GAC/H2O2降解二级出水中溶解性有机物

摘要

污水回用作为合理利用淡水资源的一种有效方法，受到越来越多的重视，生活污水处理厂经二级处理后的污水虽可以直接排入水体中，但是二级出水仍不能直接作为安全的回用水，其中含有复杂的难生化降解的溶解性有机物。
　　高级氧化技术（AOPs）已经在降解饮用水中难生化降解的有机物及工厂废水领域有所发展。颗粒活性炭（GAC）催化过氧化氢（H2O2），紫外（UV）联合H2O2均归属于AOPs。本研究采用GAC/H2O2体系以及GAC/H2O2/UV三者联合体系氧化二级出水中的溶解性有机物。具体的研究内容如下：
　　（1）研究了GAC/H2O2联合体系对二级出水中溶解性有机物的降解效果。结果显示，GAC/H2O2作用效果明显优于GAC和H2O2单独作用的效果。在1.0g/L GAC（煤质柱状，比表面积1200m2/g），0.3mL/LH2O2（质量比30％），pH=2时，化学需氧量（COD）去除22%，254nm下吸光度值（UV254）去除54%。不同性质的GAC吸附与催化能力不同；随H2O2投加量增加去除率先增加后降低；去除率随GAC投加量增加而增加；pH=2-10范围均能实现有机物的降解，酸性条件相对较好。
　　（2）为加强GAC/H2O2体系对二级出水中溶解性有机物的降解效果，提高H2O2的利用率，加入UV照射，采用连续流反应器，研究了GAC/H2O2/UV联合体系对二级出水中溶解性有机物的降解效果。结果表明，GAC/H2O2/UV联合连续降解二级出水效果明显高于UV、H2O2、GAC、UV/H2O2、GAC/UV、GAC/H2O2条件下的降解效果；停留时间越长，二级出水降解率越高；虽GAC可催化H2O2，但UV/H2O2在联合体系中起主要作用；联合体系能提高H2O2的利用率。在254nm主波长UV照射，0.3mL/L H2O2（质量比30%），pH=2，200mL/h流速下连续运行5h，COD降解50%，UV254降解80%。
　　（3）二级出水成分复杂，其组成成分可能会影响 GAC/H2O2的作用效果。通过研究反应前后溶解性有机物分子量及亲疏水性的分布，得出原二级出水中溶解性有机物分子量有58%小于1000Da，且绝大部分为疏水性有机物。二级出水中小于3000Da的物质中可能包含有难降解的腐植质类物质，此外GAC倾向于吸附亲水性物质，也可能导致污染物不易被GAC吸附到表面细孔中进行反应。对GAC/H2O2降解5h后的二级出水溶解性有机物的性质进行分析，发现亲水性物质降解的比率高于疏水性有机物的比率；各分子量区间的有机物量都有所减少，但是从所占比例来看，小分子量的有机物所占比例有所增加。
　　（4）研究了GAC的重复利用能力。GAC的重复使用实验证明：GAC在经过两次回用后UV254的降解率为32%，COD的降解率为14%，较第一次分别减少了22%和8%。可见降解效果随着GAC的回用次数增加而降低，但是回用的GAC仍然具有一定的催化能力。GAC/H2O2/UV连续实验表明，连续运行60h后，GAC/H2O2/UV体系的降解能力逐渐减弱，但在60h时仍然能够降解二级出水中的部分有机物。通过测定GAC表面酸性含氧官能团，表明反应后GAC表面酸性含氧官能团增加，可能是导致其催化能力下降的原因之一。

目录

封面

参考文献

中文摘要

英文摘要

目录

1. 绪论

1.1 二级出水深度处理的研究现状

1.2 GAC催化H2O2高级氧化技术概述

1.3 GAC催化H2O2联合UV高级氧化技术概述

1.4选题的思路与研究内容

2. GAC/H2O2体系降解二级出水中溶解性有机物

2.1引言

2.2材料与方法

2.3结果与分析

2.4 本章小结

3. GAC/H2O2/UV联合体系降解二级出水中溶解性有机物

3.1引言

3.2材料与方法

3.3结果与分析

3.4 本章小结

4. 二级出水溶解性有机物分子量及亲疏水性分析

4.1引言

4.2材料与方法

4.3结果与分析

4.4本章小结

5. GAC的回用与连续使用效果探究

5.1引言

5.2材料与方法

5.3结果与分析

5.4本章小结

6. 结论与建议

6.1 结论

6.2 创新点

6.3 建议

参考文献

致谢

个 人 简 历

攻读硕士期间发表和撰写的论文