臭氧氧化生物处理技术

臭氧氧化生物处理技术（精选7篇）

臭氧氧化生物处理技术 第1篇

通过处理工艺的比较, 发现生物接触氧化工艺较适合原水的水质特点, 其具有去除氨氮和有机物效果好、容积负荷高、耐冲击负荷、出水水质好且稳定、耗能低等优点;而且, 生物接触氧化池容易与水厂现有构筑物连接, 投资和运行费用低。同时, 此工艺在应用实践已有大量的工程实例, 积累了较成熟的经验[1]。因此, 该厂改造工程采用生物接触氧化法作为预处理工艺。

原水经过生物预处理和常规处理后, 有机污染物得到了明显的去除。但出水的CODMn浓度还不能达到《生活饮用水卫生标准》的要求, 需后续补充深度处理工艺。饮用水深度处理方法有高级氧化、活性炭吸附和膜过滤法等[2], 综合考虑经济和技术因素, 该厂选择了目前运用较多的臭氧/生物活性炭联用技术。

该水厂的深度处理工程建设规模为15×104m3/d, 分两期建设, 一期规模为8×104m3/d, 二期规模为7×104m3/d。本文主要介绍一期的深度处理工程设计和建设情况。

1 深度处理工程介绍

1.1 工艺流程

该水厂的工艺流程见图1。

1.2 工艺设计

1.2.1 预处理工艺参数

生物接触氧化池中交替布置上通和下通垂直挡板, 使水流形成上下转弯, 与填料充分接触, 并且避免短流, 提高容积利用率。水力停留时间为1.5h;有效水深为4.5m, 其中弹性立体填料高度为3.5m, 直径为173 mm, 垂直布置33000余根, 上下采用紧绷索固定;预处理池下部排泥层高度为1.6m。采用穿孔管曝气, 气水比控制在 (0.6~1.5) :1。为防止池内积泥, 在布气管下设有集泥槽和穿孔排泥管, 前1/3的预处理池的排泥周期为3d, 排泥历时60s, 后2/3的排泥周期为6d, 排泥历时30s, 使用快开排泥阀进行排泥, 由PLC控制;生物膜脱膜和填料上的积泥采用气冲洗, 加大气量轮换冲洗, 冲洗强度是正常运行时的2~3倍, 冲洗周期为15d, 冲洗历时30min, 由人工操作。

1.2.2 臭氧接触池

臭氧接触池的平面尺寸为17.7m×10.3m, 水深为6m。分两组, 每组规模为4×104m3/d;采用两级布气, 布气采用盘式布气帽, 布气盘数量为80只, 前级气量为60%, 后级为40%;接触混合时间为15min, 前级为5min, 后级为5min, 缓冲部分为5min。尾气破坏装置采用加热催化酶方式。

1.2.3 活性炭滤池

共分为10格, 单格池面积为48m2, 滤速为7.5m/h, 水头损失为0.6m, 日常冲洗强度为8.0L/ (s·m2) , 定期冲洗强度为12.0 L/ (s·m2) 。滤池采用原有水塔 (砂滤水) 进行重力反冲洗, 冲洗强度由阀门调节, 恒水位过滤。滤料组成:承托层由卵石8-16、4-8、2-4、4-8、8-16各50mm组成。活性炭主要采用柱状炭, 直径为1.5mm、柱长为2.5~1.25mm, 填充厚度为1800mm。工程实施中采用两种煤质炭, 7格使用柱状炭, 3格使用破碎炭。

2 运行效果

预处理池满负荷运行后, 对氨氮的去除率平均为91%, 对浊度的去除率平均为27%, 对CODMn的去除率为10%, 对铁的去除率为2 2%, 对锰的去除率为56%;预处理运行后, 常规处理效果得以提高, 在加药量不变的情况下, 对浊度的去除率增至99.9%, 沉淀池出水浊度从原来的3~4 N T U降至2 N T U以下, 对CODMn的平均去除率从30%提高到44%, 砂滤出水的CODMn平均值低于3mg/L, 对锰的去除率从20%提高到75%。

臭氧/活性炭深度处理工艺运行一周后, 对氨氮的去除率达70%左右, 生物膜基本形成;运行一个月内, 对CODMn的去除率在70%以上, 一个月后逐渐下降并稳定在40%左右。这说明初期主要靠活性炭吸附作用, 后期微生物讲解作用占主导地位, 从两种炭的处理效果来看, 破碎炭略好于柱状炭, 两者的处理效果差不多。

整个工艺的运行效果见表1。

运行效果表明, 与常规处理工艺相比, 生物接触氧化预处理和臭氧/活性炭深度处理工艺对有机物的去除效果明显, 可使CODMn降至2mg/L以下, 使色度降至5度以下, 使氨氮降至0.5mg/L以下, 并大幅度降低了水中的三致物质, 增加了水中的溶解氧和活性氧含量, 改善了嗅味和口感。

3 生产成本分析

预处理动力费用由两部分组成, 一部分是将取水泵房提升1.5m水头增加的动力费用;另一部分是鼓风曝气的动力费用, 合计成本约为0.044元/吨。深度处理部分的费用主要包括臭氧接触池进水提升电费、臭氧发生电费、液氧费用、活性炭费用, 合计成本约为0.185元/吨。则增加的运行成本总和为0.229元/吨, 再加折旧0.076元/吨, 则由预处理和深度处理而增加的制水成本为0.3 0 5元/吨。

4 结论

在常规工艺的基础上, 增加生物接触氧化预处理工艺和臭氧/生物活性炭深度工艺来深度处理饮用水, 使CODMn降至2mg/L以下, 色度降至5度以下, 氨氮降至0.5mg/L以下, 并大幅度降低了水中的三致物质, 增加了水中的溶解氧和活性氧含量, 改善了嗅味和口感, 使出厂水水质达到了《生活饮用水卫生标准》的要求, 保障了居民的用水安全。

摘要：针对某自来水厂原水受到微污染、出厂水不达标的问题, 在原有常规工艺的基础上, 增加了生物接触氧化预处理工艺和臭氧/生物活性炭深度处理工艺。运行结果表明, 出厂水的CODMn降至2mg/L、氨氮降至0.5mg/L、浊度降至0.3NTU以下、色度降至5度以下, 且水中的溶解氧和活性氧含量得到增加, 嗅味和口感明显改善, 出厂水水质大幅提高, 达到了《生活饮用水卫生标准》的要求, 保证了用户的饮水安全。

关键词：饮用水,深度处理,生物接触氧化,臭氧,生物活性炭

参考文献

[1]张力维, 汪洁, 杨健.生物接触氧化预处理技术处理微污染源水研究[J].环境科学与管理.2005, 30 (3) :34-37.

臭氧氧化生物处理技术 第2篇

摘要：臭氧氧化作为一种有效的有机废水处理技术,对难生物降解的有机废水具有良好的降解效果。臭氧一般不能氧化彻底有机物，由此衍生了一系列的臭氧组合工艺，本文介绍了臭氧的性质及氧化机理,分析了臭氧氧化和衍生技术在处理农药废水、焦化废水、垃圾渗滤液、纺织印染废水等难降解有机废水中的应用,并指出了臭氧氧化技术存在的问题。

关键词：臭氧氧化技术;有机废水;废水处理

世界人口的疯长及日益发展的工业是越来越多的水体遭受污染。而臭氧具有较高的氧化还原点位和很强的氧化性，可以氧化多种化合物，对于生物难降解的有机物具有反应速度快，处理效果好，不产生污泥等特点。随着工业技术的革新，人们发现臭氧消毒的效率要远优于氯消毒，不会在消毒过程中产生对人体有害的三氯甲烷(THMS)，并且还可以有效去除水中的色、臭、味、和铁、锰等无机物质，并能降低UV吸收值、TOC、COD及氨氮。因此，臭氧氧化技术被广泛地应用于产业废水处理中[1]。

1臭氧的特性

臭氧，一种浅蓝色具有刺激性气味的气体，氧原子以sp2杂化的方式形成π键，臭氧分子形状为V形。臭氧的ORP比水处理中常用消毒剂氯气高0.7V，其氧化能力也远远高于氯气高。在水中的溶解度比氧气约高13倍[1]。经臭氧处理后的水中通常含有较多的杂质，成分比较复杂，还含有许多有机污染物，所以臭氧在水中很不稳定，会迅速分解成氧气分子[2]。

2臭氧氧化及其衍生工艺

臭氧氧化有机物的过程分为两种反应：直接反应和间接反应。直接反应即是通过亲核反应、环加成、亲电反应的方式。间接反应则是通过臭氧与水的自由基诱发反应生成HO?。HO?通过抽氢反应、电子转移及加成反应与大部分有机物进行复杂化学反应，从而将部分有机物矿化为CO2和H2O。通过以上反应，可将废水中大分子有机物氧化为以生物降解的小分子化合物，污水的COD可得到一定的去除而且色度也可大大降低。虽然臭氧对很多的有机物就有氧化性，但它对氧化物的选择具有特定性，而且有机物的降解产物一般是羧酸类化合物比如一元醛、二元醛等小分子，不能直接生成二氧化碳和水，所以对COD的去除率不高。臭氧和其他工艺的结合可以更好得提高氧化速率。联用来降解废水。目前与臭氧联用的技术主要有：臭氧/UV、臭氧+活性炭、臭氧+超声波降解、臭氧与膜联用、臭氧和生物污泥等[3]。

3臭氧氧化技术和衍生技术在有机废水处理中的应用

3.1臭氧降解农药废水我国土地幅员辽阔，而对农作物最大的危害即是虫咬得病，所以农药的需求量在逐年增加，由此带来的非点源污染问题也是河流水源污染的`中重点，非点源污染对饮用水源地水质的威胁越来越大，这也成为给水水质处理的一个难点。农药在自然水体中虽然具有高度的稳定性，难于被生物吸收降解和被氧化剂氧化，但用臭氧+光催化氧化处理的工艺可以降解此类废水[4]。

3.2臭氧处理焦化废水的研究焦化废水产生于石油、煤的焦化及天然气的裂解过程，迅猛的工业化发展使焦化废水的排放量与日俱增，其中多含有多氨氮、环芳烃类物质、吡啶、氰化物及煤焦油等[5]，污染物多为难生物降解的有有毒有害物质。大量的实验研究表明：臭氧技术处理后的焦化废水可以出水水质有了明显提高。吴玲等[6]通过实验考察了臭氧对焦化废水的降解效果影响。研究表明：对于COD<1000mg/L、酚<500mg/L以下的焦化废水，经臭氧技术处理后水质改善很多。

3.3臭氧处理垃圾渗滤液的研究垃圾渗滤液来源于垃圾填埋场中垃圾水分中，是一种污染性极强的高浓度有机废水，含有机污染物高达77种，被列入我国环境优先控制污染物“黑名单”。经过臭氧氧化后，废水的生化性(B/C)有了很大的提高，降低了后续处理的难度，冯旭东等[7]研究了“生物+臭氧氧化”技术降解垃圾渗滤液。结果表明：当臭氧流量为0.4L/min时，废水中的COD由900mg/L降为550mg/L以下，B/C也得到了提高(约为0.28)，其出水水质可达我国生活垃圾填埋场污染控制二级标准。

3.4臭氧技术对纺织印染废水的处理纺织印染行业排放的废水一直占工业废水排污的比重很大，印染废水特点是水量大、有机污染物含量很高、水质变化幅度大、色深、碱性较大，属于难处理的工业废水。印染新原料、新助剂、新工艺的不断研发和应用使得工业生产中排放的废水中污染物组分变得越来越复杂，用臭氧进行深度处理在色度的降低和COD去除方面有显著的效果，目前臭氧被广泛应用于印染废水处理。卢宁川等[8]对印染废水采用臭氧处理进行了处理。，结果发现臭氧对含有GBC枣红基染料的印染废水的色度和CODcr去除率可达到94.4%和72.2%。

4结论与展望

臭氧氧化工艺及衍生技术近年来已经被深入研究，并被广泛应用于有机废水的预处理和深度处理中。但臭氧应用于难降解有机废水还存在着一些弊端比如：臭氧能氧化水中许多有机物，但臭氧与有机物的反应是有选择性的，而且对有机物的氧化分解不够;臭氧氧化后的产物往往为羧酸类有机物;臭氧生成的成本比较高，而利用率不高提高了臭氧氧化技术的费用。因此，研究臭氧的高级氧化技术(O3/UV、O3/H2O2、O3/活性炭等)是十分有意义的。针对不同特征的难降解有机废水，选择合适的臭氧高级氧化技术，并提高臭氧的利用效率和氧化能力，改善废水中污染物的去除效果是今后研究的重点。

参考文献

[1]张贡意,韩荣新.臭氧氧化技术在污水处理中的研究现状[J].城镇供水,(6):42-4.

[2]夏大磊,王松,孙聪,etal.臭氧氧化技术处理废水研究现状[J].山东化工,(10):180-1.

[3]陈琳,刘国光,吕文英.臭氧氧化技术发展前瞻[J].环境科学与技术,,27(B08):143-5.

[4]夏晓武,孙世群.臭氧预处理农药废水的研究[J].合肥工业大学学报:自然科学版,,28(3):270-3.

[5]李福勤,牛红兰,安晓婵,etal.臭氧氧化法预处理焦化废水的试验研究[J].工业用水与废水,,42(4):16-8.

[6]吴玲,夏中明.臭氧氧化法处理焦化废水的研究[J].化肥设计,1995(5):45-7.

[7]冯旭东,刘芳,郭明F,etal.垃圾渗滤液生物处理出水臭氧氧化的研究[J].环境污染与防治,2005,27(5):387-8.

臭氧氧化生物处理技术 第3篇

本工作在低温条件下采用臭氧对高浓度苯酚模拟废水(简称苯酚废水)进行氧化预处理,利用Design-Expert 7.1设计系统对臭氧氧化高浓度苯酚废水进行了实验研究和参数优化。在此基础上,采用曝气生物滤池(BAF)对苯酚废水进行深度处理,考察臭氧氧化—BAF联合工艺对苯酚废水的处理效果。

1 实验部分

1.1 材料和仪器

高浓度苯酚废水(质量浓度):NH4Cl 200 mg/L、苯酚 2 000.0 mg/L、KH2PO4 20 mg/L、CaCl2·H2O和MgSO4·7H2O少量,平均COD 4 819.28 mg/L、平均氨氮质量浓度54.213 mg/L。

Oxi3310型DO仪、PH3310型pH分析仪:德国WTW公司。

1.2 实验装置及流程

臭氧氧化柱和BAF均由有机玻璃制成。臭氧氧化柱高2 m,内径8 cm,有效容积6 L。BAF高2 m,内径10 cm,滤层高1 m,陶粒填料直径3～5 mm,有效容积2 L。臭氧氧化—BAF工艺流程见图1。原水经蠕动泵进入臭氧氧化柱,经臭氧发生器产生的臭氧通过氧化柱底部曝气头均匀曝气,由继电器控制曝气时间。臭氧氧化柱出水pH为8.09～9.45,高于微生物生长的适宜pH范围(6～8)。因此调节废水pH至7.00～8.00后再导入BAF。BAF的HRT为30 h。用气泵将压缩空气通过BAF底部的气体扩散装置均匀送入BAF内部,在BAF内承托层下部设DO仪探头,通过调节空气流量控制水中DO大于6 mg/L。

1.3 分析方法

采用4-氨基安替比林分光光度法测定苯酚质量浓度[9];采用重铬酸钾法测定COD[9];采用纳氏试剂光度法测定氨氮质量浓度[9];采用稀释接种法测定BOD5[9]。

2 结果与讨论

2.1 臭氧氧化处理低温高浓度苯酚废水

采用Design-Expert 7.1设计系统提供的D-optional正交实验设计方案考察臭氧加入量与进水pH对不同反应温度条件下苯酚去除率的影响。正交实验因素水平见表1,正交实验结果见表2。

1)ka1,ka2,ka3, ka4,ka5, Ra以苯酚去除率(5～10 ℃)为考察指标;2)kb1,kb2,kb3 , kb4,kb5, Rb以苯酚去除率(21～25 ℃)为考察指标。

由表2可见,反应温度为常温(21～25 ℃)时的苯酚去除率略高于低温(5～10 ℃)时的苯酚去除率。

应用Design-Expert 7.1设计系统拟合得出不同反应温度下臭氧加入量和进水pH对苯酚去除率的影响响应曲面模型,结果见图2。由图2可见:在反应温度为5～10 ℃、臭氧加入量为2.00 g/L、进水pH为12.00的条件下,苯酚去除率最高可达86.20%;在反应温度为21～25 ℃、臭氧加入量为2.00 g/L、进水pH为12.00的条件下,苯酚去除率最高可达93.95%。

根据Design-Expert 7.1的系统优化,结合考虑经济原因,选择适宜的臭氧加入量和进水pH。实验确定:在反应温度为5～10 ℃、臭氧加入量为0.67 g/L、进水pH为9.85的条件下,臭氧氧化出水苯酚质量浓度为1 237.6 mg/L,苯酚去除率为38.12%;在反应温度为21～25 ℃、臭氧加入量为0.67 g/L、进水pH为8.58的条件下,臭氧氧化出水苯酚质量浓度为1 638.54 mg/L,苯酚去除率为18.07%。臭氧是与苯酚直接反应的电子受体,是产生强氧化性·OH的主要来源,臭氧分子只能对活化的苯酚分子进行攻击。提高反应液pH有助于臭氧溶解和分解产生·OH;苯酚在碱性条件下易电离成苯酚离子和质子,臭氧与苯酚离子的反应速率比臭氧与分子态苯酚的反应速率快[10,11]。因此碱性条件更有利于臭氧对苯酚的氧化。

在实验确定的臭氧加入量和进水pH条件下,高浓度苯酚废水经臭氧氧化处理后,BOD5/COD可由处理前的0.02分别提高至0.31(低温)和0.23(常温),可生化性明显提高;但COD去除效果不明显。这表明臭氧对苯酚废水的作用主要是将苯酚分子氧化,而未将苯酚完全矿化,导致废水COD下降不明显,臭氧氧化苯酚的过程为传质控制过程[12]。

2.2 BAF处理低温高浓度苯酚废水

在反应温度为5～10 ℃的条件下,分别将质量浓度为150.0,300.0,500.0 mg/L的苯酚废水导入BAF进行污泥驯化培养,无曝气下培养9 d后排出。再将初始质量浓度为50.0 mg/L的苯酚废水从底部通入BAF,每天增加质量浓度50.0～100.0 mg/L。进水苯酚质量浓度对苯酚去除率的影响见图3。由图3可见:当进水苯酚质量浓度小于1 300.0 mg/L时,苯酚去除率大于98.23%;但是当进水苯酚质量浓度大于1 300.0 mg/L时,苯酚去除率迅速下降;进水苯酚质量浓度达1 500.0 mg/L时,苯酚去除率仅为1.87%。由此可见,当进水苯酚质量浓度大于1 300.0 mg/L后,废水中的苯酚对BAF的微生物系统产生强烈的抑制作用,苯酚去除率急剧下降。因此,臭氧氧化系统应将苯酚质量浓度降至1 300.0 mg/L以下,以达到BAF进水的要求。

2.3 臭氧氧化—BAF联合工艺处理高浓度苯酚废水

控制臭氧加入量为0.67 g/L,在进水pH分别为9.85和8.58的条件下,采用臭氧氧化—BAF联合工艺处理低温和常温高浓度苯酚废水,实验结果见表3。由表3可见:臭氧氧化—BAF联合工艺适用于处理低温和常温高浓度苯酚废水;出水苯酚质量浓度小于0.5 mg/L。该工艺操作简单,处理效果稳定,出水水质达到GB8978—1996《污水综合排放标准》[13]。

3 结论

a)采用臭氧对高浓度苯酚废水进行氧化预处理,通过Design-Expert 7.1系统的设计计算,并结合考虑经济原因得出:在低温(5～10 ℃)条件下适宜的臭氧加入量为0.67 g/L、进水pH为9.85;在常温(21～25 ℃)条件下适宜的臭氧加入量为0.67 g/L、进水pH为8.58。

b)在反应温度为5～10 ℃的条件下,采用BAF处理苯酚废水,当进水苯酚质量浓度小于1 300.0 mg/L时,苯酚去除率大于98.23%;当进水苯酚质量浓度大于1 300.0 mg/L时,微生物系统受到强烈抑制,苯酚去除率迅速下降。

臭氧氧化生物处理技术 第4篇

浅谈臭氧-生物活性炭微污染水处理技术

摘要：通过介绍微污染水处理的`常规方法和具体应用,结合大同煤矿集团公司目前实际情况,详细阐述了臭氧-生物活性炭联用的微污染水处理技术.作 者：杨存莉    Yang Cunli  作者单位：大同煤矿集团公司环境保护处 期 刊：同煤科技   Journal：SCIENCE AND TECHNOLOGY OF DATONG COAL MINING ADMINISTRATION 年，卷(期)：, “”(1) 分类号：X703 关键词：微污染水    污水处理    臭氧    生物活性炭   

 

臭氧氧化生物处理技术 第5篇

O3/H2O2氧化处理技术对于传统的水处理工艺不易降解钻井中废液复杂有机物的问题,利用O3的强氧化性处理钻井中废液其中的多种成分和O3/H2O2复合能够加快臭氧的氧化分解的性能,本文选择其中较典型的两种O3/H2O2氧化以及O3氧化的方案。通过讨论各种实验因素对处理效果的影响,用最佳的方法和数据为油田钻井废水处理技术提供实验依据。

1. 具体实验部分

(1)试验的水质选取

该试验水质来源某废水处理站,废水的颜色从表面看为黑色,水面有浮油、无刺激性气味。废水中的主要污染指标检测如表1所示。

(2)试验水质预处理

通过之前处理,用混凝破胶对钻井废水原水进行预处理,采用复配混凝剂:PAC65000mg/L,PJJ5000mg/L,PAM30mg/L,然后加入破胶剂慢慢搅拌,同时也加入一定量的石灰,将p H值调整为9.0。混凝处理后并且使用机械分离法实现固液分离后,废水重铬酸盐指数为967mg/L,p H值为9.1,出水水色为暗红接近棕色,将此水用于后续实验。

(3)试验装置及试验分析方法

1试验装置

本试验装置由臭氧发生器、O3气体收集瓶和接触反应器组成等仪器组成。实验在氧气发生器中进行。水样加入臭氧发生器中。臭氧发生器产量是300g/h,运用射流曝气装置,接触反应器的容积为600L,即臭氧加入量固定是0.35g/h·L。影响臭氧氧化的原因有很多,调节不同p H值,加入不同的催化剂,经氧化之后取样,加入适量的硫酸铝絮凝,监测反应一定时间后测其重铬酸盐指数值,同时观察废水色度和p H值的变化。

2试验的分析方法

重铬酸盐指数使用p H值运用酸度剂测定;重铬酸钾滴定的方法;色度用稀释倍数法;含油量用紫外分光光度法。

2. 结果与分析

(1)O3/H2O2氧化的最优添加剂及加量

为了加快反应速率,提高反应的效率。臭氧在氧化污染物质时,需要合适的催化剂进行催化,为使重铬酸盐指数降解效果得到提升,可在臭氧的氧化基础之上在加入H2O2来催化氧化。经试验,可以知道在p H值为9时,臭氧的氧化效果最好,在此PH值下,分别投加不相同量的双氧水进行催化,经氧化后调节PH值,测得废水的重铬酸盐指数去除率,实验结果图1所示。

由图1可知,在双氧水加入量为0.45%的时候,废水中的重铬酸盐指数去除率将少于其他加入量。因为双氧水存在于反应体系中,从而产生了很多的·OH,随着双氧水的加入量越大,产生的·OH量则越多,便加速了臭氧氧化分解速度,从而使氧化更彻底、迅速。若双氧水过量加入时,便会残留较多的双氧水,即使H2O2有着很强的氧化能力,但在反应中也会有更强的氧化物质产生,它则会充当还原物质,妨碍采用重铬酸钾法测定重铬酸盐指数,从而导致处理后水样重铬酸盐指数值增高。双氧水加入量在0.35%以下时,其重铬酸盐指数去除率很显然高于没有加入双氧水进行氧化的水样,跟着双氧水加入量的增加反而提高,而且双氧水加入量在0.35%时,它的催化效果却是最好的,氧化一段时间后废水中的重铬酸盐指数去除率则达到58.9%。所以,选定双氧水加入量为0.35%时,为其最优投加量。

(2)最佳p H与氧化时间

应用臭氧对钻井废水实行深度处理的时候,首先要先确定它的最佳反应PH值及氧化时间。需要将预先处理后的钻井废水调节至不同的PH值,待分别氧化不同的时间之后,加入适量的Al2(SO4)3调节PH值为7左右,稍后评价废水中重铬酸盐指数去的除率。试验结果如图2所示。

根据图2,臭氧在不一样PH值下的氧化废水,在一样氧化时间中其重铬酸盐的指数去除率则不同,废水中的重铬酸盐指数去除率也会随氧化时间的增加而增加。当p H值为7时废水的重铬酸盐指数r去除率小于PH值为9时废水的重铬酸盐指数去除率,这与臭氧的作用机理有关,臭氧的氧化反应在酸性或者是在中性条件下为臭氧直接氧化,将会直接产生很多氧化中间体(比如有机酸类),进一步氧化难度较大并且反应速度一般比较慢。当在碱性条件下,臭氧的氧化经自由基历程开始,臭氧分解将产生·OH,对于水中的有机污染物将进行非选择性的氧化分解。碱性越大,臭氧的分解速度就越快,产生的·OH就会越多。在明确臭氧氧化的最优p H值时,同样也验证了这一结论。若在其它条件相同时,p H上调为12比p H调为6时的COD去除率也提高了30%,因此在碱性条件时能加快臭氧的自身分解,对有机物的氧化能力有显著的提高。当O3/H2O2在简单一种的氧化基础上,将强氧化剂O3与H2O2融合在一起,与单一氧化过程相比较下,H2O2显然加速了·OH的形成,降解速度显著也提高不少,对于污染物的降解能力也比单一臭氧氧化过程加快2-200倍不止。

PH值为10时明显比其它p H时的臭氧氧化废水下的重铬酸盐指数去除率比较大,废水重铬酸盐指数去除率增加也因此并不明显,这是因为臭氧发生器在工作一些时间之后臭氧产生率明显严重降低,从而致使重铬酸盐指数的去除率增加不明显,所以选定最佳PH值为9氧化时间为2小时,重铬酸盐指数去除率能达到38.4%。

通过预氧化阶段对反应体系中的p H值的研究,可以了解在碱性条件下,臭氧能充分发挥更佳的氧化效果,在深度氧化的阶段中,选用一样的p H值。若臭氧流量为0.2m3/h,H2O2加量为600mg/L,则p H值为12,不一样的氧化时间及水样COD值关系见图3。从图3中可以了解,若深度氧化从时间20min延长到40min范围之间,出水COD下降趋势比较明显,在50min后COD去除率趋于相当稳定,COD则降至200mg/L。从而确定O3/H2O2处理工艺的高级催化氧化时间是50min。

3. 试验结果小结

本试验用臭氧对钻井废水进行深度处理,并确定最佳处理的条件:O3/H2O2氧化预处理后废水,当双氧水最优加入量为0.35%时,重铬酸盐指数去除率为58.9%。当臭氧单独处理经预处理后钻井废水时,在p H值为9,重铬酸盐指数去除率为38.4%。O3/H2O2联合氧化废水的效果应高于臭氧单独氧化废水的效果,并且采用O3氧化技术来处理钻井中废水的最佳条件是:在p H值为9,双氧水投加量为0.35%时,该钻井废水处理工艺已符合国家二级排放标准。

摘要：本文以气田钻井废水为研究对象,对经过混凝破胶处理的废水进行臭氧氧化深度处理,探究O_3/H_2O_2氧化、臭氧氧化去除重铬酸盐指数的最佳反应时间、Ph值、试剂用量等。结果表明:在两种氧化方法中,O_3/H_2O_2氧化去除重铬酸盐指数的效果比较好,其最加的反应条件在pH值为9,臭氧加入量为0.35g/h·L双氧水投加量在0.35%,废水的重铬酸盐指数去除率可达58.9%。

关键词：O_3/H_2O_2氧化,O_3氧化,钻井废水

参考文献

[1]钱杉杉,王兵,张太亮等.O3/H2O2氧化技术处理钻井废水的研究[J].石油与天然气化工,2007,36(5):427-428.

[2]钟理,陈建军.高级氧化处理有机污水技术发展[J].工业水处理,2002,22(1):1-5.

[3]施银桃,夏东升,李海燕等.CODCr测定中H2O2的干扰及消除方法研究[J].武汉科技学院学报,2003,16(5):17-20.

臭氧氧化生物处理技术 第6篇

关键词：臭氧高级氧化技术,作用效果,催化剂

1 方法

1.1 各项高级氧化技术处理污水效果实验

1.1.1 臭氧氧化法

有直接和间接两种方式: 分别是在电的作用下直接与污染物发生反应和臭氧在催化剂的作用下产生具有高氧化性的·OH, ·OH再与污染物发生反应, 将废水中染料物质的不饱和键, 从而消除废水的颜色。进行过化学反应的臭氧对废水有净化、 消毒灭菌、 消除异味、 脱色等作用, 而且臭氧在氧化分解的过程中产生的是氧气, 不仅可以消除废水对水环境的污染危害, 对大气环境也不会造成危害。 对有色物质消除率高达到百分之九十五以上。 而本次实验选用效果和效率都强的、 有催化剂参与的臭氧氧化法进行实验, 试验结束后记录实验中印染废水的褪色程度和实验开始到褪色结束所持续的时间。

1.1.2 催化湿式氧化法

在高温、 高压、 催化剂等条件同在的作用下, 此法的首次使用适用于处理造纸产生的黑色污染液, 因效果显著, 遂逐渐用于处理印染废水等各种工业污染废水, 可处理水中的悬浮物、 废水中难降解的的有机物和溶解的物质, 将污染物经过氧化, 分解为H20、 C02、 N2等对人体无害、 不具污染性的物质而且可改变水质的可生性化, 对废水颜色消除率高达百分之九十以上。 此次实验中, 将分好的废水, 进行催化湿试氧化法操作, 实验结束后记录本次实验中印染废水的褪色程度和试验时间。

1.1.3 光学氧化法

分别是光催化氧化法和光激化氧化法。 光催化氧化法: 将半导体放到污染液里, 通过紫外线照射, 会产生具有很强还原性的光电离子和发生强烈的氧化还原反应, 产生·OH进而与污染物产生反应, 在一定的实验中, 可使废水达到完全褪色的效果。 光激化法: 将O3、 H2O2、O2和空气作为氧化剂, 是废水中产生·OH, 从而达到净化水体的作用, 对污水颜色除去率将近百分之九十。 本次实验光催化氧化进行实验, 实验结束后, 记录本实验中印染废水的褪色程度和试验时间。

1.1.4 电化学氧化法

是外加电极, 通过电化学反应, 在阳极表面产生大量的自由基具有强氧化性以及会产生少量·OH, 与废水中的有机污染物发生化学反应让废水中的燃料物质的不饱和键断裂, 进而达到净化的水体的作用。 此实验易于控制, 且产生的污染物也少, 污水褪色率达百分之九十以上, 水体的各方面指标都有更高的恢复率。 就是在实验过程中耗能大。 用电化学氧化法时, 实对验前准备好所需设备, 实验结束后记录印染废水褪色程度和电化学反应持续时间。

1.1.5 声化学氧化法

主要利用超声波, 是新型物理化学反应控制水体污染度的技术, 其主要作用是在特定高温高压下发生分裂和链式反应瞬间产生大量的·OH、H2O2、 ·H等物质, 然后与废水中的有害物质发生一系列化学反应, 从而起到净化水体的作用, 水体清洁率可达百分之九十。 将本次试验的废水进行处理实验后, 记录好印染废水的褪色程度和实验反应时间。

1.1.6 fe nton氧化法

fe nton试剂是H2O2经Fe2+ 催化而分解产生的, 利用H2O2和O2、 N2发生的链式反应, 继而得到具有强氧化性的反应产物·OH, 将废水有害的大分子物质降解成为一些不具有污染性的小分子物质。 因为温度对fenton氧化法改变色度有很大影响, 所以在实验中严格控制温度。 在适宜温度情况下, 此方法消除废水色率作用可达百分之九十五。要此方法进行实验后应注意观察实验中污水褪色程度和实验反应时间。

1.2 催化剂效果实验, 保持催化剂最高活性, 每种催化剂尽可能的发挥它的最大作用

1) Mn O2作为臭氧分解催化剂

在实验中, 加入适量的Mn O2, 在实验过程中尽可能的发挥催化剂的催化效果, 在实验过程中, 随时观察反应动态, 记录达到最快反应速率的时间点和实验反应时间 ( 反应结束时间均统一为废水颜色不在变化的时间点) 。

2) Co3O4催化剂, 在实验过程中加入废水中, 且在实验中温度、剂量都能使催化剂发挥最大效果。 在实验过程中, 随时观察反应动态, 记录达到最快反应速率的时间点和实验反应时间。

3) Fe2O3催化剂, 将尽可能的控制外界各方面因素因素不要对对实验中催化剂催化作用的影响, 使其发挥高效作用。 在实验过程中, 随时观察反应动态, 记录达到最快反应速率的时间点和实验反应时间。

4) Cu O催化剂, 提前用Cu经过氧化, 生成该催化剂, 在实验中严格控制各方面对实验结果产生影响的作用的因素, 让催化剂发挥更大的作用效果。 在实验过程中, 随时观察反应动态, 记录达到最快反应速率的时间点和实验反应时间。

2 结果

经过实验得出1) 每种高级氧化技术在处理废水过程中都有各自的优缺点。 几种技术的主要缺点是: 臭氧法主要无选择性和费用高; 催化湿试氧化法不能彻底的消除污染物; 光学氧化法有好多条件限制, 在化学反应过程中会产生一些芳香族类的中间产物, 所以不能彻底消除有害物质; 电化学氧化法的缺点主要是: 相比其他技术, 它耗能大和净化效果也不是很好; 声化学氧化法的缺点是超声波在运用过程中过危及到其他物件, 造成不必要的麻烦; fenton氧化法缺点在于实验中的可控性不是很高而且成本高。 综合得, 应采用臭氧高级氧化技术, 其反应产物为氧气, 不会造成环境的二次污染且符合人们对环境保护方面的要求。2) 经过本次的检验催化剂作用效果的实验中, 我们得出二氧化锰催化剂在臭氧氧化分解过程中发挥最用更佳, 速率快, 在反应过程中催化剂的活性也高, 所以, 在臭氧的分解过程中应作为首选催化剂。 在本实验中, 废水量一定的情况下, 各种催化剂效果见表1:

所以, 臭氧分解实验时应选用Mn O2作催化剂

3 结论

多相催化臭氧氧化处理印染废水 第7篇

纺织印染废水是中国最主要的工业废水污染源之一, 废水中含有大量难降解有机物, 是目前工业污染治理的难点[2]。传统的印染废水一般由生物法进行处理, 这些方法具有占地面积大、投资成本高、易产生二次污染且对COD和色度的去除效率不高等缺点[3]。

臭氧具有强氧化性, 但是目前臭氧的利用率较低。多相催化臭氧氧化法是将一些金属 (或金属氧化物) 负载到一些载体上, 从而提高了臭氧的利用效率[4,5]。这种方法具有占地面积小、处理流程短、无二次污染且对色度去除效率高等优点。本研究中, 制备了负载型铁锰氧化物催化剂Fex Oy+Mn Ox/AC, 采用多相催化臭氧化工艺对印染废水进行处理, 以期为工艺研究和工程应用提供参考。

1 实验部分

1.1 实验水质

原水某纺织工业园区污水处理厂进水, 颜色为紫红色, 有刺激性气味。原水p H值8.6、COD682.40mg/L、NH3-N14.85mg/L、TP2.57mg/L、色度450倍。

1.2 仪器和材料

仪器:DZF-6090真空干燥箱;6B-2000型COD速测仪;CF-G-3-010g型臭氧发生器、钛合金微孔曝气头;反应器采用管式玻璃自制, 其规格为Φ58mm, H500mm。

活性炭 (上海兴长活性炭有限公司;型号:CG40) ;硫酸锰、硫酸亚铁、氢氧化钠、稀硝酸 (均为AR) 。

1.3 实验装置及流程

实验装置及工艺流程见图1。在实验前用蒸馏水冲洗反应器, 再用臭氧预氧化5min以去除反应器中可能消耗臭氧的成分, 然后排空, 再用蒸馏水冲洗两次。向反应器中加入300m L印染废水, 调节废水p H, 投加一定量的催化剂, 通入臭氧。分时取样, 分别测定COD、NH3-N、TP、色度等指标。

(1.氧气瓶, 2.减压阀, 3.臭氧发生器, 4.臭氧化反应器, 5.KI吸收槽)

2 结果与讨论

2.1 催化剂的制备与选择

催化剂采用浸渍焙烧法制备[6]。选取30g活性炭洗净, 用质量浓度为10%Na OH浸渍8小时, 抽滤后用去离子水洗涤至中性, 在105℃下干燥2小时;然后用体积比为10~15%HNO3溶液浸泡8小时, 抽滤后用去离子水洗涤至中性, 在105℃下干燥2小时, 之后放入250℃环境下活化4小时。配置0.5mol/LFe2+和Mn2+混合溶液, 将预处理后的活性炭浸入溶液24h。将浸渍好的活性炭在120℃环境下干燥2小时, 然后放入马弗炉中于300℃下焙烧8小时。重复浸渍、焙烧2~3次, 得到制备成型的催化剂。

为探讨所制备的多组分催化剂与单组分催化剂的效果, 对只通入臭氧、分别在废水中加入100mg/L的Mn2+及Fe2+、分别加入20g的Mn Ox/AC、Fex Oy/AC和自制催化剂对COD的去除效果进行对比。结果见图2。

由图2可知, 在单独臭氧氧化作用下, 反应时间60min, COD的去除率仅为37.5%, 而将金属离子以氧化物的形式负载在活性炭上比将催化剂直接投入水中可以更有效的提高臭氧的氧化效率。这主要是由于负载在活性炭上的金属氧化物作为催化剂, 又由于载体活性炭的存在, 使得有机物、氧化剂联系起来, 强化了三者之间的接触作用。活性炭具有巨大的比表面积, 将更多的吸附反应物和羟基自由基等活性氧化剂, 增大了其间的接触面积, 从而提高了反应效率, 这在张翼[7]等人的研究中也得到了证明。而多组分催化剂较单组分催化剂的催化效果更好, COD的去除率达到71.5%。因此, 催化剂FexOy+Mn Ox/AC在臭氧氧化反应中具有较高的催化性能。

2.2 催化剂的稳定性

评价催化剂的一个重要指标是催化剂连续使用的时间。投入20g催化剂, 在臭氧通气量为0.2L/min, p H为5的条件下处理300m L印染废水, 每1h取出全部水样, 连续反应6次。结果见图3。

催化剂在使用6次后, COD的去除率为74.5%, 仅比第一次使用降低了7%, 比同臭氧通气量下单独臭氧氧化对COD的去除率提高了约30%, 这说明催化剂有较好的活性和寿命。因此Fex Oy+Mn Ox/AC催化剂可在较长时间内长期进行。

2.3 催化臭氧氧化处理印染废水的实验研究

2.3.1 对COD去除效果的影响

在p H、催化剂投加量和臭氧投加量一定的条件下, 考察反应时间对COD去除效果的影响。结果见图4。

由图4可知, 随着反应时间的增加, 对COD的去除效果越好。在反应60min时, 废水中COD含量从682.4mg/L降至124.9mg/L, 其对COD的去除率达81.7%。

2.3.2 对NH3-N去除效果的影响

在p H、催化剂投加量和臭氧投加量一定的条件下, 考察反应时间对NH3-N去除效果的影响。结果见图5。

由图5可知, 印染废水中氨氮的含量随着反应时间的增加而减少。在反应60min时, 废水中NH3-N含量从14.85mg/L降为1.45mg/L, NH3-N的去除率达到了90.2%。

2.3.3 对TP去除效果的影响

印染废水中TP的排放对水体富营养化有着严重的影响, 在p H、催化剂投加量和臭氧投加量一定的条件下, 考察反应时间对TP去除效果的影响。结果见图6。

由图6可知, 在反应到40min时, TP即可达到90%以上的去除效果。在反应时间60min时, 废水中TP含量从2.57mg/L降为0.17mg/L, 其对TP的去除率达93.4%。

2.3.4 对色度去除效果的影响

印染废水的色度较高, 而传统生化法对其去除效果不高。在p H、催化剂投加量和臭氧投加量一定的条件下, 考察反应时间对色度去除效果的影响。结果见图7。

由图7可知, 实验仅进行20min, 印染废水的色度已经由450倍降至4倍, 去除率达到了99.1%。随着反应时间的增加, 色度去除率并没有继续增加, 但实际中肉眼已经较难分辨出印染废水与蒸馏水之间色度的差距。综合考虑, 多相催化氧化法对印染废水中的色度具有很好的去除效果。

3 结语

3.1 通过浸渍法制备的多组分催化剂Fex Oy+Mn Ox/AC具有良好的活性及稳定性;

3.2 对COD、NH3-N、TP、色度分别为682.4mg/L、14.85mg/L、2.57mg/L和450倍的原水, 经多相催化臭氧氧化处理后, 分别降为124.9mg/L、1.45mg/L、0.17mg/L和4倍, 去除率分别为81.7%、90.2%、93.4%、99.1%, 达到较好的去除效果;

3.3采用多相催化臭氧化工艺对印染废水处理是可行的, 可取得较好的处理效果。可对工艺的深入研究和工程应用提供参考。

参考文献

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[3]张自杰.环境工程手册 (水污染防治卷) [M].北京:高等教育出版社, 1996.

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