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船舶生活污水处理新工艺研究

发布时间:2018-03-22 00:25

  本文选题:船舶生活污水 切入点:三维电解 出处:《天津大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:针对IMO不断提高的船舶生活污水排放标准,结合船舶生活污水自身的水质和水量特点以及船舶舱室温度,地理和空间位置等影响,采用三种新工艺组合处理船舶生活污水,通过处理效率及能耗的对比,优选出耐冲击负荷,管理操作要求低,占地面积小且能快速高效处理的新型工艺与装置。首先探索了三维电解-芬顿法对船舶生活污水的处理效率,采用负载Fe/Mn=1:1的活性炭(Fe-Mn-C)作为粒子电极,投加量为150g,电流密度为20mA/cm2,曝气速率为5L/min,通过添加0.03M H_2O_2强化三维电解过程中的芬顿反应,在溶液pH为酸性时,电解90min对COD去除率最高可达78%。其次对两种典型的高级氧化技术(电芬顿和催化臭氧化工艺)进行研究,分别确定了在污水处理过程中各自的最佳操作参数:(a)对于电芬顿过程,采用钌铱锡阳极,石墨阴极,电极之间通过并联连接,芬顿试剂比Fe~(2+)/H_2O_2=1:4且Fe~(2+)=0.01M,曝气速率为4L/min,电流密度为20mA/cm2,极板间距为2cm,盐浓度6g/L,反应30min后COD降解速率减慢,考虑后续催化臭氧化的组合,选择电芬顿反应时间为45min;(b)催化臭氧化过程中,采用Ti-MC金属陶瓷催化剂,TiO_2与基体材料比为5/27,臭氧加入量为6g/L,氧气速率为2L/min,催化剂加入量为200g,蠕动泵转速为130rmp。在此基础上,将电芬顿与催化臭氧化过程组合,通过优化时间组合使两种工艺协同作用最强,最终,在处理时间为90min(电芬顿和催化臭氧化各处理45min)时,电芬顿和催化臭氧化组合对COD去除率可达82.8%。随后考察了电芬顿-臭氧一体化工艺对船舶生活污水的处理效果,实验结果表明:电流密度I=20mA/cm2,芬顿试剂比例H_2O_2:Fe~(2+)=3:1,Fe~(2+)浓度为0.01M,供氧速率2L/min,臭氧投加量6g/L时,电芬顿臭氧一体化水处理技术能有效降解生活污水,对于初始COD为1320mg/L的模拟船舶生活污水,处理120min,COD去除率高达86.4%。对上述三种新型处理工艺的COD去除率,处理过程中的电流效率以及能耗进行对比,实验结果表明:电芬顿催化臭氧化组合过程显示出较高的COD去除率,并且在处理过程中,电流效率较高,能耗最低。
[Abstract]:In view of the continuous improvement of IMO standards for the discharge of domestic sewage from ships, combined with the characteristics of water quality and quantity of domestic sewage and the influence of the temperature, geography and space of the ship's cabin, three new technologies are adopted to treat the domestic sewage of ships. Through the comparison of processing efficiency and energy consumption, excellent selection of impact resistance load, management operation requirements are low, A new type of process and device with small area and rapid and efficient treatment was developed. Firstly, the efficiency of three-dimensional electrolysis and Fenton process for treatment of domestic sewage from ships was investigated. Fe-Mn-C loaded with Fe/Mn=1:1 was used as particle electrode. The dosage is 150g, the current density is 20mA / cm ~ 2, and the aeration rate is 5L / min. The Fenton reaction in the three dimensional electrolysis process is enhanced by adding 0.03m H_2O_2, when the pH of the solution is acidic, The removal rate of COD by electrolytic 90min is up to 78%. Secondly, two typical advanced oxidation technologies (electro-fenton and catalytic ozonation) are studied. Using a ruthenium iridium tin anode, graphite cathode, the electrodes are connected in parallel, Fenton reagent is more than Fe~(2 / H _ 2O _ 2: 1: 4 and Fe~(2 ~ (2 +) 0. 01 M, the aeration rate is 4 L / min, the current density is 20 Ma / cm ~ (2), the plate spacing is 2 cm, the salt concentration is 6 g / L, the degradation rate of COD is slowed down after the reaction of 30min. Considering the combination of subsequent catalytic ozonation, the electro-fenton reaction time is 45min / b) in the process of catalytic ozonation, The ratio of TiO-2 to substrate material is 5 / 27, the amount of ozone added is 6 g / L, the oxygen rate is 2 L / min, the amount of catalyst is 200g, the rotational speed of peristaltic pump is 130 rmp. on this basis, the electrophenton and catalytic ozonation process are combined. By optimizing the combination of time, the synergistic effect of the two processes is the strongest. Finally, when the treatment time is 90 min (electric fenton and catalytic ozonation 45 mins each), The removal rate of COD can reach 82.8 by the combination of electrophenton and catalytic ozonation. The experimental results show that when the current density is 20 Ma / cm 2, the Fenton reagent ratio is 0.01m, the oxygen supply rate is 2 L / min, and the ozone dosage is 6g/L, the integrated water treatment technology of electrophenton ozone can effectively degrade domestic sewage. The removal rate of COD in 120 mins of simulated ship domestic sewage with initial 1320mg/L is 86.4%. The COD removal rate, current efficiency and energy consumption of the three new treatment processes are compared. The experimental results show that the combined process of electro-fenton catalytic ozonation shows high COD removal efficiency, high current efficiency and the lowest energy consumption.
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:X736.3

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本文编号:1646246

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