RSR中过硫酸钠和臭氧体系处理靛蓝胭脂红染料废水的研究

摘要

随着人们对美好生态环境需求的持续增长，染料废水污染问题日益凸显，升级废水处理工艺已刻不容缓。过硫酸盐和臭氧高级氧化法因具有出色的氧化能力而在工业废水处理领域拥有广阔的应用前景。本文提出了一种超重力高级氧化工艺和序批式活性污泥工艺(sequencing batch reactor activated sludge process，SBR)串联降解模拟靛蓝胭脂红(indigo carmine，IC)染料废水的工艺，通过超重力设备——定-转子反应器(rotor-stator reactor,RSR)强化S2O82-/Fe2+、O3、S2O82-/O3/Fe2+三种氧化过程，提升模拟IC染料废水的可生化性和降解效果，并对降解机理和动力学进行了探讨。本研究的主要内容如下:　　1.搅拌釜反应器中6种金属离子活化过硫酸钠(sodium persulfate，PS)降解IC废水的脱色效果排序为Fe2+＞Ag+＞Cu2+＞Mn2+＞Mg2+＞Zn2+，确定Fe2+为适宜的活化离子。研究表明PS降解IC废水的反应为均相拟一级反应，PS/Fe2+降解IC废水的反应为均相拟二级反应。　　2.RSR中使用PS/Fe2+、O3、PS/O3/Fe2+三种体系对浓度为200mg·L-1的IC废水进行了处理研究，确定出适宜的工艺条件。在温度为25℃，PS和Fe2+浓度为0.8mmol·L-1，RSR转速为600rpm，液体流量为30L·h-1时，PS/Fe2+体系可使IC废水脱色率达41.9％;温度为25℃，O3浓度为2.5mg·L-1，气体流量和液体流量为30L·h-1时，O3体系可使IC废水脱色率达40.0％;温度为25℃，PS、Fe2+、O3浓度分别为0.2mmol·L-1、0.05mmol·L-1、2.5mg·L-1，转速为600rpm，气液比为1时，PS/O3/Fe2+体系可使IC废水脱色率达55.2％。　　3.通过液质联用分析推测了PS/Fe2+、O3、PS/O3/Fe2+三种体系降解IC废水的机理，发现氧化剂首先破坏IC分子结构中的碳碳双键，生成吲哚醌磺酸，吲哚醌磺酸继续被氧化生成C7H4NO4S和C8H6NO6S-。随后这两种物质分别被氧化，苯环上的氨基被氧化成硝基生成硝基苯酚，接着苯二酚被氧化成苯醌。然后苯环打开生成带有羧基的链结构，使IC分子降解为小分子化合物。　　4.采用PS/Fe2+、O3、PS/O3/Fe2+三种超重力氧化工艺与SBR串联工艺降解IC废水发现，PS/O3/Fe2+体系作为预处理手段的效果最佳，IC废水经PS/O3/Fe2+与SBR串联工艺处理后脱色率达99.5％，COD去除率达36.3％。

目录

声明

摘要

符号和缩略词说明

第一章文献综述

1．1．3染料废水排放标准

1．2染料废水处理技术

1．2．1化学法

1．2．2生物法

1．2．3物理法

1．3 S2O82-高级氧化技术的原理与运用

1．4 O3氧化技术的原理与应用

1．5 AOPs与生物结合技术简介

1．6超重力技术简介

1．6．1超重力技术原理

1．6．2超重力技术应用

1．7研究目的和内容

1．7．1研究目的

1．7．2研究内容

1．7．3技术路线

第二章实验部分

2．1实验药品

2．2实验仪器和设备

2．2．1实验仪器

2．2．2实验设备

2．3实验流程

2．3．1 AOPs的实验流程

2．3．2 SBR的实验流程

2．4实验分析方法

2．4．1 IC浓度的测定

2．4．2 COD的测定

2．4．3 SV30的测定

第三章STR中PS降解IC废水的研究

3．1 IC标准曲线的绘制

3．2 STR中PS体系降解IC染料废水的研究

3．2．1前言

3．2．2 6种金属离子对PS活化效果的比较

3．2．3 PS浓度对脱色率的影响

3．2．4 Fe2+浓度对脱色率的影响

3．2．5 pH对脱色率的影响

3．2．6温度对脱色率的影响

3．2．7染料浓度对脱色率的影响

3．3降解IC废水的表观动力学分析

3．3．1 PS降解IC废水的表观动力学分析

3．3．2 PS／Fe2+体系降解IC废水的表观动力学分析

3．4本章小结

第四章RSR中PS／Fe2+体系降解IC染料废水的研究

4．1前言

4．2 RSR中PS／Fe2+体系降解IC染料废水的研究

4．2．1 RSR和STR中6种金属离子对PS活化效果的比较

4．2．2 PS浓度对脱色率的影响

4．2．3 Fe2+浓度对脱色率的影响

4．2．4 pH对脱色率的影响

4．2．5转速对脱色率的影响

4．2．6液体流量对脱色率的影响

4．3 PS／Fe2+体系中IC降解路径的分析

4．4 RSR中PS／Fe2+体系出水的可生化性研究

4．5本章小结

第五章RSR中O3体系降解IC染料废水的研究

5．1前言

5．2．1 O3浓度对脱色率的影响

5．2．2 pH对脱色率的影响

5．2．3温度对脱色率的影响

5．2．4气液比对脱色率的影响

5．2．5染料浓度对脱色率的影响

5．3 O3体系中IC降解路径的分析

5．4 SBR降解RSR中O3体系出水的研究

5．5本章小结

第六章RSR中PS／O3／Fe2+体系降解IC废水的研究

6．1前言

6．2．1 O3浓度对脱色率的影响

6．2．2 Fe2+浓度对脱色率的影响

6．2．3转速对脱色率的影响

6．2．4气液比对脱色率的影响

6．3 PS／O3／Fe2+体系中IC降解路径的分析

6．4三种体系下HOPs+SBR串联工艺的研究

6．5本章小结

第七章结论和建议

7．1结论

7．2建议

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介