臭氧化-催化臭氧化深度處理脫墨廢水的研究.pdf

1、脫墨廢水水質(zhì)復(fù)雜、產(chǎn)水量大、可生化性差，傳統(tǒng)生化法處理后出水不能穩(wěn)定達標(biāo)，是工業(yè)廢水處理中的一個難點問題。近年來，催化臭氧氧化技術(shù)因為其處理效率高、通用性強、無二次污染和便于工藝升級改造等優(yōu)點而得到工程研究人員的關(guān)注。本研究以山東某廢紙造紙廠脫墨廢水經(jīng)生化處理出水作為處理對象，在優(yōu)化混凝預(yù)處理工藝條件基礎(chǔ)上，分別采用直接臭氧氧化、活性炭臭氧氧化、負載金屬型活性炭催化臭氧氧化處理，研究了不同工藝過程對脫墨廢水中污染物的降解性能和反應(yīng)機理。

2、本文的研究內(nèi)容與結(jié)果如下:
　　(1)混凝預(yù)處理階段，主要去除脫墨廢水中溶解性無機碳(DIC)和硬度指標(biāo)。pH值是硬度和總無機碳去除的主要影響因素，混凝過程能加速鈣鎂不溶及微溶鹽的沉降速度;先投加聚合氯化鋁(PACl)300 mg/L，然后調(diào)節(jié)pH值至10，最后投加聚丙烯酰胺(PAM)1 mg/L，DIC、硬度和溶解性有機碳(DOC)的去除率分別為39.3％、84.8％和28.9％;同時發(fā)現(xiàn)藥劑投加順序?qū)μ幚硇Ч绊戯@著，上述投加

3、順序比先調(diào)pH值，后投加聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺的硬度和無機碳的去除率分別提高12.7％和4.1％。
　　(2)單獨臭氧氧化混凝后脫墨廢水，DOC的去除率隨臭氧通入量的增加而提高;堿性條件下氧化效果更好。臭氧投加量為3.0 g/(L·h)、pH為10的實驗條件下處理60 min，DOC的去除率可達45.5％，30 min后完全褪色。
　　(3)活性炭催化臭氧氧化過程中，通過觀察實際流態(tài)和計算流體動力學(xué)(CFD)模擬選出自制內(nèi)循

4、環(huán)反應(yīng)器最佳氣體流量為1 L/min;與臭氧氧化相比，投加5g/L活性炭反應(yīng)60 min可將臭氧氧化去除DOC的效率提高12.4％，廢水脫色時間比臭氧單獨處理提前10 min，COD降到69.2 mg/L。
　　(4)活性炭負載Cu、 Fe和Mn三種過渡金屬催化臭氧氧化均可改善對脫墨廢水的處理效果。通過對比不同金屬、不同負載量催化劑催化臭氧對DOC的去除率，發(fā)現(xiàn)負載0.1 mmol/g Fe的活性炭催化效果最佳，其對DOC的去除率

5、可達72.1％，廢水完全脫色僅用15 min。
　　(5)掃描電鏡(SEM)顯示Fe以不定型晶體存在于活性炭上，從X射線衍射(XRD)分析出催化劑上Fe存在的形態(tài)為Fe2O3、Fe3O4和FeOOH;載Cu存在形態(tài)為單質(zhì)Cu;載Mn的形態(tài)為MnO。
　　(6)單獨臭氧及催化臭氧氧化反應(yīng)均符合準(zhǔn)一級反應(yīng)動力學(xué)模型;臭氧氧化和活性炭催化臭氧氧化的臭氧利用率要明顯低于載鐵活性炭催化反應(yīng)，單位臭氧的利用率分別為0.044、0.051