温度对WAO/CWAO处理垃圾渗滤液的影响

催化湿法氧化 (CWAO)是用于处理有机废水十分有效的物理化学方法 ,本实验将该方法用于垃圾渗滤液的处理 .使用CWAO处理垃圾渗滤液 ,温度是一个重要的影响因素 ,因此本研究着重研究温度对污染物去除效率、降解速率的影响 ,建立了温度与速率常数之间的定量关系 ,并初步考察了催化剂 (Co/Bi)在降解垃圾渗滤液过程中的作用 .实验中利用高压反应釜并使用催化剂 ,在封闭条件下对垃圾渗滤液进行处理 ,研究温度对降解反应的影响 .结果表明 :有、无催化剂存在的条件下 ,随着温度的升高 ,总有机碳 (TOC)和COD的去除率均显著增大 ;用Elovich方程可以描述垃圾渗滤液降解反应的动力学过程 ,速率常数k值随着温度的升高而逐渐增大 ,并建立了速率常数k与温度的定量关系式 ;反应液 pH值在反应过程中先迅速降低 ,之后缓慢上升 ,主要由于反应初期生成了大量的有机酸 ,而随着有机酸逐渐被降解 ,反应液 pH值缓慢上升 .通过本研究可知 ,以Co/Bi作催化剂 ,利用CWAO降解稀释后的垃圾渗滤液 ,可以在较为温和的条件下达到较好的处理效果 ,但本研究仅探讨了温度对催化湿法氧化降解垃圾渗滤液有较大的影响 ,其它反应条件如氧化剂、催化剂用量以及垃圾渗滤液浓度等对CWAO法降解效率的影响还有待于进一步研究     

pH对电化学氧化垃圾渗滤液的影响

主要研究了不同pH值对高氨氮垃圾渗滤液的电化学氧化的影响,重点考察了pH值在电解过程中的电解速率、电流效率、能耗以及三氯甲烷生成情况。结果表明:pH对电化学氧化垃圾渗滤液过程有重要的影响。在弱碱性条件下,电解垃圾渗滤液过程中氨氮及COD的降解速率、电流效率及能耗均要比在强酸、强碱条件下高,当pH为8.09时,经过6 h降解,氨氮的去除率达到100%,氨氮的降解速率为7 mg/(L.min),电流效率为45.23%,氨氮能耗为0.09kWh/g,COD的降解去除率达到50%,三氯甲烷产生的随着电解时间的增加而增加,电解6 h后三氯甲烷浓度从低于检测值升高至0.636 mg/L。     

超临界水氧化法处理垃圾渗滤液的研究

采用连续式超临界水氧化小试装置处理垃圾渗滤液,以双氧水作为氧化剂,研究了超临界水氧化反应的温度、压力、氧化剂比例K和催化剂等因素对渗滤液中污染物去除效果的影响,结果表明在不同温度、不同压力、不同K值单因素实验条件下,温度480℃,压力26 MPa,K=3.0是处理垃圾渗滤液的最佳工艺参数。试验加入催化剂能够提高COD和氨氮去除率,当Cu2+浓度为45 mg/L时,垃圾渗滤液中COD和氨氮去除率分别达到78.9%和38.8%。正交试验表明,主要的工艺参数中温度对处理效率的影响最大,其次是氧化剂比例K,压力影响最小。试验结果的氨氮去除率相对较低,这可能是由于垃圾渗滤液水质复杂,各污染物之间存在相互干扰,氨氮的去除机理还有待进一步的深入研究。     

pH值对餐厨垃圾厌氧发酵产挥发性脂肪酸的影响

通过间歇实验研究了中温条件下pH值对餐厨垃圾厌氧发酵产挥发性脂肪酸(VFA)的影响.考察了pH值为5.0、6.0、7.0及不控制pH值下的有机酸浓度及组成情况.结果表明,当控制反应器中pH值为6.0时,餐厨垃圾水解酸化效果最好,比其他pH值条件下产生更多的有机酸.pH值为6.0时,VFA浓度与单位VS产酸量在第68h达到最大值,分别为40.89g/L和0.328gVFA/gVS,是不控制pH值时的8倍.pH值对发酵产物组成影响显著.不控制pH值时,反应器内的pH值在24h内由6.6迅速下降到3.8,乙醇为主要的发酵产物,占59.8%,表现为典型的乙醇型发酵.当控制pH值为5.0、6.0、7.0时,均为丁酸型发酵.但pH值为5.0时,乙酸为主要产物;pH值为6.0时,丁酸为主要产物;pH值为7.0时,乙酸与丁酸比例相当.试验表明,餐厨垃圾厌氧发酵产酸的最佳pH值为6.0.     

两相厌氧系统中产甲烷相有机酸转化规律

研究了两相厌氧系统产甲烷相中有机酸转化规律.以产酸相、产甲烷相COD负荷分别为41.5 kg/(m³·d)、6.05kg/(m³·d)的连续流试验装置培养种泥,运行稳定后,进行静态试验采用气相色谱仪(GC-122型)分析有机酸组成及含量结果表明,反应器相同位置的微生物降解转化有机酸速率快慢依次为:乙酸＞乙醇＞丁酸＞丙酸;利用乙醇产乙酸的微生物与产甲烷菌所需最佳pH值范围相近;乙醇型发酵是充分发挥两相厌氧系统功能的最佳发酵类型;在产甲烷反应器中,大部分挥发酸的最终降解都要经历乙酸降解途径才能完成,造成乙酸的降解转化相对缓慢,成为厌氧工艺中的限速步骤.     

不同底物条件下金属离子螯合剂对厌氧消化的影响

借助气相色谱分析,研究了金属离子螯合剂在不同有机酸存在时对厌氧消化的影响.结果表明,螯合剂A的添加可以有 效提高不同有机酸的甲烷产量和产甲烷速率,促进有机酸向甲烷的转化. 当螯合剂A的添加量为10μmoI/L时,丁酸、丙酸和乙酸的甲烷产量分别增加了19.8%、133.0%和45.2%.产甲烷的延滞期也明显缩短,最高产甲烷速率提高了4倍多.丁酸厌氧氧消化的4～8d间,丁酸降解率达56%,同时,气相色谱未检测到乙酸的累积,说明丁酸转化为乙酸后,乙酸很快被产甲烷菌利用.螯合剂A对有机酸产甲烷的促进作用可从酶学上得到支持,以乙酸为例,添加10μmoI/L螯合剂A时,污泥(vss)中辅酶F₄₂₀含量由空白实验的1.20μmoI/g提高到1.52μmoI/g.     

活性焦对垃圾渗滤液中难降解有机物的吸附及影响因素研究

垃圾渗滤液经预处理后与城市污水混合进行生物处理是较为有效的方法,但垃圾渗滤液中含大量难降解有机物,严重影响了城镇污水处理厂出水COD.因此,需强化垃圾渗滤液预处理过程,使其适用于生物处理.本研究采用活性焦吸附某垃圾焚烧发电厂垃圾渗滤液,发现活性焦对垃圾渗滤液中COD、色度、恶臭、TOC、TN等均具有良好的处理效果.通过对吸附性能的影响因素研究发现,活性焦种类、投加量、p H和吸附时间均会影响吸附效果,最佳活性焦投加量为20 g·L~(-1),酸性条件更有利于吸附,渗滤液中COD的去除主要发生在吸附过程的前1 h.活性焦吸附可提高垃圾渗滤液的可生化性,主要吸附垃圾渗滤液中难降解芳香族大分子有机物,其中,对溶解性有机物中疏水性有机酸组分的吸附效果最佳,使其出水适用于生物处理,从而保证污水处理厂COD可以稳定达标排放.     

生物反应器-填埋场处理渗滤液的试验

采用生物反应器-填埋场系统处理垃圾渗滤液.结果表明:该系统有助于渗滤液中有机污染物进行分相降解,产酸作用主要集中在填埋场,酸化率为40%～50%,产甲烷作用集中在UASB生物反应器中;系统对渗滤液的处理效果明显优于普通的卫生填埋场和渗滤液单独处理系统,并且有利于甲烷气体的收集和利用.同时该系统也加速了垃圾的降解和填埋场的稳定化过程     

餐厨垃圾固态发酵挥发性脂肪酸全过程变化分析

在中温(37.0±0.2)℃条件下,通过连续实验将餐厨垃圾在完全混合厌氧消化反应器(CSTR)中运行100 d,研究餐厨垃圾固态发酵过程的中间产物挥发性脂肪酸全过程变化,重点研究在不同时期各组分挥发性脂肪酸含量及变化趋势.结果表明:(1)餐厨垃圾固态发酵实验过程可划分为4个时期:适应期、启动期、抑制期、恢复及稳定期;(2)实验初期,总挥发性脂肪酸浓度不断上升,在第19 d浓度达到最大值27.22 g·L-1,其中乙酸浓度最高为6.49 g·L-1,正丁酸浓度为6.10 g·L-1,戊酸浓度最低,仅为3.26 g·L-1;抑制期总挥发性脂肪酸浓度波动异常,各组分挥发性脂肪酸呈无规律性变化,系统产酸产气平衡遭到破坏;恢复及稳定期,调节当日回流渗滤液的pH使其接近7.0,在第75 d时TS含量20%,达到固态发酵,系统产酸产气基本恢复稳定,总挥发性脂肪酸浓度呈稳定性变化,最终稳定在20~23 g·L-1,其中正丁酸浓度最高,其浓度为5.43 g·L-1,丙酸浓度最低,其浓度为2.01 g·L-1.     

不同渗滤液循环方式对填埋层甲烷产生的影响

通过填埋模拟柱 ,实验室研究了以我国大城市生活垃圾组成为依据的新鲜垃圾填埋层在不同渗滤液循环方式条件下甲烷产生的规律 .渗滤液循环方式包括 :原液循环、好氧预处理 (SBR)后循环、与陈垃圾出水混合后循环 .结果表明 :新鲜垃圾填埋层初期渗滤液COD、VFA浓度高 ,原液循环导致有机酸的积累 ,抑制了甲烷化进程 ;初期渗滤液经预处理控制一定COD、VFA浓度后循环 ,能够显著地缩短产甲烷滞后时间、加速甲烷化进程 ;当填埋层进入稳定的甲烷化阶段后 ,渗滤液循环才能有效地降解渗滤液中的有机污染 ,近 10 0 %地转化为填埋气体.     

羧酸类有机物催化湿式氧化过程中ZnFe0.25Al1.75O4催化剂的稳定性研究

草酸、甲酸和乙酸是催化湿式氧化过程3种最主要的小分子羧酸类中间产物．比较了ZnFe_0.25Al_1.75O₄催化剂降解这3种物质时的催化活性和铁离子溶出量的大小．160℃下草酸是唯一可被完全降解的物质,降解过程中铁溶出量高达9.5 mg·L^-1;而甲酸和乙酸对铁离子稳定性影响很小．由于草酸具有很强的酸性和还原性,铁溶出量在氮气气氛中比在氧气气氛中大．ZnFe_0.25Al_1.75O₄催化剂对水杨酸也具有很高的降解活性和稳定性．     

Conversion of the refractory ammonia and acetic acid in catalytic wet air oxidation of animal byproducts

Wet air oxidation (WAO) and catalytic wet air oxidation (CWAO) of slaughtered animal byproducts (ABPs) were investigated. Two step experiment was carried out consisting of a non-catalysedWAO run followed by a CWAO run at 170–275°C , 20 MPa, and reaction time 180 min. TheWAO (1st step) of sample (5 g/L total organic carbon (TOC)) yielded (82.0 4)% TOC removal and (78.4 13.2)% conversion of the initial organic-N into NH4 +-N. Four metal catalysts (Pd, Pt, Rh, Ru) supported over alumina have been tested in catalytic WAO (2nd step) at elevated pH to enhance ammonia conversion and organic matter removal, particularly acetic acid. It was found that the catalysts Ru, Pt, and Rh had significant e ects on the TOC removal (95.1%, 99.5% and 96.7%, respectively) and on the abatement of ammonia (93.4%, 96.7% and 96.3%, respectively) with high nitrogen selectivity. The catalyst Pd was found to have the less activity while Pt had the best performance. The X-Ray di raction analysis showed that the support of catalyst was not stable under the experimental conditions since it reacted with phosphate present in solution. Nitrite and nitrate ions were monitored during the oxidation reaction and it was concluded that CWAO of ammonia in real waste treatment framework was in good agreement with the results obtained from the literature for ideal solutions of ammonia.     

垃圾填埋水溶性有机物组成、演化及络合重金属特征

采集不同填埋年限垃圾和渗滤液,提取制备水溶性有机物(DOM),采用紫外光谱、荧光光谱及1H-核磁共振,研究垃圾填埋DOM组成、演化及络合重金属特征.结果表明,填埋初期(5 a)DOM以脂肪族类物质为主,DOM中芳香族物质随填埋进行含量降低,苯环结构上的羰基、羧基和羟基等随填埋进行不断减少;填埋中后期(5 a)DOM以碳水化合物、有机胺等为主,随着填埋年限的延伸DOM中芳香性物质含量上升,苯环上羰基、羧基和羟基等官能团不断增加.填埋产生的渗滤液原液DOM中同时含有脂族类物质、碳水化合物、有机胺等,渗滤液经过厌氧-好氧和MBR处理后,碳水化合物和芳香族化合物含量相对增加,但小分子有机物和烷基链烃物质含量减少,脂肪链支链变短,分支增加.垃圾填埋DOM通过含氮和含氧官能团络合金属Zn从而影响其分布,而对其他金属的分布影响较小.     

Ti-Ce系列催化剂上乙酸的催化湿式氧化反应

采用Ti-Ce系列湿式氧化催化剂,研究模型反应物乙酸在催化湿式氧化反应中的动力学影响因素以及反应过程产物.结果表明,乙酸的催化湿式氧化受到催化剂用量、反应温度、反应体系酸度以及氧分压的影响较大.当反应温度230℃,氧分压2～2.5MPa,催化剂量5g/L,反应液初始pH3.0时,反应1h后即可使乙酸浓度(以COD计)去除率在90%以上.通过离子色谱,检测了反应过程中的甲酸中间体,结果表明,催化剂的存在不仅加速了湿式氧化反应速率,而且也改变了反应历程.     

电解氧化法预处理垃圾渗滤液

采用连续式电解槽对垃圾渗滤液进行预处理研究.考察不同的电流密度、进水pH值、Cl-质量浓度等对电解效果的影响,从而确定了最佳操作条件.在最佳条件下,比较研究电解装置对3种不同来源的垃圾渗滤液各项指标的去除效果.结果表明,连续式电解法对中等COD质量浓度的垃圾渗滤液(COD质量浓度为2 000～10 000 mg/L)有较好的处理效果,可有效去除废水中的COD,氨氮和重金属,且对难降解的污染物(如苯胺、苯酚等)有良好的去除作用.该法提高了水质的可生化性,强化了后续生化处理,为中试及工业化工程设计应用提供了参考.      

催化剂及其制备对催化湿式氧化反应的影响

催化湿式氧化法是一种有效的处理有毒、有害、高浓度有机废水的水处理技术,文章专门针对催化剂本身的制备对催化湿式氧化的影响,以及催化剂的失活、再生、重复利用等研究做出总结,以期对有关研究者提供一定的参考。     

应用生物炭改善填埋场渗滤液的厌氧消化性能

为了评估填埋场新鲜渗滤液的厌氧消化性能以及探索强化其厌氧消化性能的措施,采用了低、中、高三种食微比（分别为0.49,1.02,1.92g渗滤液COD/g污泥VS）,并在高食微比时,比较了分别添加<5μm、75~150μm、2~5mm的木炭以及75~150μm的竹炭对渗滤液厌氧消化过程的影响.结果表明,高食微比时渗滤液的甲烷化启动严重滞后,且运行不稳定.在高食微比时,与未添加生物炭的对照组相比,添加<5μm、75~150μm、2~5mm的木炭组以及75~150μm的竹炭组,最大产甲烷速率分别提高了179%、93%、83%和64%,最终出水溶解性氮分别下降了21%、16%、16%和12%,NH₄⁺-N分别下降了17%、12%、10%和8%;并且<5μm的木炭组的有机物和有机酸降解,尤其是正丁酸和乙酸的降解,显著快于其他粒径的木炭组.这些结果说明生物炭可以提高渗滤液的厌氧消化效率和工艺稳定性,对于木炭,粒径越小,效果越显著.     

Catalytic wet air oxidation of phenol with functionalized carbon materials as catalysts：Reaction mechanism and pathway

The development of highly active carbon material catalysts in catalytic wet air oxidation（CWAO）has attracted a great deal of attention. In this study different carbon material catalysts（multi-walled carbon nanotubes,carbon fibers and graphite） were developed to enhance the CWAO of phenol in aqueous solution. The functionalized carbon materials exhibited excellent catalytic activity in the CWAO of phenol. After 60 min reaction,the removal of phenol was nearly100% over the functionalized multi-walled carbon,while it was only 14% over the purified multi-walled carbon under the same reaction conditions. Carboxylic acid groups introduced on the surface of the functionalized carbon materials play an important role in the catalytic activity in CWAO. They can promote the production of free radicals,which act as strong oxidants in CWAO. Based on the analysis of the intermediates produced in the CWAO reactions,a new reaction pathway for the CWAO of phenol was proposed in this study. There are some differences between the proposed reaction pathway and that reported in the literature. First,maleic acid is transformed directly into malonic acid. Second,acetic acid is oxidized into an unknown intermediate,which is then oxidized into CO2 and H2O. Finally,formic acid and oxalic acid can mutually interconvert when conditions are favorable.     

催化剂Ru/ZrO2-CeO2催化湿式氧化苯酚

催化剂Ru/ZrO₂-CeO₂催化湿式氧化苯酚的过程表明,Ru/ZrO₂-CeO₂可以显著提高COD和苯酚去除效果,当反应温度为170℃,压力为3 MPa,反应120 min后,COD和苯酚的去除率分别达到了99％和100％.试验还考察了不同反应条件对苯酚溶液COD去除的影响,并获得了最优的反应条件：温度为170℃,压力为3 MPa,催化剂的投加量为5　g/Ｌ,搅拌速度为500 r/min.通过对中间产物的分析,本研究提出了催化湿式氧化苯酚的简单路径图,认为苯酚首先被氧化成小分子有机酸,接着小分子有机酸被氧化成二氧化碳和水.前一个过程是快速反应,后一个过程中的乙酸氧化是慢速过程,需要在高温下才能完成.乙酸的氧化主要是自由基攻击α碳上的C—H键,先生成甲酸,并最终生成二氧化碳和水.