微电解/生物耦合工艺强化处理煤化工废水酚类物质的研究
发布时间：2022-01-07 21:16
煤化工废水中含有多种难生物降解的有毒有害污染物,其中酚类物质是煤化工废水中典型的高浓度、高毒性的有机化合物,对污泥微生物的生长代谢具有显著抑制作用,严重影响煤化工废水生化处理单元的处理效果。因此,寻求高效可行的强化技术实现酚类污染物的高效去除,成为保证煤化工废水生化处理单元处理高效性以及运行稳定性的必要条件。研究立足于强化煤化工废水中酚类化合物的处理,构建微电解/生物耦合工艺,探究该耦合工艺强化酚类化合物去除的能力,揭示微电解与生物耦合体系强化酚类污染物去除的主要作用机制,并通过中试研究进一步探讨微电解/生物耦合工艺在煤化工废水生物处理工艺中的应用前景。通过Fe/C复合填料的理化性质和结构特征分析可知,该填料具有较高的铁碳比,其中Fe含量为69.03%,C含量为13.23%,并含有Ni、Cu、Al等多种金属催化元素;同时,该填料具有丰富的孔隙结构,铁与碳形成相互包容、相互嵌合的构成形式。Fe/C复合填料表现出良好的稳定性,反应过程中晶型结构无显著变化,经过酸洗60 min后再生率达到70%。通过中心复合设计-响应曲面法获得Fe/C复合填料微电解反应去除煤化工废水酚类化合物的最佳反应条件...
【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】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
微电解耦合生物反应装置示意图（1.生物反应区，2.微电解反应柱，3.pH计，4.DO监测仪，5.微孔曝气盘，6.气体流量计，7.曝气泵，8.进水口，9.出水口，排泥口）
质组成复杂，单一处理工艺很难实现废水的高效处理与达标排放，为了与实际工程应用相结合，并实现煤化工废水中COD、总酚和氨氮的高效去除与达标排放，本研究中煤化工废水生化处理单元的中试工艺由外循环厌氧塔-微电解/生物反应池-缺氧/好氧（A/O）池构成。为了进一步探讨微电解/生物耦合工艺在中试运行条件下的处理效能和运行稳定性以及对后续A/O工艺生物脱氮的影响，研究主要分析微电解/生物反应池对厌氧处理工艺出水的处理效果，同时监测A/O工艺的氨氮和总氮去除效能。其中，微电解/生物反应池与A/O池的组合中试工艺流程如图2-2所示。图2-2中试工艺流程图（1.综合废水调节池，2.进水泵，3.微电解/生物反应池，4.铁碳填料承托层，5.曝气装置，6.沉淀池，7.污泥回流泵，8.缺氧反硝化池，9.好氧硝化池，10沉淀池，11硝化液回流泵，12.污泥回流泵，13.排泥口）Fig.2-2Schematicdiagramofpilotprocess(1.regulatingtank,2.influentpump,3.micro-electrolysiscoupledbiologicaltank,4.supportlayerforFe/Cfiller,5.aerationdevice,6.settlingtank,7.sludgereturnpump,8.anoxictank,9.oxictank,10.settlingtank,11.mixedliquidreturnpump,12.sludgereturnpump,13.sludgeoutlet)
第3章微电解/生物耦合工艺处理煤化工废水酚类物质的效能研究-33-峰与γ-Fe2O3的振动相关[72]。由此可见，Fe/C复合填料含有大量铁氧官能团，并且碳基质与铁具有更好的化学性结合，该结构有利于提高Fe/C复合填料的结构稳定性，这主要得益于铁与碳在高温烧结过程中的互相包容与高度结合。3.2.3铁碳填料的表面形态特点铁碳填料表面形态直接影响到有机物与之表面的作用形式，研究采用SEM分析了Fe/C复合填料、Fe+GAC混合填料、单质铁以及GAC的表面形态特点，结果如图3-2所示。图3-2铁碳填料的SEM图（a.Fe/C复合填料，b.GAC，c.Fe+GAC混合填料，d.Fe）Fig.3-2SEMimagesoftheiron-carbonfiller(a.Fe/Cfiller,b.GAC,c.Fe+GACfiller,d.Fe）由图3-2（a）可知，Fe/C复合填料具有较高的孔隙结构，同时在填料表面附着大量微小铁氧化物颗粒，这些微小的铁氧化物颗粒均匀分布在填料的表面和内部，以包埋或嵌入形式进入填料内部，显然通过高温烧结后铁与碳呈现相互包容、相互嵌合的构成形式。与单一GAC相比，GAC+Fe混合填料的表面孔隙率明显降低，尽管GAC表面附着一定量的单质铁，但是单质铁含量较少，分布不均，并且明显堵塞了GAC的孔隙结构，可见GAC和单质铁的简单混合导致GAC的比表面积和孔隙率下降，从而直接影响了活性炭对污染物的吸附能力。由图3-2（d）可知，单质铁具有均匀的表面结构，但是由于磁性作用，单质铁发生明显的团聚现象。
【参考文献】：
期刊论文
[1]CTAB改性膨润土对苯酚的吸附[J]. 刘思琦,黄洁,高悦颖,凌艺伟,李文强,王思颖,舒世立. 广州化工. 2019(21)
[2]煤化工废水处理技术研究与进展[J]. 庄海峰,袁小利,韩洪军. 工业水处理. 2017(01)
[3]Nitrogen removal from coal gasification wastewater by activated carbon technologies combined with short-cut nitrogen removal process[J]. Qian Zhao,Hongjun Han,Baolin Hou,Haifeng Zhuang,Shengyong Jia,Fang Fang. Journal of Environmental Sciences. 2014(11)
[4]Coking wastewater increases micronucleus frequency in mouse in vivo via oxidative stress[J]. Na Zhu,Hongyan Li,Guangke Li,Nan Sang. Journal of Environmental Sciences. 2013(10)
[5]我国现代煤化工发展的影响因素分析[J]. 刘立麟. 煤炭经济研究. 2012(03)
[6]外循环厌氧多级生化工艺处理煤制气废水应用实例[J]. 韩洪军,王伟,袁敏,李慧强,徐春艳,王冰. 水工业市场. 2012(02)
[7]苯、氯苯、苯酚、4-氯酚对斑马鱼、孔雀鱼、剑尾鱼的急性毒性[J]. 邢军. 生态环境学报. 2011(11)
[8]煤气化废水酚氨分离回收系统的流程改造和工业实施[J]. 钱宇,周志远,陈赟,余振江. 化工学报. 2010(07)
[9]外循环厌氧工艺处理鲁奇煤制气废水的研究[J]. 韩洪军,王伟,马文成,袁敏,李慧强. 哈尔滨工业大学学报. 2010(06)
[10]微电解及其组合工艺处理难降解废水研究进展[J]. 吴琼,周启星,华涛. 水处理技术. 2009(11)
博士论文
[1]活性炭负载纳米零价铁-微氧生物组合技术降解硝基酚类污染物的研究[D]. 张建昆.中国矿业大学 2019
[2]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
[3]生物增浓—改良A/O工艺处理煤制气废水的效能研究[D]. 徐春艳.哈尔滨工业大学 2016
[4]臭氧/微电解工艺处理活性偶氮染料废水的效能与作用机制[D]. 张先炳.哈尔滨工业大学 2015
[5]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
硕士论文
[1]铁碳微电解预处理制药废水实验研究[D]. 袁书保.武汉科技大学 2015
[2]基于氮气气浮除油与改善煤化工废水生化处理效能研究[D]. 李丹阳.哈尔滨工业大学 2013
[3]芬顿氧化混凝沉淀处理煤化工废水生化出水试验研究[D]. 李志远.哈尔滨工业大学 2013
[4]铁—碳内电解强化厌氧/好氧系统处理印染废水的研究[D]. 杨永杰.大连理工大学 2012
[5]水解酸化-微电解一体化反应器预处理含酚废水的试验研究[D]. 宋然然.哈尔滨工业大学 2010
[6]多段生化法处理煤化工废水的生产性实验研究[D]. 杜彦杰.哈尔滨工业大学 2009
[7]微电解法强化SBR工艺处理模拟城市污水的试验研究[D]. 刘国秀.西安建筑科技大学 2008
本文编号：3575283
【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】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
微电解耦合生物反应装置示意图（1.生物反应区，2.微电解反应柱，3.pH计，4.DO监测仪，5.微孔曝气盘，6.气体流量计，7.曝气泵，8.进水口，9.出水口，排泥口）
质组成复杂，单一处理工艺很难实现废水的高效处理与达标排放，为了与实际工程应用相结合，并实现煤化工废水中COD、总酚和氨氮的高效去除与达标排放，本研究中煤化工废水生化处理单元的中试工艺由外循环厌氧塔-微电解/生物反应池-缺氧/好氧（A/O）池构成。为了进一步探讨微电解/生物耦合工艺在中试运行条件下的处理效能和运行稳定性以及对后续A/O工艺生物脱氮的影响，研究主要分析微电解/生物反应池对厌氧处理工艺出水的处理效果，同时监测A/O工艺的氨氮和总氮去除效能。其中，微电解/生物反应池与A/O池的组合中试工艺流程如图2-2所示。图2-2中试工艺流程图（1.综合废水调节池，2.进水泵，3.微电解/生物反应池，4.铁碳填料承托层，5.曝气装置，6.沉淀池，7.污泥回流泵，8.缺氧反硝化池，9.好氧硝化池，10沉淀池，11硝化液回流泵，12.污泥回流泵，13.排泥口）Fig.2-2Schematicdiagramofpilotprocess(1.regulatingtank,2.influentpump,3.micro-electrolysiscoupledbiologicaltank,4.supportlayerforFe/Cfiller,5.aerationdevice,6.settlingtank,7.sludgereturnpump,8.anoxictank,9.oxictank,10.settlingtank,11.mixedliquidreturnpump,12.sludgereturnpump,13.sludgeoutlet)
第3章微电解/生物耦合工艺处理煤化工废水酚类物质的效能研究-33-峰与γ-Fe2O3的振动相关[72]。由此可见，Fe/C复合填料含有大量铁氧官能团，并且碳基质与铁具有更好的化学性结合，该结构有利于提高Fe/C复合填料的结构稳定性，这主要得益于铁与碳在高温烧结过程中的互相包容与高度结合。3.2.3铁碳填料的表面形态特点铁碳填料表面形态直接影响到有机物与之表面的作用形式，研究采用SEM分析了Fe/C复合填料、Fe+GAC混合填料、单质铁以及GAC的表面形态特点，结果如图3-2所示。图3-2铁碳填料的SEM图（a.Fe/C复合填料，b.GAC，c.Fe+GAC混合填料，d.Fe）Fig.3-2SEMimagesoftheiron-carbonfiller(a.Fe/Cfiller,b.GAC,c.Fe+GACfiller,d.Fe）由图3-2（a）可知，Fe/C复合填料具有较高的孔隙结构，同时在填料表面附着大量微小铁氧化物颗粒，这些微小的铁氧化物颗粒均匀分布在填料的表面和内部，以包埋或嵌入形式进入填料内部，显然通过高温烧结后铁与碳呈现相互包容、相互嵌合的构成形式。与单一GAC相比，GAC+Fe混合填料的表面孔隙率明显降低，尽管GAC表面附着一定量的单质铁，但是单质铁含量较少，分布不均，并且明显堵塞了GAC的孔隙结构，可见GAC和单质铁的简单混合导致GAC的比表面积和孔隙率下降，从而直接影响了活性炭对污染物的吸附能力。由图3-2（d）可知，单质铁具有均匀的表面结构，但是由于磁性作用，单质铁发生明显的团聚现象。
【参考文献】：
期刊论文
[1]CTAB改性膨润土对苯酚的吸附[J]. 刘思琦,黄洁,高悦颖,凌艺伟,李文强,王思颖,舒世立. 广州化工. 2019(21)
[2]煤化工废水处理技术研究与进展[J]. 庄海峰,袁小利,韩洪军. 工业水处理. 2017(01)
[3]Nitrogen removal from coal gasification wastewater by activated carbon technologies combined with short-cut nitrogen removal process[J]. Qian Zhao,Hongjun Han,Baolin Hou,Haifeng Zhuang,Shengyong Jia,Fang Fang. Journal of Environmental Sciences. 2014(11)
[4]Coking wastewater increases micronucleus frequency in mouse in vivo via oxidative stress[J]. Na Zhu,Hongyan Li,Guangke Li,Nan Sang. Journal of Environmental Sciences. 2013(10)
[5]我国现代煤化工发展的影响因素分析[J]. 刘立麟. 煤炭经济研究. 2012(03)
[6]外循环厌氧多级生化工艺处理煤制气废水应用实例[J]. 韩洪军,王伟,袁敏,李慧强,徐春艳,王冰. 水工业市场. 2012(02)
[7]苯、氯苯、苯酚、4-氯酚对斑马鱼、孔雀鱼、剑尾鱼的急性毒性[J]. 邢军. 生态环境学报. 2011(11)
[8]煤气化废水酚氨分离回收系统的流程改造和工业实施[J]. 钱宇,周志远,陈赟,余振江. 化工学报. 2010(07)
[9]外循环厌氧工艺处理鲁奇煤制气废水的研究[J]. 韩洪军,王伟,马文成,袁敏,李慧强. 哈尔滨工业大学学报. 2010(06)
[10]微电解及其组合工艺处理难降解废水研究进展[J]. 吴琼,周启星,华涛. 水处理技术. 2009(11)
博士论文
[1]活性炭负载纳米零价铁-微氧生物组合技术降解硝基酚类污染物的研究[D]. 张建昆.中国矿业大学 2019
[2]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
[3]生物增浓—改良A/O工艺处理煤制气废水的效能研究[D]. 徐春艳.哈尔滨工业大学 2016
[4]臭氧/微电解工艺处理活性偶氮染料废水的效能与作用机制[D]. 张先炳.哈尔滨工业大学 2015
[5]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
硕士论文
[1]铁碳微电解预处理制药废水实验研究[D]. 袁书保.武汉科技大学 2015
[2]基于氮气气浮除油与改善煤化工废水生化处理效能研究[D]. 李丹阳.哈尔滨工业大学 2013
[3]芬顿氧化混凝沉淀处理煤化工废水生化出水试验研究[D]. 李志远.哈尔滨工业大学 2013
[4]铁—碳内电解强化厌氧/好氧系统处理印染废水的研究[D]. 杨永杰.大连理工大学 2012
[5]水解酸化-微电解一体化反应器预处理含酚废水的试验研究[D]. 宋然然.哈尔滨工业大学 2010
[6]多段生化法处理煤化工废水的生产性实验研究[D]. 杜彦杰.哈尔滨工业大学 2009
[7]微电解法强化SBR工艺处理模拟城市污水的试验研究[D]. 刘国秀.西安建筑科技大学 2008
本文编号：3575283
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