀作用,并探讨了防腐蚀机理。     

催化氧化法处理焦化污水生化出水的中试研究

采用ClO_2三相催化氧化工艺对焦化污水二沉池出水的处理进行了中试研究,考察了进水量、供气量、加药量等参数对焦化污水COD处理效果的影响,得出的最佳工艺条件为:进水量0.2 m~3/h,有效催化剂用量0.5 m~3,供气量10 m~3/h,盐酸投加量60 m L/h,氯酸钠投加量30 m L/h。最佳工艺条件下,平均出水COD为44 mg/L,平均去除率为80.3%,能达到国家一级排放标准。     

茜红染料废水光助氧化法降解脱色研究

主要对光助氧化法处理印染废水进行了实验研究.探讨了单纯的紫外光光照时间、H2O2浓度、染料水溶液的初始pH值以及Fenton试剂中H2O2的浓度和Fe2 比值对COD cr去除率和脱色率的影响.结果表明,光助氧化法对茜红染料废水有比较好的处理效果,光照80 min,pH=3,H2O2浓度6 mmol/L,脱色率和COD cr去除率分别达到92.8%和84.4%,加入Fe2 并保持Fe2 :H2O2=1:5,尽管由于Fe2 及Fe3 的存在,脱色率下降为85.4%,而COD cr去除率升高到93.7%.     

Ni-ACF催化H_2O_2氧化降解碱性品红废水

以活性炭纤维为载体,Ni2+,Mn2+,Zn2+和Fe2+的硝酸盐为活性组分,采用浸渍法制备了4种负载型催化剂,并以H2O2为氧化剂,碱性品红为目标污染物,用催化湿式氧化法,探讨了催化剂用量、H2O2投加量、染料初始浓度、反应溶液p H值、反应时间和催化剂重复使用等因素对碱性品红脱色效果的影响。结果表明,Ni-ACF较其它催化剂有较好的活性,染料的初始质量浓度为100 mg/L,Ni-ACF的用量为3.2 g/L、H2O2的投加量为20 m L/L、p H值为5.4(原液)时,反应4 h后碱性品红的脱色率达97.7%。催化剂重复使用活性良好,连续使用4次,脱色率仍可达62.5%。     

絮凝--催化氧化法处理造纸中段废水

以聚合氯化铝（PAC）为絮凝剂,Fe^2＋／H2O2（Fenton试剂）为催化／氧化剂,采用絮凝-催化氧化法处理造纸中段废水。探讨了影响COD去除率的各种因素,确定了最佳的絮凝和催化氧化条件。研究结果表明：该法可使原水COD从1728mg／L降至52mg／L,废水COD与色度的去除率分别可达97．0％与98．5％,出水清澈透明,可以回收利用,为造纸废水的处理提供了新的技术方案。     

US/Fenton试剂协同处理焦化废水的研究

采用US (超声波)协同Fenton试剂氧化法处理焦化废水,考察了H2O2投加量、Fe2 投加量、废水的pH、反应时间和超声波功率对处理效果的影响,确定了最佳工艺条件.结果表明,在H2O2投加量7.0 g/L;Fe2 投加量500 mg/L;pH=3.0; 反应时间 40 min; 超声波功率 600 W 的条件下,COD、NH3-N、CN-和色度的去除率分别达95.8%、71.3%、69.5%和75.2%,出水COD降至41.0 mg/L.在相同条件下,US/Fenton试剂协同法的处理效率比单独Fenton试剂氧化法的处理效率提高了约20%,且反应时间显著缩短.     

TiO2光催化氧化处理废水存在的问题和改进方案

结合TiO2光催化氧化技术的基本原理,讨论了该技术在废水处理过程中存在的主要问题以及改进的方案。可以预见TiO2光催化氧化将是一种非常有效的处理技术,为彻底解决废水处理问题提供了新的手段,在环境污染治理方面具有广阔的应用前景。     

Fenton-活性炭联合处理高浓度工业废水

实验采用Fenton氧化与活性炭吸附相结合的方法处理高浓度工业废水,考察了Fenton反应和活性炭吸附影响COD去除率的的最佳条件。结果表明,Fenton反应的最佳条件为H2O2∶COD=2,Fe2+∶H2O2=1∶4,反应pH=3,反应时间采用60 min。活性炭柱吸附最佳用量采用15 g活性炭吸附50mL Fenton反应后水样,两者结合COD最大去除率达到85.47%。     

Fenton和UV-Fenton催化降解苯酚废水研究

研究Fenton和UV-Fenton两种工艺对苯酚的降解效率。分批研究优化p H值、温度、H2O2浓度和Fe2+浓度。在最优条件下,比较了两种工艺降解苯酚的效果。结果表明,UV-Fenton工艺比传统的Fenton工艺增加了降解和矿化效率,最大的矿化效率分别是98%和40%。在Fenton工艺中,苯酚的最终产物是羧酸如醋酸和草酸,而在UV-Fenton工艺中,这些离子在苯酚降解的早期阶段形成,在120 min的反应时间内几乎完全氧化。在UV-Fenton工艺中Fe2+浓度为0.4 mmol/L,而Fenton工艺中Fe2+浓度为0.8 mmol/L。     

电催化氧化处理焦化废水静态实验研究

用电催化氧化处理焦化废水,研究了电压、电流密度、电解时间和电解质浓度对COD去除效果的影响,并通过多因素正交试验确定了该工艺最佳操作参数:电压为20 V,电流密度为94 mA/cm2,电解时间2.5 h,NaCl电解质质量浓度为1 g/L。结果表明,在此参数下出水COD水质指标稳定,并能达到国家《工业循环冷却水处理设计规范》(GB 50050—2007)标准。     

基于小波神经网络的瓦斯涌出量预测研究

准确地预测瓦斯涌出量对于指导矿井设计和安全生产有重要意义,而瓦斯涌出量是一个与自然因素及开采技术等多因素有关的非线性建模问题。鉴于传统神经网络方法解决非线性问题收敛速度慢,易陷入局部最优解的缺陷,笔者提出一种既充分利用小波变换的时频局部化性质,又能结合神经网络的自学习能力的小波神经网络预测瓦斯涌出量的方法,并建立了预测模型。在此基础上,采用Delphi语言,设计了小波/BP神经网络仿真器。通过实例分析表明该方法较传统神经网络收敛迅速,预测精度高。