电化学催化氧化法处理含氮废水的研究

发布时间：2017-08-11 03:01

  本文关键词：电化学催化氧化法处理含氮废水的研究

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【摘要】：随着社会经济的快速发展,工业生产排入水体的含氮污染物不断增加。传统的水处理工艺不能有效地处理含氮废水,末端出水常面临氨氮、总氮超标问题,然而常规深度处理技术很难有效解决。同时一些工业废水氨氮含量很高,可生化性较差,盐分高,使用常规的氨吹脱处理方法易导致大气的二次污染,且酸液吸收尾气获得的硫酸铵很难再以化学中间品出售,所以氨吹脱也有很大的局限。电化学催化氧化法以其高效无二次污染的特点有着其他工艺不可比拟的优势。本文使用电化学催化氧化技术,分析电极性能；通过对低浓度氨氮模拟废水的电解实验,研究了电催化氧化法降解低浓度氨氮废水的影响机制,探究了氨氮降解机理,获取优化工艺运行参数,处理曝气生物滤池(简称BAF)出水；通过对高浓度氨氮模拟废水的电解实验,研究了电催化氧化法降解高浓度氨氮废水的影响机制,获取优化工艺运行参数,处理高盐高氨氮铜氨络合废水；通过对二甲胺(简称DMA)废水的电解实验,研究了电催化氧化法降解二甲胺的影响机制,探究了二甲胺降解机理。电极的SEM、EDX图表明电极表面裂缝很少,性质稳定。Ti/TiO2-RuO2阳极具有较高的析氧过电位和较低的析氯过电位,存在Tafel区,表明电极的析氧反应和析氯反应均受到电化学极化的控制。电化学催化氧化法处理低浓度氨氮废水的优化工艺运行参数：氨氮浓度300 mg/L,电流密度20 mA/cm2、氯离子浓度5000 mg/L、极板间距1cm、初始pH为10,电解50min,氨氮全部降解。氨氮的降解主要通过阳极间接氧化作用,溶液中存在的氯离子在阳极被氧化为活性氯,活性氯将氨氮彻底氧化为氮气从水中去除。在优化工艺运行参数条件下处理某化工厂BAF出水,结果表明：电解45min,废水中的氨氮全部降解,总氮20 mg/L,可达到当地污水处理站接收标准,所需能耗为48KW·h/Kg(NH3-N)电化学催化氧化法处理高浓度氨氮废水的优化工艺运行参数：氨氮浓度5000 mg/L,电流密度为35mA/cm2、氯离子浓度30000 mg/ L、极板间距3 cm、控制电解过程中pH稳定在8,电解3.5h,氨氮可被完全降解。电解处理高盐高氨氮铜氨络合废水,结果表明：电解8h,氨氮去除率达45%,CODC,去除率达25%,废水中的铜离子电镀在阴极从水中完全去除,处理成本为19 KW-h/Kg(NH3-N);控制电解过程中pH稳定在8,继续电解7h,废水中的氨氮被完全降解,CODCr去除率为48%,可达到当地污水处理站接收标准,处理成本为32KW-h/Kg(NH3-N)。电化学催化氧化法处理二甲胺模拟废水的优化工艺运行参数：电流密度15 mA/cm2、氯离子浓度2000mg/L,电解75min,凯氏氮去除率达为93%,TOC去除率为75%。二甲胺的降解主要通过阳极间接氧化作用,溶液中存在的氯离子在阳极被氧化为活性氯,活性氯将二甲胺氧化为氮气、HCOOH、CO2,从水中去除。综上所述,电化学催化氧化法,在低浓度含氮废水的深度处理和高盐高氨氮废水的预处理方面,具有较明显的优势。
【关键词】：电化学氧化 氨氮废水 二甲胺 电流密度
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-9
• 符号说明9-13
• 1 绪论13-26
• 1.1 课题研究背景及意义13
• 1.2 含氮废水处理现状13-18
• 1.2.1 氨氮废水常用处理方法13-16
• 1.2.2 二甲胺废水常用处理方法16-18
• 1.3 电化学催化氧化法研究现状18-23
• 1.3.1 电化学催化反应原理18-20
• 1.3.2 电化学催化氧化法在含氮废水处理中的应用20-22
• 1.3.3 电极的选择22-23
• 1.4 选题目的及内容23-26
• 1.4.1 选题目的23-24
• 1.4.2 研究内容及技术路线24-26
• 2 实验材料与方法26-31
• 2.1 实验主要试剂和设备26-27
• 2.2 实验装置27
• 2.3 实验方法27-28
• 2.3.1 电极性能测试27-28
• 2.3.2 低浓度氨氮废水电解实验28
• 2.3.3 高浓度氨氮废水电解实验28
• 2.3.4 二甲胺废水电解实验28
• 2.4 分析方法28-31
• 2.4.1 评价方法28-30
• 2.4.2 检测指标及方法30-31
• 3 电化学催化氧化法深度处理低浓度氨氮废水的研究31-49
• 3.1 电极性能分析31-34
• 3.1.1 电极物理性能分析31-33
• 3.1.2 电极电化学性能分析33-34
• 3.2 低浓度氨氮模拟废水实验结果与分析34-44
• 3.2.1 电流密度对氨氮去除的影响34-36
• 3.2.2 初始氯离子浓度对氨氮去除的影响36-37
• 3.2.3 极板间距对氨氮去除的影响37
• 3.2.4 初始pH对氨氮去除的影响37-39
• 3.2.5 初始氨氮浓度的影响39
• 3.2.6 硫酸根对氨氮去除的影响39-40
• 3.2.7 硝酸根对氨氮去除的影响40-42
• 3.2.8 氨氮降解机理分析42-44
• 3.3 BAF出水深度处理电解实验结果与分析44-48
• 3.3.1 电流密度的影响44-45
• 3.3.2 初始pH的影响45-46
• 3.3.3 极板间距的影响46
• 3.3.4 优化工艺运行参数条件下各物质含量的变化46-48
• 3.4 本章小结48-49
• 4 电化学催化氧化法处理高浓度氨氮废水的研究49-63
• 4.1 高浓度氨氮模拟废水实验结果与分析49-58
• 4.1.1 电流密度的影响49
• 4.1.2 初始氯离子浓度对氨氮去除的影响49-50
• 4.1.3 极板间距对氨氮去除的影响50-51
• 4.1.4 pH对氨氮去除的影响51-53
• 4.1.5 初始氨氮浓度的影响53
• 4.1.6 COD的影响53-54
• 4.1.7 硫酸根的影响54-55
• 4.1.8 硝酸根的影响55-56
• 4.1.9 Cu~(2+)对氨氮去除的影响56-57
• 4.1.10 优化工艺运行参数条件下电解过程中各物质含量的变化57-58
• 4.2 高盐高氨氮铜氨络合废水电解实验结果与分析58-61
• 4.3 本章小结61-63
• 5. 电化学催化氧化法处理二甲胺废水的研究63-68
• 5.1 二甲胺模拟废水实验结果与分析63-67
• 5.1.1 电流密度的影响63-64
• 5.1.2 初始氯离子浓度的影响64-65
• 5.1.3 pH的影响65-66
• 5.1.4 二甲胺降解机理分析66-67
• 5.2 本章小结67-68
• 6 结论、展望与创新点68-70
• 6.1 结论68
• 6.2 展望68-69
• 6.3 创新点69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-77
• 攻读学位期间发表学术论文目录77-78

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2 王一U，

本文编号：653867