高级氧化工序深度处理化工废水的试验研究

摘要

为实现化工园区综合废水特征有机物的去除，使污水处理厂出水能够稳定达标排放，本论文以丹阳市某化工园区污水处理厂的废水进水为研究对象。该污水厂原有的单一厌氧好氧(AO)技术无法使出水化学需氧量(COD)达标，现拟采用芬顿氧化与臭氧催化氧化两种高级氧化法分别联合厌氧缺氧好氧(AAO)法对废水进行处理，并将两种组合工艺进行综合对比，优化工艺参数，选择较优方案。通过系列条件实验，对芬顿氧化工序考察了停留时间、pH、H2O2投加量、Fe2+/H2O2质量比、聚丙烯酰胺(PAM)投加量等操作参数对处理效果的影响;对臭氧催化氧化工序研究了催化剂的合成以及不同活性组分比催化剂对处理效果的影响，考察了臭氧投加量、水力停留时间等操作参数;初步确定了两种高级氧化工序的最优操作参数。
　　对于COD及UV254的去除率来讲，先芬顿氧化再AAO生化明显优于先AAO生化再氧化;而臭氧氧化在AAO前与在AAO后处理效果相差不大，但臭氧在后对水质色度去除效果更好。通过芬顿氧化、臭氧催化氧化工序的条件实验，优选出的芬顿氧化工序运行条件为:停留时间2h、pH=3、c(H2O2)∶COD=1∶1、m(Fe2+)∶m(H2O2)=1.7∶1、助凝剂PAM投加量2mg/L。优选出的臭氧催化氧化工序运行条件为:采用Mn-Ce-La(10∶1∶2)三组分臭氧催化氧化剂，臭氧投加量50mg/L，停留时间45min左右，pH维持废水原有酸碱度(pH=7～8)。芬顿氧化+AAO组合工艺对COD和UV254去除率分别可达到66％和58％，臭氧催化氧化+AAO组合工艺对COD和UV254去除率分别可达到59和58％。两种组合工艺的出水COD达到国家二级排放标准，氨氮、总磷等其他指标达到一级标准。成本核算显示:芬顿氧化+AAO组合工艺处理每吨水的费用为0.7825元，臭氧催化氧化+AAO组合工艺处理每吨水的费用为0.6245元。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 化工废水处理技术概述

1．1．1 化工废水简介

1．1．2 化工废水处理工艺

1．1．3 化工废水深度处理工艺

1．2 Fenton氧化技术

1．2．1 Fenton氧化机理

1．2．2 Fenton氧化技术分类

1．2．3 Fenton氧化处理化工废水的应用

1．3 臭氧氧化技术

1．3．1 臭氧氧化机理

1．3．2 臭氧催化氧化技术

1．3．3 臭氧催化氧化催化剂

1．3．4 臭氧催化氧化应用研究

1．4 AAO生化技术

1．4．1 AAO的技术原理和特点

1．5 研究目标、研究内容和拟解决的关键问题

1．5．1 研究目标

1．5．2 研究内容

1．5．3 拟解决的关键问题

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验仪器和试剂

2．2．2 AAO生化装置流程

2．2．3 主要检测项目及分析测试方法

2．3 工艺条件对Fenton氧化工序处理效果的影响

2．3．1 工艺组合方式的对比

2．3．2 停留时间的影响

2．3．3 H2O2投加量的影响

2．3．3 pH值的影响

2．3．4 Fe2+/H2O2配比的影响

2．3．5 PAM投加量的影响

2．4 本章小结

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验药品

3．2．2 实验器材

3．2．3 主要检测项目及分析测试方法

3．3 臭氧催化剂的制备、表征及性能研究

3．3．1 催化剂的制备

3．3．2 催化剂的筛选

3．3．3 催化剂的表征

3．4 工艺条件对臭氧催化氧化工序处理效果的影响

3．4．1 臭氧组合形式对化工废水处理效果的影响

3．4．2 臭氧氧化和臭氧催化氧化对出水的影响

3．4．3 臭氧投加量的影响

3．4．4 臭氧停留时间的影响

3．5 本章小结

第四章 Fenton氧化与臭氧催化氧化工序效果的对比及分析

4．1 引言

4．2 废水原水水质分析

4．2．1 废水物质组成分析

4．2．2 毒性分析

4．2．3 COD构成分子量占比分析

4．2．4 COD构成亲疏水分析

4．3 Fenton氧化与臭氧催化氧化联合AAO最终出水水质分析及对比

4．3．1 两种高级氧化组合工艺出水组成分析

4．3．2 两种高级氧化组合工艺分子量分布变化

4．3．3 两种高级氧化组合工艺亲疏水成分变迁

4．3．4 两种高级氧化组合工艺三维荧光分析

4．4 两种组合工艺运行稳定性试验

4．4．1 Fenton氧化+AAO组合工艺运行的稳定性

4．4．2 臭氧催化氧化+AAO组合工艺运行的稳定性

4．4．3 两种高级氧化组合工艺出水各项指标对比

4．5 两种组合工艺运行费用分析及对比

4．5．1 引言

4．5．2 工程费用核算与对比

4．6 本章小结

第五章 总结与展望

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的主要研究成果

致谢