微电解与臭氧联用技术处理印染废水研究
目前印染废水处理以生物法为主，随着印染技术的发展和排放标准的提高，印染废水处理出水难以达标排放。对此，本课题组提出了臭氧曝气微电解工艺，将臭氧氧化与微电解相结合形成臭氧微电解体系。该体系利用臭氧的强氧化性使印染废水快速脱色，利用微电解的高矿化度特性有效去除COD，以实现印染废水达标处理并降低成本。 臭氧微电解体系中的化学过程十分复杂，其中以臭氧氧化、微电解的氧化还原、铁离子对臭氧的催化以及铁离子的混凝沉淀为主。本文首先采用模拟活性偶氮染料废水，分别研究了臭氧、微电解、混凝沉淀和亚铁催化臭氧等典型化学过程处理印染废水的规律。结果表明：臭氧氧化的脱色效果好，但COD去除率仅40％。微电解可去除高达60%的COD，但仅在酸性条件下才能获得较好的处理效果。在臭氧体系中加入亚铁后，能够促进染料的脱色和COD的去除，但仅在中性条件下效果较好，并需要250mg/L的硫酸亚铁投加量。活性偶氮染料的混凝沉淀结果表明，硫酸亚铁投加量达到1000mg/L时，色度和COD的去除率仅为2.0%和13%。但处理实际印染废水中时，因实际废水中含有大量的胶体物质，SS含量高，硫酸亚铁投加量为300mg/L时色度和COD去除率可达40%和35%。 基于上述典型化学过程的研究，本文系统研究了臭氧微电解体系的整体效能。通过正交试验和单因素影响试验，对系统参数进行优化。正交试验结果表明，染料浓度对臭氧微电解工艺的脱色和矿化效果影响最大，染料初始浓度越低处理效果越好，pH、臭氧投加速率对处理效果影响较小。单因素优化的结果表明臭氧微电解工艺对pH值具有更广泛的适应性，在pH为6-9范围内脱色和矿化效果基本相同，在染料浓度较低时具有更佳的处理效果，臭氧投加速率对脱色和矿化的影响较小。经优化后臭氧微电解工艺处理染料初始浓度为500mg/L的RR2模拟废水，当臭氧投加量为50mg/L，反应时间为30min时色度和COD的去除率分别达到99%和65%。臭氧长期作用于微电解填料时并未加速微电解填料的溶出，并且有臭氧存在时微电解表面沉积物的累积较无臭氧时少。与无填料相比，微电解填料存在时臭氧在反应器内的停留时间增加45%，有利于臭氧传质过程的进行。 为提高臭氧微电解工艺的实用性，针对印染废水碱度大、色度大，水质复杂的情况，给出了针对不同水质的臭氧微电解工艺形式，以充分利用臭氧和微电解各自的优势。此外，结合现有的印染废水处理厂情况，设计出一套简单有效并利于现有印染废水处理厂进行提标改造的印染废水处理工艺，并对其进行经济性分析，在印染废水平均进水水质条件下，主体工艺吨水处理成本为0.82元。 综上，臭氧与微电解相结合可优势互补，具有理想的脱色和COD去除能力。微电解填料强化了臭氧的传质效果，溶出的铁离子对臭氧具有催化作用；同时臭氧的存在降低了铁碳填料的的消耗，臭氧混合气体的湍动作用也可以有效防止和缓解填料的板结、钝化和沟流等问题。
废水处理;臭氧氧化;微电解;降解机理
哈尔滨工业大学
硕士
环境科学与工程
董文艺
2014
中文
X703.1
92
2015-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）