浮动床臭氧催化氧化系统及其应用研究

摘要

印染废水因其高浓度、高盐度、低可生化性、高色度等特点，成为最难处理的工业废水之一。随着各种新型染料及染色助剂的使用，使得印染废水的处理难度越来越高，使用传统的生化法处理已经很难达到国家日益严格的排放标准。臭氧催化氧化通过臭氧的催化分解产生大量具有强氧化性的羟基自由基，自由基在反应中快速断裂难降解基团与发色基团，使得出水COD和色度降低，达到国家出水标准，因此研究臭氧催化氧化深度处理印染具有重要的经济与生态意义。
　　在研究过程中，设计并组装了浮动床臭氧催化氧化反应器，组成了一套对印染废水深度处理的处理系统，反应器内部的催化剂从反应器中心沿径向布置能取得最佳的分散效果且传质效果良好。我们通过溶胶凝胶法与浸渍法制备了以活性炭纤维毡（ACF）与活性炭纤维丝（PAN-ACF）为载体的催化剂，催化剂的负载物包括锰系氧化物、镁系氧化物和镁锰双金属氧化物。通过在统一条件下比较各催化剂的催化效果，结果显示MnO2&MgO/PAN-ACF为最佳催化剂。
　　通过对阳离子红 X-GRL模拟废水和印染厂的生化二级出水的深度处理，确定了对这两类废水处理的最佳运行参数。在间歇流运行方式下，pH=8，催化剂用量为3 g/L、混合气体流量为0.8 L/min、臭氧浓度为35 mg/是模拟废水深度处理的最佳参数。在连续流运行方式下，PH=8、催化剂用量为3 g/L、臭氧浓度为40 mg/L、气体流量为0.8 L/min、水力停留时间为30 min是模拟废水深度处理的最佳参数。pH=8、催化剂用量为4 g/L、气体流量为0.9 L/min、臭氧浓度为40.6 mg/L是实际废水深度处理的最佳参数。
　　在催化剂的实际性能方面，通过对催化剂的磨损率与催化稳定性和研究，正常运行15小时后，实际磨损率为4%左右，25次正常使用催化效率降低了8%。在高气流量下20小时的磨损率约为8%，催化效率大约下降11%。
　　在最佳参数下，浮动床臭氧催化氧化系统能够较为高效且稳定地对废水进行深度处理。在模拟废水的处理中，间歇流运行下30 min内将 COD降至40 mg/L以下，将色度降至20倍左右；连续流状态下，COD也降至了40 mg/L以下，色度降至20倍以下；在实际废水的深度处理中，出水COD保持在35~50 mg/L之间，出水的色度稳定在25倍左右。根据《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-2012），这两类水的深度处理都可达标排放。

目录

第一章 绪 论

1.1 课题来源及研究的背景和意义

1.2 印染废水处理现状

1.3 臭氧催化氧化技术的研究现状

1.4 本研究课题的目标与研究内容

第二章 实验材料与方法

2.1 实验试剂与仪器

2.2 催化剂的表征

2.3 实验法分析检测方法

第三章 柔性纤维载体催化剂的研发

引言

3.1 高效柔性催化剂的制备

3.2 高效柔性催化剂考察与选优

3.3 高效柔性催化剂表征

本章小结

第四章 浮动床臭氧催化系统建立与性能优化

引言

4.1 浮动床臭氧催化处理系统的建立

4.2 以模拟废水为对象的参数初步筛选

4.3 以实际废水为对象的参数最终筛选

本章小结

第五章 浮动床臭氧催化工艺的实用性分析

引言

5.1 催化剂的实际应用性能考察

5.2 系统处理成本分析

本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及其他成果

声明

致谢