炼厂废水再生浓水臭氧活性炭催化氧化影响因素与效果的实验研究

发布时间：2017-09-24 12:14

  本文关键词：炼厂废水再生浓水臭氧活性炭催化氧化影响因素与效果的实验研究

  更多相关文章： RO浓水 活性炭 催化臭氧氧化 影响因素 催化剂稳定性

【摘要】：炼化企业污水处理工艺一般包括隔油、气浮、生化和过滤等操作,由于水资源的紧缺,企业通过一些回用装置生产可满足生产需要的水,超滤-反渗透具有高效分离性,而被广泛应用于炼厂废水深度处理中,经过一定的预处理、进入双膜单元,出水可回用为生产用水,反渗透浓水(RO浓水)则由于水质复杂、难降解,直接排放会对环境与人类健康造成潜在的危险,所以有必要对浓水进行深度处理,减少污染物含量,减少对环境的影响。本文采用活性炭催化臭氧氧化处理炼厂废水RO浓水,分别通过静态与动态实验研究活性炭的种类,浓水的pH、反应时间与臭氧投加量等因素对COD去除效率的影响。1根据影响实验的条件,选取pH、臭氧投加量、反应时间、预处理方式、加入介质种类5个因素,各因素均定3个水平,采用L27(313)正交表进行正交实验设计,综合方差分析与极差分析的结果,确定出因素影响的主次顺序是:预处理方式→反应时间→臭氧投加量→加入介质种类→pH;其中加入介质中,凹凸棒的效果不大,而活性炭的效果较好,因此取活性炭或者改性活性炭作为接下来的预处理或者联合工艺对象。2静态实验分别采用单独臭氧氧化与活性炭催化臭氧氧化法对RO浓水处理效果进行了研究;考察了不同pH条件和反应时间对COD去除效果的影响规律;并对活性炭进行了不同改性,研究各改性活性炭的催化臭氧氧化效率和活性炭投加量的影响,并与单独臭氧氧化处理效果进行对比,为实际工程应用提供工艺与参数指导。结果显示:(1)对于该炼厂RO浓水,pH为偏碱性8.14,反应时间为40min时,臭氧氧化的COD去除率最高可达45%;(2)对活性炭进行氨水、双氧水、硝酸铜改性,实验证明双氧水改性活性炭相比原活性炭的催化效果改善明显,因为臭氧氧化浓水的产物大多为亲水性,这类亲水性物质难以被进一步去除,而双氧水改性可以增加活性炭表面的亲水性基团,有助于活性炭对这些亲水性物质的吸附。用双氧水改性活性炭作为催化剂催化臭氧氧化处理RO浓水时,可加快反应进程,并对COD的去除率有一定的提高;且当双氧水改性活性炭投加量为2g时催化效果最明显;(3)炼化企业RO浓水的可生化性差,pH为偏碱性时,臭氧可以将大部分难降解有机物氧化为小分子物质,使氧化处理后浓水的B/C值提高至0.62;活性炭催化臭氧氧化出水的B/C为0.45。3动态实验分别对RO浓水进行了活性炭吸附、单独臭氧氧化和活性炭催化臭氧氧化的实验效果研究;考察了不同臭氧流量与p H对COD去除效果的影响规律;研究了活性炭改性与否与活性炭饱和程度对催化臭氧氧化性能差异;并对活性炭催化性能的稳定性和再生后催化性能的恢复情况进行了研究;最后,对处理前后RO浓水进行了红外表征,以此来初步探讨活性炭催化臭氧氧化的机理。结果显示:(1)臭氧流量为0.06L/min,pH为8时的催化臭氧氧化效果较好,臭氧流量过低,对污染物质的氧化不充分,过高时,臭氧的停留时间变短,与活性炭表面的接触不充分;酸性条件下臭氧以直接氧化为主,COD去除效果不佳;pH过高,一方面,羟基自由基(·OH)浓度较高,有互相碰撞发生猝灭的可能,另一方面,在一定碱性程度时也存在一些·OH捕获剂。(2)活性炭改性与否与活性炭的饱和程度对最终处理效果的影响不明显,表明在该实验条件下未改性活性炭的催化氧化已较充分,而且吸附饱和并不影响活性炭的催化活性;(3)活性炭催化臭氧氧化体系中生成了氧化能力更强的·OH,可显著加快反应进程,第一循环便可将COD降低至75mg/L左右,去除1gCOD消耗2.5~4.1g臭氧;循环六次后可将COD降至40mg/L,去除率高达80%;且催化剂的稳定性较高,再生后使用11次,平均出水COD为52.5mg/L,去除率可达74.2%,表明了该工艺在处理RO浓水中的高效适用性。(4)活性炭催化臭氧氧化后,RO浓水的可生化性显著提高,从0.01增加至0.36。
【关键词】：RO浓水 活性炭 催化臭氧氧化 影响因素 催化剂稳定性
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X742
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-20
• 1.1 双膜工艺的来源11-12
• 1.2 炼厂RO浓水的水质特性12-13
• 1.3 炼厂RO浓水的处理现状13-18
• 1.3.1 单独臭氧氧化技术13-16
• 1.3.2 催化臭氧氧化技术16-18
• 1.4 炼厂RO浓水深度处理的目的与意义18-20
• 2 实验目的与实验内容20-25
• 2.1 实验目的20
• 2.2 实验内容与技术路线20-22
• 2.2.1 实验内容20
• 2.2.2 技术路线20-22
• 2.2.3 准备解决的问题22
• 2.3 主要仪器与材料22-23
• 2.4 实验RO浓水水质特性23
• 2.5 测定方法23-25
• 3 静态实验效果研究25-46
• 3.1 实验装置25-26
• 3.2 实验方案与因素考察26-32
• 3.2.1 正交实验设计26-27
• 3.2.2 正交实验分析27-32
• 3.3 单独臭氧氧化效果研究32-33
• 3.4 活性炭催化臭氧氧化效果研究33-43
• 3.4.1 活性炭的改性33-37
• 3.4.2 改性活性炭的筛选37-39
• 3.4.3 活性炭的影响39-41
• 3.4.4 pH的影响41-42
• 3.4.5 活性炭投加量的影响42-43
• 3.5 各工艺出水B/C值43-45
• 3.6 小结45-46
• 4 活性炭催化臭氧氧化RO浓水的动态实验效果研究46-59
• 4.1 实验装置46-47
• 4.2 影响因素47-49
• 4.2.1 臭氧流量的影响47-48
• 4.2.2 pH的影响48-49
• 4.3 活性炭的催化效果分析49-52
• 4.3.1 活性炭的催化效果49-51
• 4.3.2 活性炭改性后的催化效果51-52
• 4.4 活性炭的稳定性与再生效果52-55
• 4.5 催化机理探讨55-58
• 4.5.1 活性炭吸附饱和程度的影响55-56
• 4.5.2 活性炭接触面积的影响56-57
• 4.5.3 出水B/C值变化与红外图谱57-58
• 4.6 小结58-59
• 结论与建议59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-69
• 附录A 论文使用的主要符号的意义和单位69-70
• 攻读学位期间的研究成果70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 桑军强;高峰;侯钰;李本高;;难生物降解炼油污水的“催化氧化+曝气生物滤池”处理技术研究[J];石油炼制与化工;2016年01期

2 张旭;迟广秀;李怀珠;李若梅;杜平;雷雪清;;《活性炭分类和命名》国家标准解读[J];中国个体防护装备;2015年05期

3 杨静;王建兵;王亚华;张峰源;何绪文;;高级氧化工艺处理煤化工浓盐水[J];环境工程学报;2015年08期

4 范冬琪;魏健;宋永会;曾萍;崔晓宇;徐东耀;;Fered-Fenton法处理石化废水反渗透浓水[J];环境工程学报;2015年06期

5 王利平;沈肖龙;倪可;李祥梅;;非均相催化臭氧氧化深度处理炼油废水[J];环境工程学报;2015年05期

6 于忠臣;张雪娇;王松;马冬;钟柳波;孙聪;;Fe~(2+)-Al~(3+)紫外催化臭氧法降解腈纶废水研究[J];高校化学工程学报;2015年02期

7 柯武;梁大山;史雅楠;;水溶液中均相催化臭氧氧化和多相催化臭氧氧化的比较[J];科技展望;2015年07期

8 邓凤霞;邱珊;岳秀丽;徐善文;陈聪;丁晓;马放;;非均相催化臭氧氧化深度处理炼油废水[J];浙江大学学报(工学版);2015年03期

9 赵立臣;孙燕;左涛;冯威;;臭氧催化氧化法处理焦化废水中氰化物[J];再生资源与循环经济;2015年02期

10 张俊香;黄学敏;曹利;马广大;;负载Cu改性活性炭吸附VOCs性能的研究[J];环境工程;2015年01期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 关春雨;臭氧催化氧化与活性炭联用给水处理工艺特性中试研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

2 王炜亮;石化产业生态分析及水资源优化利用研究[D];同济大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 杨万万;双膜工艺在燕化中水回用中的效能及故障对策研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

2 王洪;处理石化废水RO浓水中难降解有机物的初步探索[D];天津大学;2010年

，

本文编号：911338