臭氧催化氧化—生物法联合处理高盐度有机废水
作者单位:吉林大学
学位级别:硕士
导师姓名:张凤君;汪志敏
授予年度:2011年
学科分类:083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程(可授工学、理学、农学学位)] 08[工学]
摘 要:高盐度有机废水由于其盐度过高,利用普通的处理工艺会腐蚀管道,抑制微生物生长,给处理过程带来了很大的困难。而臭氧催化氧化技术能够有效的氧化有机物,且受水体中其它成分影响较小,在水处理中已得到了广泛的应用。同时,近年来,对嗜盐微生物技术处理高盐度废水的研究越来越多。大量实验证明,经过驯化,活性污泥系统中的嗜盐菌可以在高盐度条件下很好的生存,并对COD有较好的去除效率。 本研究针对高盐度有机废水,利用臭氧催化氧化与微生物技术联合的方法,通过对催化剂制备条件和工艺运行条件的优化,达到良好的处理效果。选取Fe、Mn和Cu作为活性组分,以活性炭为载体,在浸泡时间8h,焙烧温度600℃,焙烧时间4h条件下制成催化剂,对高含盐废水进行臭氧催化氧化处理。Fe-活性炭-O3系统、Mn-活性炭-O系统和Cu-活性炭-O3系统对COD的去除率分别为53.5%、42.4%、39.9%。以铁为活性组分制成的催化剂催化氧化效果明显高于锰和铜,确定铁为最佳活性组分。以铁为活性组分,在焙烧温度600℃、焙烧时间4h,不同浸渍时间条件下制备催化剂,对高含盐废水进行臭氧催化氧化处理。50min时,浸泡时间为6h的Fe-活性炭-O3对COD的去除率最好,为49.6%,比4h的提高了15.5%,确定最佳浸渍时间为6h。将载体在活性组分溶液中浸泡6h,然后在不同焙烧温度下焙烧4h,制成催化剂,对高含盐废水进行臭氧催化氧化处理。当焙烧温度为700℃时,反应50min后COD的去除率可达到71.6%。焙烧温度为900℃时,反应50min后的COD去除率已降至46.5%。因此,确定最佳焙烧温度为700℃。在硝酸铁溶液浓度为0.5mol/L,浸泡时间6h,焙烧温度700℃,不同焙烧时间条件下制备催化剂,对高含盐废水进行臭氧催化氧化处理。焙烧时间4h时,反应50min后COD的去除率为71.7%。焙烧时间增加,COD去除率降低。确定最佳焙烧时间为4h。 将上一步实验制备的催化剂填充到反应器内,用量为40g/L,不同臭氧流量条件下,催化氧化高含盐有机废水,臭氧进气量为90 mg/h时,反应50min COD去除率为52.7%,臭氧进气量为180mg/h时,增加到75.9%,但当进气量继续增加,COD去除率的变化并不明显,因此确定180mg/h为最佳臭氧进气量。在最佳臭氧流量条件下,改变催化剂用量,臭氧催化氧化高含盐有机废水,当催化剂用量为40g/L时,COD去除效果最好。在最佳反应条件下,对比单独臭氧氧化和臭氧催化氧化效果,反应50min时,臭氧催化氧化的COD去除率比臭氧单独氧化提高了40.1%,达到了很好的处理效果。在经过连续实验58h后,催化剂仍保持较好的催化效果,COD去除率在70%以上,可见此种催化剂能够长时间使用。 将活性污泥接种于SBR反应器中,间歇曝气, NaCl浓度由1000 mg/L、2000 mg/L,逐步递增到3000 mg/L,进行驯化,COD去除率分别为84.7%、78.4%、72.0%。可见经过驯化,活性污泥能够较好的恢复降解性能,最终COD的去除率可以保持在70%以上。而当大幅提高NaCl浓度到4000mg/L和5000mg/L后,驯化10d时,COD去除率能够恢复到70%以上,而NaCl浓度为6000mg/L的时候,COD去除率只有65%。因此,在本实验的条件下,进水中NaCl浓度不宜过大。最后将臭氧催化氧化与SBR串联运行,一段时间后,系统稳定性较好,且对高盐度有机废水具有良好的处理效果。