三维电催化—曝气生物滤池耦合工艺对难降解染色剂的去除效果研究

发布时间：2017-06-11 12:08

  本文关键词：三维电催化—曝气生物滤池耦合工艺对难降解染色剂的去除效果研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：印染废水具有水量大、有机污染物含量高、碱性大、水质变化大等特点,属难处理的工业废水之一。传统的物理化学、生物处理工艺已经被用来处理印染废水,但是由于印染废水中的染色剂通常具有高色度、难生化性、有毒性的的特点,传统的水处理工艺很难满足处理的要求。三维电化学装置具有传质效率高,电流利用效率高,对物质的去除没有选择性等优点;生化法能有效的去除水中的有机物和臭味,降低废水的色度,而且工艺成熟,运行成本低,管理方便且操作简易,但是微生物对有机物的利用具有选择性,对一些大分子有毒性的有机物不能利用,这些原因限制生化法的使用范围,所以把电化学工艺和曝气生物滤池相结合,构建了一种新型的水处理工艺非常必要。以钢渣、沸石、成孔剂和活性成分(MnO_2、SnO_2、Fe3O4)为原材料,经过对块状的钢渣、沸石研磨成粉,通过特定目数的筛网筛选粉状钢渣、沸石,把各种粉状原材料烘干,按特定比例混合各种原材料,手动成球,高温焙烧成型等制备出新型的粒子电极。通过实验发现负载MnO_2、SnO_2的粒子电极具有最好的罗丹明B去除率,二氧化锰和二氧化锡的最佳摩尔比为MnO_2:SnO_2=2:1。接下来探索了电流强度、电压值、电解质浓度、初始PH对三维电化学装置去除罗丹明B的影响,发现影响罗丹明B去除效果的最关键因素为电流强度和电压值,随着电流强度和电压值的增大,三维电化学装置对罗丹明B的去除效果提高,而电解质浓度和初始PH对去除效果影响较小。同时采用X射线荧光光谱仪(XRF)对粒子电极氧化物成分进行分析;通过扫描电子显微镜(SEM)对粒子电极的表面结构进行了观察;采用X射线衍射仪(XRD)对粒子电极的晶体成分进行了分析。两组曝气生物滤池的启动采用接种挂膜方式,连续运行18天后,电生物耦合曝气生物滤池的CODcr、氨氮、罗丹明B去除率稳定在87%、80%、83%左右,普通曝气生物滤池的CODcr、氨氮、罗丹明B去除率稳定在65%、80%、30%左右,两组曝气生物滤池填料上的生物膜基本成熟。在两组反应装置连续运行阶段,研究了电流强度、水力停留时间、主电极面积对出水CODcr、氨氮、罗丹明B浓度的影响,电流强度为0.3A时,反应装置对CODcr、氨氮、罗丹明B的平均去除率分别为70.9%、81.9%、70.6%;电流强度为0.5A时,CODcr、氨氮、罗丹明B平均去除率分别为78.7%、85.3%、78.2%;电流强度为1.0A时,CODcr、氨氮、罗丹明B的平均去除率分别为88.2%、89.8%、88.4%,随着电流强度的增加,电生物耦合曝气生物滤池对各项指指标的去除率都有所提高。水力停留时间为2.5h时,反应装置对CODcr、氨氮、罗丹明B平均去除率分别为73.1%、75.6%、72.8%;水力停留时间为3.5h,CODcr、氨氮、罗丹明B平均去除率分别为78.7%、85.1%、78.1%;水力停留时间为4.5h,CODcr、氨氮、罗丹明B平均去除率分别为82.4%、91.4%、85.9%,都比相同条件下的普通曝气生物滤池去除效果要好。当电极面积为0.13m2,CODcr、氨氮、罗丹明B平均去除率分别为81.0%、83.7%、79.3%;当电极面积为0.08m2,CODcr、氨氮、罗丹明B平均去除率分别为72.6%、82.8%、60.9%,电极面积的增大,CODcr和罗丹明B的去除效果有明显的提高,氨氮去除效果提高不够明显。对两组反应装置的时空特性研究发现CODcr和罗丹明B的去除集中在曝气生物滤池的前段,而氨氮的去除在空间上要集中在反应装置的后端。反冲洗后两组反应装置对CODcr、氨氮、罗丹明B指标去除效果都下降,但是各项指标去除效果的恢复时间相对挂膜启动阶段短了很多,只有几个小时。这说明反冲洗虽然对填料上的生物膜造成冲刷,但是生物膜增长速率很快,达到稳定运行状态。
【关键词】：三维粒子电极 电生物耦合曝气生物滤池 罗丹明B 模拟印染废水
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X791
【目录】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第一章 绪论12-24
• 1.1 课题研究背景12-13
• 1.2 三维电催化装置13-20
• 1.2.1 三维电催化装置产生13
• 1.2.2 电极材料13-15
• 1.2.3 工艺装置15-16
• 1.2.4.三维粒子电极的反应机理16-17
• 1.2.5 水处理中的应用17-18
• 1.2.6 和其他技术的联用18-20
• 1.3 曝气生物滤池的研究进展20-21
• 1.4 课题研究的目的意义及内容21-24
• 1.4.1 研究的目的与意义21
• 1.4.2 研究的内容21-24
• 第二章 实验材料与方法24-30
• 2.1 实验装置和材料24-28
• 2.1.1 实验装置24-26
• 2.1.2 实验用水26-27
• 2.1.3 目标染色剂的选取及其特点27-28
• 2.2 常规水质指标及目标物质的监测方法28-30
• 第三章 三维粒子电极的制备及其对罗丹明B去除效果的研究30-54
• 3.1 粒子电极的制备30-38
• 3.1.1 材料的选取30-31
• 3.1.2 活性成分的选择31-32
• 3.1.3 粒子电极的制备32
• 3.1.4 正交试验32-38
• 3.2 三维粒子电极的筛选38-44
• 3.2.1 三维粒子电极的预处理38
• 3.2.2 不同活性组分的粒子电极对罗丹明B去除效果对比38-39
• 3.2.3 摩尔比不同的粒子电极对罗丹明B去除效果对比39-41
• 3.2.4 粒子电极的表征41-44
• 3.3 三维电催化装置对罗丹明B去除效果的研究44-49
• 3.3.1 电流强度对催化效率的影响44-45
• 3.3.2 电压强度对催化效率的影响45-47
• 3.3.3 不同初始电解质浓度对催化效率的影响47-48
• 3.3.4 电极对换对处理效果的影响48-49
• 3.4 紫外光谱扫描49-52
• 3.5 本章小结52-54
• 第四章 三维电生物耦合曝气生物滤池的挂膜启动阶段研究54-62
• 4.1 两种曝气生物滤池的启动54-61
• 4.1.1 反应器的挂膜启动方式选择54-55
• 4.1.2 活性污泥的接种55
• 4.1.3 曝气生物滤池的间歇培养55
• 4.1.4 挂膜启动阶段氨氮的去除特征55-57
• 4.1.5 挂膜启动阶段COD_(cr)的去除特征57-59
• 4.1.6 挂膜启动阶段罗丹明B的去除特征59-61
• 4.2 本章小结61-62
• 第五章 三维电生物耦合曝气生物滤池对模拟印染废水的去除效果研究62-78
• 5.1 不同电流值对模拟印染废水去除效果62-68
• 5.1.1 不同电流负荷下反应器对COD_(Cr)的去除效果研究63-64
• 5.1.2 不同电流负荷下反应器对氨氮的去除效果研究64-66
• 5.1.3 不同电流负荷下反应器对罗丹明B的去除效果研究66-68
• 5.2 不同水力停留时间对模拟印染废水去除效果68-73
• 5.2.1 不同水力负荷下反应器对COD_(Cr)的去除效果研究68-70
• 5.2.2 不同水力负荷下反应器对罗丹明B的去除效果研究70-72
• 5.2.3 不同水力负荷下反应器对氨氮的去除效果研究72-73
• 5.3 不同的电极面积对模拟印染废水去除效果73-76
• 5.3.1 电极面积对COD_(cr)的去除效果影响74-75
• 5.3.2 电极面积对氨氮的去除效果影响75
• 5.3.3 电极面积对罗丹明B的去除效果影响75-76
• 5.4 本章小结76-78
• 第六章 曝气生物滤池的时空变化特性研究78-88
• 6.1 反应器稳定运行阶段沿程及时空变化特性79-83
• 6.1.1 反应器稳定运行阶段COD_(cr)的沿程变化情况79-80
• 6.1.2 反应器稳定运行阶段罗丹明B的沿程变化情况80-82
• 6.1.3 反应器稳定运行阶段氨氮的沿程变化情况82-83
• 6.2 反应器稳定运行阶段反冲洗前后变化情况83-86
• 6.2.1 反应器稳定运行阶段反冲洗前后COD_(cr)变化情况84-85
• 6.2.2 反应器稳定运行阶段反冲洗前后罗丹明B变化情况85-86
• 6.2.3 反应器稳定运行阶段反冲洗前后氨氮变化情况86
• 6.3 本章小结86-88
• 第七章 结论88-92
• 参考文献92-102
• 致谢102-104
• 附录104

【参考文献】

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本文编号：441558