催化臭氧氧化与A/O-MBR联用处理煤化工废水二级出水效能研究
发布时间：2021-10-09 07:31
“富煤、缺油、少气”的能源赋存特征,决定了我国以煤炭作为主要的消费资源,煤化工产业在国家能源转型过程将扮演越来越重要的角色。但是煤化工废水水量大且污染物浓度高,常规生物处理工艺对污染物的去除能力有限,导致二级出水仍含有许多有毒难降解污染物。针对水环境日益恶化和水资源严重匮乏的现状,国家对新建煤化工企业提出了更为严格的废水排放标准,寻求性能高效和运行稳定的深度处理工艺是实现煤化工废水安全排放的有效方式。本课题制备了纳米MgO催化剂并对其物理结构特征和表面化学性质进行了表征,考察了纳米MgO催化臭氧氧化处理煤化工废水二级出水效能,评估了缺氧/好氧-膜生物反应器（Anoxic/oxic-membrane bioreactor,A/O-MBR）处理该废水的可行性,并结合两种工艺特点,构建了催化臭氧氧化与A/O-MBR组合工艺,考察其在小试规模和中试规模的废水处理效能。以氯化镁和氢氧化钠为原材料采用均匀沉淀法制备了纳米MgO臭氧催化剂,优化的制备参数为:陈化时间24 h、焙烧温度500℃、焙烧时间2 h。通过对纳米MgO的物理结构特征和表面化学性质进行表征可知,纳米MgO催化剂表面形貌不规则且含...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
急性生物毒性试验装置图
哈尔滨工业大学工学博士学位论文-32-3.2.3催化剂的表征3.2.3.1催化剂的物理结构特征固体催化剂表面成分不仅复杂且分布不均衡，而参与催化反应的常常是某一特定的活性位点，目前对这些活性位的定性和定量测定仍存在一定难度。随着检测分析仪器的不断改善，现代电镜可从原子和分子尺度观测催化剂的表面结构。因此，试验中利用扫描电镜对纳米MgO的表面形貌和几何特征进行观测，扫描电镜产生的极细电子束在样品表面进行扫描，激发出的二次电子经探测器收集后形成电信号，电信号送达显像管以逐点成像的方法获取样品表面形貌，图3-4为纳米MgO催化剂在30000倍下的扫描电镜图。由图3-4可知，纳米MgO表面具有凹凸不平的结构，这种不规则的形貌主要由表面颗粒的不均匀排布所致。制备的纳米MgO以类球颗粒形式存在，颗粒之间孔隙发达，可能有利于臭氧分子或有机物分子进入纳米MgO结构内部发生化学反应。图3-4纳米MgO的扫面电镜图Fig.3-4ScanningelectronicmicroscopeimageofnanoMgO透射电镜的照明源为波长很短的电子束，电子在加速和聚集后会与待测样品的原子发生碰撞反应，该过程电子方向有所改变，形成散射的立体角，其成像方式为电磁透镜聚焦，具有高分辨和高放大倍数的特点，能获得材料的立体信息。试验中为了更加详细地研究纳米MgO的形态特征，初步获得催化剂粒径信息，对催化剂进行了透射电镜分析，如图3-5所示。由图3-5可知，纳米MgO的颗粒形状呈仿球形，这与扫描电镜观测结果一致。此外，由图3-5可以看出，制备的纳米MgO催化剂平均粒径小于100nm，纳米尺寸颗粒在水中分散程度更为均匀，有利于其与水中臭氧分子的接触碰撞，提高催化剂对水中臭氧分子的利用率，从而强化污染物的去除效能。
第3章纳米MgO催化臭氧氧化处理废水效能研究-33-图3-5纳米MgO的透射电镜图Fig.3-5TransmissionelectronmicroscopeimageofnanoMgO催化剂的粒径分布更能直观地反应催化剂的颗粒大小，为进一步了解催化剂颗粒尺寸，试验中对纳米MgO的粒径分布进行了测定，结果如图3-6所示。从图3-6不难看出，制备的纳米MgO催化剂粒径大多介于0~100nm，这一结论与透射电镜的结果一致，分析图3-6可以得到，纳米MgO的平均粒径（d0.5）约为17.1nm。同常规颗粒催化剂相比，纳米尺寸催化剂在结构和性能方面具备较大的优势，由于它的小尺寸特点，在相同条件下的有限空间里，纳米MgO能更加均匀地分布在溶液中，可能使纳米MgO与溶液中的臭氧分子有更多的接触碰撞，增加催化剂对水中臭氧分子的利用率，生成更多的活性物种以氧化分解废水中的污染物，提高废水处理效能。0204060801000246810体积分数（%）粒径（nm）图3-6纳米MgO的粒径分布Fig.3-6ParticlesizedistributionofnanoMgO
【参考文献】：
期刊论文
[1]高级氧化技术处理抗生素废水的研究与展望[J]. 王瑶. 辽宁化工. 2019(09)
[2]鲁奇炉煤化工废水处理工艺及运行效果[J]. 刘玮,左雄,崔来清,武警. 工业水处理. 2019(09)
[3]UV/Cl工艺对三氯生的去除与降解机理研究[J]. 周思琪,李佳琦,杜尔登,李淼,刘翔. 中国环境科学. 2019(03)
[4]大型煤炭企业高质量转型发展的探索与实践[J]. 李晋平. 煤炭经济研究. 2019(01)
[5]催化臭氧氧化深度处理工业废水的研究及应用[J]. 彭澍晗,吴德礼. 工业水处理. 2019(01)
[6]A/O+MBR工艺中试系统处理工业园区废水[J]. 阮先萍,冯梅,刘田兵,申玉萍,姚阳. 广东化工. 2018(21)
[7]煤化工发展历程及现代煤化工展望[J]. 周明灿,刘伟,王照成. 煤化工. 2018(03)
[8]臭氧耦合电催化氧化污水深度处理技术的工业应用[J]. 王仕文,张连波,谢陈鑫. 广东化工. 2018(09)
[9]A/O-MBR工艺在炼油污水回用中的应用[J]. 农任秋. 水处理技术. 2018(03)
[10]Inhibitory effect of high phenol concentration in treating coal gasification wastewater in anaerobic biofilter[J]. Yajie Li,Salma Tabassum,Chunfeng Chu,Zhenjia Zhang. Journal of Environmental Sciences. 2018(02)
博士论文
[1]外源强化厌氧处理费托合成废水的效能研究[D]. 王德欣.哈尔滨工业大学 2018
[2]复合铁锰硅酸盐催化臭氧氧化水中磺胺甲恶唑的效能与机理研究[D]. 高国瀛.哈尔滨工业大学 2017
[3]SAC-Fe催化粒子电极三维电Fenton处理煤化工废水二级出水效能研究[D]. 侯保林.哈尔滨工业大学 2016
[4]煤气废水杂环与多环芳烃化合物生物降解及抑制性研究[D]. 徐鹏.哈尔滨工业大学 2016
[5]催化臭氧化—生物组合工艺深度处理煤制气废水效能的研究[D]. 庄海峰.哈尔滨工业大学 2015
[6]生化处理系统无机固体分布特性及累积机制研究[D]. 何莉.重庆大学 2014
[7]厌氧强化工艺处理煤制气废水中酚类化合物效能的研究[D]. 王伟.哈尔滨工业大学 2011
[8]P25薄膜光催化降解水中喹啉及其中间产物的微生物抑制效应研究[D]. 朱遂一.东北师范大学 2011
[9]纳米ZnO催化臭氧氧化去除饮用水中二氯乙酸的效能与机理[D]. 翟旭.哈尔滨工业大学 2010
[10]超声强化臭氧/蜂窝陶瓷催化氧化去除水中有机物的研究[D]. 赵雷.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]分段进水多级A/O复合曝气生物滤池同步脱氮去除苯酚研究[D]. 张琦.太原理工大学 2019
[2]芦苇生物炭基质改善固定化微生物技术去除水体中氨氮的研究[D]. 郑华楠.华东理工大学 2019
[3]厌氧氨氧化耦合短程反硝化试验研究[D]. 吕振.中国矿业大学 2019
[4]新型生物膜反应器组合工艺处理高氨氮废水研究[D]. 李宸.重庆理工大学 2019
[5]叠层组装式新型污水处理生物反应器的开发与应用研究[D]. 马媛媛.浙江大学 2019
[6]聚中性红修饰电极强化微生物燃料电池脱氮产电研究[D]. 赵丝蒙.浙江大学 2018
[7]硅酸铁催化臭氧氧化水中对氯硝基苯应用研究[D]. 闫鹏魏.哈尔滨工业大学 2017
[8]A/O-MBR工艺对废水中抗生素的去除效能研究[D]. 赵亚奇.哈尔滨工业大学 2017
[9]A/O-MBR系统对模拟焦化废水的处理效能及喹啉归趋研究[D]. 冯凯轩.内蒙古大学 2017
[10]典型煤化工废水中特征污染物的迁移转化及废水毒性削减研究[D]. 刘璐.中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所) 2017
本文编号：3425919
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
急性生物毒性试验装置图
哈尔滨工业大学工学博士学位论文-32-3.2.3催化剂的表征3.2.3.1催化剂的物理结构特征固体催化剂表面成分不仅复杂且分布不均衡，而参与催化反应的常常是某一特定的活性位点，目前对这些活性位的定性和定量测定仍存在一定难度。随着检测分析仪器的不断改善，现代电镜可从原子和分子尺度观测催化剂的表面结构。因此，试验中利用扫描电镜对纳米MgO的表面形貌和几何特征进行观测，扫描电镜产生的极细电子束在样品表面进行扫描，激发出的二次电子经探测器收集后形成电信号，电信号送达显像管以逐点成像的方法获取样品表面形貌，图3-4为纳米MgO催化剂在30000倍下的扫描电镜图。由图3-4可知，纳米MgO表面具有凹凸不平的结构，这种不规则的形貌主要由表面颗粒的不均匀排布所致。制备的纳米MgO以类球颗粒形式存在，颗粒之间孔隙发达，可能有利于臭氧分子或有机物分子进入纳米MgO结构内部发生化学反应。图3-4纳米MgO的扫面电镜图Fig.3-4ScanningelectronicmicroscopeimageofnanoMgO透射电镜的照明源为波长很短的电子束，电子在加速和聚集后会与待测样品的原子发生碰撞反应，该过程电子方向有所改变，形成散射的立体角，其成像方式为电磁透镜聚焦，具有高分辨和高放大倍数的特点，能获得材料的立体信息。试验中为了更加详细地研究纳米MgO的形态特征，初步获得催化剂粒径信息，对催化剂进行了透射电镜分析，如图3-5所示。由图3-5可知，纳米MgO的颗粒形状呈仿球形，这与扫描电镜观测结果一致。此外，由图3-5可以看出，制备的纳米MgO催化剂平均粒径小于100nm，纳米尺寸颗粒在水中分散程度更为均匀，有利于其与水中臭氧分子的接触碰撞，提高催化剂对水中臭氧分子的利用率，从而强化污染物的去除效能。
第3章纳米MgO催化臭氧氧化处理废水效能研究-33-图3-5纳米MgO的透射电镜图Fig.3-5TransmissionelectronmicroscopeimageofnanoMgO催化剂的粒径分布更能直观地反应催化剂的颗粒大小，为进一步了解催化剂颗粒尺寸，试验中对纳米MgO的粒径分布进行了测定，结果如图3-6所示。从图3-6不难看出，制备的纳米MgO催化剂粒径大多介于0~100nm，这一结论与透射电镜的结果一致，分析图3-6可以得到，纳米MgO的平均粒径（d0.5）约为17.1nm。同常规颗粒催化剂相比，纳米尺寸催化剂在结构和性能方面具备较大的优势，由于它的小尺寸特点，在相同条件下的有限空间里，纳米MgO能更加均匀地分布在溶液中，可能使纳米MgO与溶液中的臭氧分子有更多的接触碰撞，增加催化剂对水中臭氧分子的利用率，生成更多的活性物种以氧化分解废水中的污染物，提高废水处理效能。0204060801000246810体积分数（%）粒径（nm）图3-6纳米MgO的粒径分布Fig.3-6ParticlesizedistributionofnanoMgO
【参考文献】：
期刊论文
[1]高级氧化技术处理抗生素废水的研究与展望[J]. 王瑶. 辽宁化工. 2019(09)
[2]鲁奇炉煤化工废水处理工艺及运行效果[J]. 刘玮,左雄,崔来清,武警. 工业水处理. 2019(09)
[3]UV/Cl工艺对三氯生的去除与降解机理研究[J]. 周思琪,李佳琦,杜尔登,李淼,刘翔. 中国环境科学. 2019(03)
[4]大型煤炭企业高质量转型发展的探索与实践[J]. 李晋平. 煤炭经济研究. 2019(01)
[5]催化臭氧氧化深度处理工业废水的研究及应用[J]. 彭澍晗,吴德礼. 工业水处理. 2019(01)
[6]A/O+MBR工艺中试系统处理工业园区废水[J]. 阮先萍,冯梅,刘田兵,申玉萍,姚阳. 广东化工. 2018(21)
[7]煤化工发展历程及现代煤化工展望[J]. 周明灿,刘伟,王照成. 煤化工. 2018(03)
[8]臭氧耦合电催化氧化污水深度处理技术的工业应用[J]. 王仕文,张连波,谢陈鑫. 广东化工. 2018(09)
[9]A/O-MBR工艺在炼油污水回用中的应用[J]. 农任秋. 水处理技术. 2018(03)
[10]Inhibitory effect of high phenol concentration in treating coal gasification wastewater in anaerobic biofilter[J]. Yajie Li,Salma Tabassum,Chunfeng Chu,Zhenjia Zhang. Journal of Environmental Sciences. 2018(02)
博士论文
[1]外源强化厌氧处理费托合成废水的效能研究[D]. 王德欣.哈尔滨工业大学 2018
[2]复合铁锰硅酸盐催化臭氧氧化水中磺胺甲恶唑的效能与机理研究[D]. 高国瀛.哈尔滨工业大学 2017
[3]SAC-Fe催化粒子电极三维电Fenton处理煤化工废水二级出水效能研究[D]. 侯保林.哈尔滨工业大学 2016
[4]煤气废水杂环与多环芳烃化合物生物降解及抑制性研究[D]. 徐鹏.哈尔滨工业大学 2016
[5]催化臭氧化—生物组合工艺深度处理煤制气废水效能的研究[D]. 庄海峰.哈尔滨工业大学 2015
[6]生化处理系统无机固体分布特性及累积机制研究[D]. 何莉.重庆大学 2014
[7]厌氧强化工艺处理煤制气废水中酚类化合物效能的研究[D]. 王伟.哈尔滨工业大学 2011
[8]P25薄膜光催化降解水中喹啉及其中间产物的微生物抑制效应研究[D]. 朱遂一.东北师范大学 2011
[9]纳米ZnO催化臭氧氧化去除饮用水中二氯乙酸的效能与机理[D]. 翟旭.哈尔滨工业大学 2010
[10]超声强化臭氧/蜂窝陶瓷催化氧化去除水中有机物的研究[D]. 赵雷.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]分段进水多级A/O复合曝气生物滤池同步脱氮去除苯酚研究[D]. 张琦.太原理工大学 2019
[2]芦苇生物炭基质改善固定化微生物技术去除水体中氨氮的研究[D]. 郑华楠.华东理工大学 2019
[3]厌氧氨氧化耦合短程反硝化试验研究[D]. 吕振.中国矿业大学 2019
[4]新型生物膜反应器组合工艺处理高氨氮废水研究[D]. 李宸.重庆理工大学 2019
[5]叠层组装式新型污水处理生物反应器的开发与应用研究[D]. 马媛媛.浙江大学 2019
[6]聚中性红修饰电极强化微生物燃料电池脱氮产电研究[D]. 赵丝蒙.浙江大学 2018
[7]硅酸铁催化臭氧氧化水中对氯硝基苯应用研究[D]. 闫鹏魏.哈尔滨工业大学 2017
[8]A/O-MBR工艺对废水中抗生素的去除效能研究[D]. 赵亚奇.哈尔滨工业大学 2017
[9]A/O-MBR系统对模拟焦化废水的处理效能及喹啉归趋研究[D]. 冯凯轩.内蒙古大学 2017
[10]典型煤化工废水中特征污染物的迁移转化及废水毒性削减研究[D]. 刘璐.中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所) 2017
本文编号：3425919
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