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技術(shù)問答

活性炭催化臭氧氧化深度處理印染廢水

發(fā)布時(shí)間:2020-07-31點(diǎn)擊:次

臭氧在水處理中的應(yīng)用十分廣泛,其作用為殺菌消毒,改善色度、味覺、嗅覺,氧化有機(jī)物,或加強(qiáng)難降解有機(jī)物的降解效果等。然而采用單獨(dú)臭氧氧化時(shí)還存在著利用率不高、費(fèi)用高以及與有機(jī)物的反率不高、費(fèi)用高以及與有機(jī)物的反應(yīng)具有較強(qiáng)選擇性等問題。為了進(jìn)一步提高臭氧的利用效率和氧化能力,利用活性炭、金屬氧化物、負(fù)載型金屬氧化物等為催化劑,可提高對(duì)高濃度有機(jī)污染物的去除效果。

印染廢水具有成分復(fù)雜、難降解有機(jī)物含量高、色度高、毒性大等特點(diǎn)。經(jīng)生化處理后出水的COD值和色度均較高,排入到水體中,會(huì)給環(huán)境帶來危害,需要對(duì)其進(jìn)行深度處理。

波濤活性炭廠家以某印染污水廠二沉池出水為對(duì)象,探討了活性炭催化臭氧氧化對(duì)印染廢水的處理效果及運(yùn)行參數(shù),深度處理后出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),為印染廢水處理廠的升級(jí)改造提供參考。

1、試驗(yàn)裝置及方法

試驗(yàn)裝置如圖1所示。臭氧反應(yīng)器采用自制玻璃柱,尺寸為φ85mm,h515mm。為了盡量減少活性炭的吸附性能對(duì)有機(jī)物總?cè)コ实呢暙I(xiàn),AC負(fù)載催化劑選用吸附飽和的柱狀活性炭,即在催化臭氧氧化實(shí)驗(yàn)前,先用印染廢水不斷浸泡活性炭,待活性炭達(dá)到吸附平衡后再使用。

取一定量廢水于反應(yīng)器中,投加一定量催化劑,通入臭氧,進(jìn)行臭氧催化反應(yīng)。分時(shí)取樣測(cè)定COD變化,以COD的去除率來評(píng)價(jià)催化臭氧氧化對(duì)有機(jī)物的降解效果。

活性炭催化臭氧氧化深度處理印染廢水

2、結(jié)果與討論

2.1.COD去除效果的比較

分別考察活性炭吸附、單獨(dú)臭氧氧化以及催化臭氧氧化對(duì)廢水中COD的去除效果。結(jié)果見圖2。

活性炭催化臭氧氧化深度處理印染廢水

由圖2可知,在單獨(dú)臭氧氧化和活性炭吸附的分別作用下,反應(yīng)60min后,COD的去除率僅達(dá)到36.06 %和28.36%;而在添加催化劑的條件下,隨著反應(yīng)時(shí)間延續(xù),對(duì)COD去除效果明顯,在60min時(shí)達(dá)到了75.56%。主要是由于催化劑的存在,使得有機(jī)物、氧化劑聯(lián)系起來,強(qiáng)化了3者之間的接觸作用。AC負(fù)載催化劑具有巨大的比表面積,將更多地吸附反應(yīng)物和羥基自由基等活性氧化劑,增加了其間的接觸面積,從而提高了反應(yīng)效率。因此,在臭氧氧化反應(yīng)中具有較好的催化性能。

2.2.pH對(duì)COD的去除效果

反應(yīng)體系的pH會(huì)影響催化劑中活性組分的流失量及催化劑的使用壽命,對(duì)催化活性的影響也較大。試驗(yàn)考察不同pH對(duì)催化臭氧氧化去除廢水中COD的影響,以確定反應(yīng)體系較佳pH。結(jié)果見圖3。

活性炭催化臭氧氧化深度處理印染廢水

由圖3可知,催化臭氧氧化反應(yīng)體系的pH在9-11時(shí),催化劑的催化活性較高,對(duì)COD有較好的去除效果;其中pH=11時(shí),催化劑的催化活性很高,對(duì)廢水COD的去除率達(dá)到81.87%。這是因?yàn),在pH較低時(shí),臭氧的直接反應(yīng)占主要地位,抵制了OH的生成,因而催化氧化效率比較低。而在堿性條件下,水中OH-濃度變高,進(jìn)而催化臭氧分解,產(chǎn)生大量的OH,表現(xiàn)出高的COD去除率。因而,確定催化氧化體系的pH為11。

2.3.催化劑投量對(duì)COD的去除效果

分別對(duì)不同催化劑投量的印染廢水進(jìn)行催化臭氧氧化反應(yīng)試驗(yàn)研究,并篩選出較佳的催化劑投加量。結(jié)果見圖4。

活性炭催化臭氧氧化深度處理印染廢水

由圖4可知,隨著催化劑投量的增加,對(duì)COD的去除效果越好。當(dāng)催化劑投量增加至50g/L時(shí),繼續(xù)加大催化劑投量,其對(duì)COD的去除效果不明顯。這是由于催化劑投加量的增加,會(huì)產(chǎn)生更多的羥基自由基,過多的羥基自由基會(huì)發(fā)生自身反應(yīng),從而催化氧化效果降低。有效的催化劑投量為50g/L。

2.4.臭氧投量對(duì)COD的去除效果

在pH為11,催化劑投量50g/L的條件下,考察不同臭氧投量及反應(yīng)時(shí)間對(duì)廢水COD的去除效果。結(jié)果見圖5。

活性炭催化臭氧氧化深度處理印染廢水

由圖5可知,隨臭氧投量的增加和反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng),對(duì)COD的去除效果有明顯的提高,但同時(shí)發(fā)現(xiàn),尾氣中的臭氧濃度也明顯增加,并且在反應(yīng)后期,不同的臭氧投量對(duì)COD的去除效果差別不大。綜合考慮能耗、水力停留時(shí)間等因素,確定適宜的臭氧流量為6.5mg/min,反應(yīng)時(shí)間為60min。

2.5.催化劑使用壽命試驗(yàn)研究

評(píng)價(jià)催化劑的一個(gè)重要指標(biāo)就是催化劑連續(xù)使用的時(shí)間。在反應(yīng)器中,按照上述較佳反應(yīng)條件進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)連續(xù)運(yùn)行72h,每隔2h取樣,測(cè)定出水COD,考察反應(yīng)體系對(duì)COD的去除效果。結(jié)果見圖6。

活性炭催化臭氧氧化深度處理印染廢水

由圖6可見,系統(tǒng)對(duì)COD的連續(xù)降解效果與靜態(tài)效果較吻合。穩(wěn)定運(yùn)行后出水COD保持在16mg/L左右,去除率穩(wěn)定在80%左右,且穩(wěn)定運(yùn)行72h后,未發(fā)現(xiàn)去除效果有明顯下降的趨勢(shì)。可見,AC負(fù)載催化劑的催化活性可在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定。

2.6.綜合處理效果

在pH=11,反應(yīng)時(shí)間為60min, AC負(fù)載催化劑投量為50g/L,臭氧投量為6.5mg/min的條件下,考察系統(tǒng)對(duì)COD、NH3-N、TN、TP、色度的去除效果,結(jié)果見表1。

表1 綜合處理效果

項(xiàng)目 COD NH3-N TN TP 色度/倍
原水 83.20 0.35 19.06 1.13 48
出水 13.65 0.12 8.63 0.23 2
排放標(biāo)準(zhǔn) 50.0 5.0 15.0 0.5 40
去除率/% 83.59 65.71 54.72 79.65 95.83

由表1中可知,經(jīng)活性炭催化臭氧氧化后,系統(tǒng)出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),該方法對(duì)COD、NH3-N、TN、TP以及色度的去除率分別為84%、66%、55%、80%和96%,達(dá)到了很好的去除效果。

3結(jié)論

①與單獨(dú)臭氧氧化、活性炭吸附相比,AC負(fù)載催化劑的加入,可明顯提高臭氧氧化對(duì)印染廢水的處理效果。

②在pH=11、反應(yīng)時(shí)間為60min、催化劑投量為50gL、臭氧投量為6.5mg/min的條件下,催化臭氧氧化對(duì)印染廢水中COD、NH3-N、TN、TP以及色度的去除率分別為84%、66%、55%、80%和96%,達(dá)到深度處理的目的。

③AC負(fù)載催化劑有穩(wěn)定的催化活性,使用壽命較長(zhǎng)。

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