电化学—SBR技术联合处理硝基苯废水的实验研究

摘要

电化学氧化技术是近年来兴起的一种现代水处理新技术，与传统方法相比，具有高效、稳定、无二次污染以及适用降解各类有机污染物等突出优点，为难降解有机废水的工业化处理提供了新思路和新途径。 含硝基苯类化合物的废水很难被微生物降解，许多国家都将其列为优先控制的污染物。文章在阐述电化学氧化技术的基础上，较为系统地研究了电化学氧化技术处理难降解有机污染物的反应机理、影响因素及动力学规律等，并通过实验对生产过程中产生的硝基苯废水和模拟废水进行电化学氧化降解。在电化学预处理的基础上，应用SBR技术对废水进行了生物处理。提出了硝基苯废水的电化学—SBR联合处理技术，为硝基苯废水治理技术的发展提供有益的借鉴。具体内容包括： (1)用实验室自制的活性炭粒子填充电极的电化学氧化反应器对模拟和实际硝基苯废水进行降解处理。通过正交试验，选出进水质量浓度、电流强度、反应时间为重要的影响因子，考察三者对硝基苯去除率的影响规律。 (2)用一元线性回归方程对不同进水浓度和电流强度降解后硝基苯的相对残余浓度对反应时间的相关性进行了分析。 (3)用SPSS软件分析，表明不同的进水浓度和电流强度下Ln(C<,0>／C)对时间t的相关性显著，说明了进水浓度和电流强度对硝基苯的降解有较大的影响。 (4)经过电化学氧化装置预处理后的实际废水再进入SBR反应器进行生化处理。 (1)电化学氧化技术处理硝基苯废水的反应机理主要是电极电解和活性炭吸附的协同作用。影响因素中，随着电流强度增大，硝基苯的去除率相应增加；硝基苯废水的进水浓度的提高有利于电化学反应的进行；反应时间加长有利于去除率的提高。相关性分析表明一元线性回归方程的相关系数大于临界相关系数(R>0.95)，在本实验条件下，硝基苯的降解符合表观一级反应动力学模型，硝基苯的氧化降解速率常数随进水浓度和电流强度的增加而增大；实验结果表明，硝基苯的去除率达到95％以上。 (2)废水经过电解处理后，改善了后续生化处理的进水条件和对活性污泥的毒性，保证了活性污泥的处理效果，可生化性显著提高，废水COD的去除率也大大提高。 (3)电解后的硝基苯废水经过SBR技术的生物处理，出水的COD达到一级排放标准。 根据电化学氧化技术降解废水的特点，该技术适于作为前期预处理工艺或与其它工艺相结合，以获得更佳的处理效果。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1硝基苯废水来源和特点

1.1.1硝基苯生产工艺及废水产生

1.1.2废水特点和排放标准

1.2硝基苯废水的处理技术现状

1.2.1化学氧化技术

1.2.2高级氧化技术

1.2.3物理法

1.2.4生物降解法

1.3课题研究目的、意义及内容

第二章电化学反应装置设计与方案选择

2.1电化学氧化的基本原理

2.2电极选择

2.2.1常见电解电极及应用

2.2.2废水的电解电极分类

2.2.3电极选择

2.3反应器结构选择

2.3.1电化学反应器电极的一般型式和结构

2.3.2反应器结构的确定

2.4实验装置的确定

2.5小结

第三章电化学氧化技术处理模拟硝基苯废水的实验研究

3.1实验装置和实验用水

3.2分析方法、仪器和药品

3.2.1分析方法

3.2.2仪器和药品

3.3实验设计

3.4主要因素对硝基苯去除率影响规律的研究

3.4.1电流强度对硝基苯去除率的影响

3.4.2进水浓度对硝基苯去除率的影响

3.4.3反应时间对硝基苯去除率的影响

3.4.4连续运行条件下硝基苯的去除的情况

3.5小结

第四章电化学氧化反应机理和反应动力学的研究

4.1反应机理的探讨

4.1.1活性炭的吸附与解吸

4.1.2活性炭的电解过程

4.1.3电解与吸附的协同作用

4.2反应动力学的研究

4.2.1反应动力学概述

4.2.2硝基苯降解一级反应动力学的初步探讨

4.2.3SPSS软件的相关性分析

4.3小结

第五章电化学氧化技术处理实际硝基苯化工废水的实验研究

5.1实验废水的采集和成分分析

5.2实验方法和装置

5.3检测指标和处理标准

5.3.1检测指标

5.3.2处理标准

5.4分析方法

5.5实验结果与讨论

5.5.1反应时间对去除率的影响

5.5.2硝基苯平均出口浓度与反应时间的关系

5.5.3反应器出口二硝基酚平均浓度与反应时间的关系

5.6小结

第六章电解废水的可生化性研究-SBR生物技术的后续处理

6.1SBR反应器的原理及工艺特性

6.1.1SBR反应器的原理

6.1.2SBR反应器的工艺特性

6.2SBR反应器的类型

6.3SBR反应器的运行模式和组合工艺

6.4影响SBR法处理效果的因素

6.4.1操作条件的影响

6.4.2基质条件的影响

6.5SBR在电化学氧化后续处理上的应用

6.5.1实验方法和装置

6.5.2分析方法

6.5.3实验过程

6.5.4电化学氧化技术对生物处理的影响

6.6小结

第七章结论与展望

7.1总结

7.2进一步研究的内容

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间论文发表情况