膜生物反应器与Fenton组合工艺处理含油废水的研究

摘要

本实验所用含油废水是一种难处理的工业废水，为使废水达标排放，本文采用厌氧-膜生物反应器-Fenton氧化活性炭吸附组合工艺对含油废水进行处理。
　　本文对比了Fenton高级氧化法与厌氧法对含油废水的处理效果，试验结果表明，厌氧法对废水处理效果优于Fenton高级氧化法，其对COD去除率最高达到54.3％，可生化性B/C由0.19提高至0.37，可作为含油废水预处理工艺，使出水满足后续生物处理的要求。
　　厌氧法处理含油废水的过程中，研究了进水COD浓度、水力停留时间、反应温度和pH值四个因素对废水处理效果的影响。试验结果表明，厌氧法的最佳工艺条件为:MLSS为4000 mg/L，反应温度为26.1～37.5℃，废水初始pH值为6.44～7.38，水力停留时间为24 h。厌氧生物反应器连续运行45 d，出水COD平均值为2325.5mg/L，平均去除率为50.6％;氨氮平均值为166.4 mg/L，平均去除率为23.0％;含油量平均值为266.0 mg/L，平均去除率为71.0％。
　　膜生物反应器处理含油废水的过程中，反应器在MLSS为6600mg/L，HRT为12h，SRT为18.2 d，气水比为20∶1的条件下连续运行45 d，出水水质稳定，出水COD的平均值为796.6 mg/L，平均去除率为65.7％;出水氨氮的平均值为24.6 mg/L，平均去除率为85.2％;出水含油量平均为75.1 mg/L，平均去除率为91.8％。微生物处理阶段对此含油废水的处理成本为0.3元／吨。
　　在Fenton高级氧化法处理含油废水的过程中，研究了H2O2/FeSO4摩尔比、反应时间、FeSO4投加量和pH值对废水处理效果的影响，并确定了Fenton高级氧化处理废水的最佳工艺条件。试验结果表明，Fenton高级氧化的最佳工艺条件为:H2O2/Fe2+的摩尔比为15∶1，FeSO4的浓度为4mmol/L，H2O2的投加量为60 mmol/L，反应时间2h，反应pH值为3.0。Fenton高级氧化法对废水的COD和含油量有较好的处理效果，废水COD平均值由796.6 mg/L降至339.4 mg/L，平均去除率为56.6％，废水中含油量平均值由76.3 mg/L降至20.7 mg/L，平均去除率为72.9％。Fenton氧化含油废水过程符合二级动力学。Fenton处理生化出水的成本为5.4元／吨。
　　活性炭吸附作为废水的深度处理工艺，分别通过静态和动态吸附实验考察活性炭对废水的处理效果。试验结果表明，在静态吸附试验中，活性炭吸附符合Langmuir吸附等温线，吸附过程符合二级动力学。在活性炭动态吸附试验中确定活性炭的有效运行时间与过水流速有关，过水流速越小，活性炭的有效运行时间越长，当过水流速为1.0 m/h时，且在有效运行时间内，吸附出水COD、NH3-N和含油量分别57.3 mg/L、5.3mg／L和6.2 mg/L，去除率分别为84.0％，77.2％和75.8％，此时，活性炭处理的成本为23.7元/吨。
　　含油废水经厌氧-膜生物反应器-Fenton高级氧化-活性炭吸附组合工艺处理后，出水COD低于60 mg/L，含油量低于10 mg/L，氨氮低于8 mg/L，达到天津市《污水综合排放标准》(DB12/356-2008)二级排放标准。整套处理工艺的成本为29.4元／吨，相对于传统处理方法具有一定的优势。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 水污染现状

1．2 含油废水概况

1．2．1 含油废水的来源

1．2．2 含油废水的特性

1．2．3 含油废水的危害

1．3 含油废水的处理技术

1．3．1 物理处理法

1．3．2 化学处理法

1．3．3 物理化学处理法

1．3．4 生物处理法

1．3．5 含油废水处理技术的发展趋势

1．4 本课题研究目的及内容

2 实验材料及方法

2．1 实验材料

2．1．1 实验试剂

2．1．2 仪器设备

2．2 废水水质分析方法

3 含油废水预处理方案的选择

3．1 原水水质分析

3．2 实验机理研究

3．2．1 Fenton氧化机理

3．2．2 厌氧生物法处理废水机理

3．3 实验方法

3．3．1 Fenton实验方法

3．3．2 厌氧实验方法

3．4 实验结果

3．4．1 Fenton高级氧化技术预处理试验研究

3．4．2 厌氧法预处理试验研究

3．4．3 Fenton高级氧化与厌氧法预处理效果对比分析

3．5 小结

4 厌氧法处理含油废水的试验研究

4．1 实验工艺流程与实验方法

4．1．1 厌氧生物法处理废水工艺流程图

4．1．2 污泥驯化方法

4．1．3 烧杯实验方法

4．1．4 厌氧连续反应实验方法

4．2 实验结果

4．2．1 厌氧法处理含油废水最佳反应条件的确定

4．2．2 厌氧反应器连续运行对废水的处理效果

4．3 小结

5 膜生物反应器处理含油废水的试验研究

5．1 实验工艺流程与方法

5．1．1 膜生物反应器实验工艺流程图与主要工艺参数

5．1．2 膜生物反应器实验设备

5．1．3 实验方法

5．2 实验结果

5．2．1 污泥驯化结果

5．2．2 废水COD的去除情况

5．2．3 废水氨氮的去除情况

5．2．4 废水含油量的去除情况

5．3 膜污染与膜清洗

5．4 小结

6 Fenton氧化技术处理含油废水的试验研究

6．1 实验方法

6．2 实验结果

6．2．1 反应时间对处理效果的影响

6．2．2 FeSO4投加量对处理效果的影响

6．2．3 pH对处理效果的影响

6．2．4 最佳反应条件下，Fenton对废水的处理效果

6．3 Fenton氧化动力学模型

6．3．1 动力学模型概述

6．3．2 动力学模型拟合

6．4 小结

7 活性炭吸附处理含油废水的试验研究

7．1 活性炭吸附机理

7．2 实验方法

7．2．1 活性炭吸附静态实验

7．2．2 活性炭吸附动态实验

7．3 实验结果

7．3．1 静态吸附实验结果

7．3．2 动态吸附实验结果

7．4 小结

8 结论

9 展望

参考文献

11 攻读硕士期间发表论文情况

致谢