催化臭氧氧化技术在煤化工废水深度处理中的应用研究

摘要

煤化工企业排放的废水COD浓度、盐分均很高，BOD/COD在0.3左右，可生化性较差，造成环境污染非常严重，已成为制约煤化工行业发展的瓶颈。为了保证煤化工废水近零排放，需要在预处理和生化处理之后，增设深度处理工艺单元。催化臭氧氧化是利用催化剂促使臭氧转化产生羟基自由基(·OH)的一种高级氧化技术，具有氧化能力强、选择性弱、不产生二次污染、矿化度高等优势，是一种有效的深度处理技术。
　　本研究初步分析了活性炭催化臭氧氧化的机理，构建了一种粉末活性炭-陶瓷膜臭氧催化氧化水处理反应器。
　　不同种类催化剂臭氧催化氧化性能比选实验结果表明，活性炭催化臭氧氧化草酸效果远好于金属氧化物，10min内TOC去除率达到97.6％。
　　活性炭价格低廉，在不同种类的活性炭中，粒径越小，表面羟基越多，催化臭氧氧化降解有机物效果越好。但粒径越小催化剂制造和分离成本越高，且粒径小于7.4微米时，缩小粒径对于降解效率的提升不大。不会由于金属离子泄漏造成二次污染，适用于煤化工废水深度处理。
　　粉末活性炭-陶瓷膜臭氧催化氧化反应器，进水COD为181.76mg·L-1;运行流量2L·h-1，抽停比8∶2，平均流量1.6L·h-1，膜通量50MLH。臭氧曝气量0.3L·min-1，臭氧浓度11.6mg·L-1，折合臭氧投加量120mg·L-1。反应进行到200min时催化臭氧氧化分解水中有机物达到平衡，出水COD稳定在58mg·L-1。

目录

声明

摘要

1．1 前言

1．2 煤化工废水的特点及其处理工艺

1．2．1 煤化工废水特点

1．2．2 煤化工废水处理工艺

1．3 催化臭氧氧化技术及原理

1．3．1 高级氧化技术

1．3．2 催化臭氧氧化技术

1．3．3 非均相催化臭氧氧化原理

1．4 陶瓷膜耦合催化臭氧氧化技术

1．4．1 膜技术在煤化工废水处理中的研究现状

1．4．2 陶瓷膜技术

1．4．3 臭氧对陶瓷膜的影响

1．4．4 陶瓷膜对催化臭氧氧化的影响

1．5 研究的意义及内容

1．5．1 研究意义

1．5．2 研究内容

1．5．3 技术路线

第2章 不同种类催化剂催化臭氧氧化实验研究

2．1 实验材料与方法

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验仪器

2．1．3 不同种类催化剂臭氧催化氧化性能评价实验方法

2．2 不同种类催化剂催化臭氧氧化动力学分析及效果比选

2．2．1 不同种类催化剂臭氧催化氧化性能

2．2．2 不同种类催化剂臭氧催化氧化动力学分析比较

2．3 本章小结

第3章 粒径与前驱体对活性炭催化臭氧氧化的影响

3．1 实验材料与方法

3．1．1 不同粒径三种前驱体活性炭的制备及表征

3．1．2 实验仪器

3．1．3 吸附实验

3．1．4 不同粒径活性炭臭氧催化氧化性能评价实验

3．1．5 分析项目与方法

3．2 臭氧催化氧化动力学分析

3．2．1 不同粒径活性炭臭氧催化氧化性能

3．2．2 不同粒径活性炭臭氧催化氧化动力学分析

3．2．3 活性炭粒径与催化降解草酸动力学常数的关系

3．2．4 官能团含量与催化降解草酸动力学常数的关系

3．3 本章小结

第4章 粉末活性炭-陶瓷膜臭氧催化氧化反应器构建

4．1 实验装置与方法

4．1．1 实验材料

4．1．2 实验仪器

4．1．3 实验装置

4．1．4 分析项目与方法

4．2 粉末活性炭-陶瓷膜臭氧催化氧化反应器运行参数探究

4．2．1 烧杯间歇实验优选臭氧投加量

4．2．2 反应器运行通量的确定

4．3 粉末活性炭-陶瓷膜臭氧催化氧化反应器处理效果

4．3．1 粉末活性炭-陶瓷膜臭氧催化氧化反应器处理效果

4．3．2 催化臭氧氧化对跨膜压差的控制效果

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 研究结论

5．2 研究展望

致谢

参考文献

附录