臭氧催化氧化破解污泥及处理污水的效能研究

【摘要】：剩余污泥是污水生物处理过程中产生的副产物，由于含水率高、成分复杂，除包含大量有机质之外，还含有很多病原微生物和寄生虫卵等，并且多伴有恶臭，如不妥善处置，将会产生严重的二次污染。如何经济有效的处理处置污泥已成为各方广泛关注的问题，并不断努力研发各种新型污泥处理技术。近年来，中外学者提出了臭氧氧化破解污泥的处理技术，并取得了一定的研究成果，但是仍然有许多技术和工程方面的问题需要进一步深入研究和探讨。 为了利用臭氧催化氧化技术研究和探讨破解污泥的效能与可行性，制备了以聚合氧化铝为载体的铜、镍双组份催化剂，并对其进行了扫描电子显微镜SEM（Scanning Electron Microscope）和电子探针显微分析EDMA（Electron Probe Microanalysis）微观表征分析，以从微观角度分析催化剂结构特性；在此基础上通过试验研究了在臭氧催化氧化处理污泥过程中，不同催化剂投量对臭氧吸收率、COD、氨氮、总磷、pH等指标的影响；同时为了比较分析污泥与污水臭氧催化氧化的效能，在相同试验环境下，对垃圾渗滤液和生活污水也进行了臭氧催化氧化试验，重点考察了不同催化剂投量和不同臭氧氧化时间对污泥、垃圾渗滤液及生活污水处理效果的影响。 试验研究结果表明，在臭氧氧化过程中投加催化剂，可以提高污泥从固相向液相的转换，促进污泥絮体的破解；对于污泥、垃圾渗滤液、生活污水而言，投加催化剂，均可以有效的提高COD的去除效果；在相同试验条件下，最佳质量比为3时，臭氧催化氧化处理污水的COD效果最好，去除率可达68.29％；而在污泥的臭氧催化氧化过程中，由于所投加的臭氧更多的是消耗在污泥絮体的破解，使COD去除率只能达到34.16％；无论是污泥还是垃圾渗滤液、生活污水，臭氧催化氧化对NH4+-N的去除效果均没有显现，且因臭氧优先氧化有机氮使其转化为氨氮，而氨氮又难以被臭氧进一步氧化，所以导致体系内氨氮不降反升，表明即便有催化剂存在，氨氮也是难臭氧氧化物质；随着催化剂投加，对污泥和垃圾渗滤液的pH值变化不大，但由于污水的有机物浓度相对较低，在臭氧氧化过程中可能产生部分碱性中间产物，污水的pH值随着催化剂投量增加呈少量上升趋势。 催化剂主要作用是促进臭氧氧化的进行，吸附作用十分有限，臭氧反应时间对臭氧催化氧化效果有一定影响；臭氧催化氧化处理污泥时，投加催化剂后，臭氧与污泥接触时间并非越长氧化效果越好，有一个最佳接触时间，超过这一时间则氧化效果变差；臭氧氧化时间对污泥、垃圾渗滤液和生活污水对COD，TP的去除效果有重要影响，在一定时间范围内，随着时间延长去除效果较好，超过这一时间则不会进一步提高其去除效果。 【关键词】：臭氧 催化氧化 污泥 铜镍催化剂 活性氧化铝
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-25
• 1.1 研究背景13-15
• 1.1.1 污泥处置面临的问题13-14
• 1.1.2 污泥的处理与处置现状14-15
• 1.2 高级臭氧氧化技术15-22
• 1.2.1 臭氧的物理化学性质15-18
• 1.2.2 高级臭氧氧化技术机理18-19
• 1.2.3 高级臭氧氧化技术的发展现状19-21
• 1.2.4 臭氧催化氧化技术的研究现状21-22
• 1.3 研究目的及研究内容22-25
• 1.3.1 研究目的22-24
• 1.3.2 研究内容24-25
• 第2章 试验材料与试验方法25-31
• 2.1 试验材料25-26
• 2.1.1 试验处理对象来源及其指标25
• 2.1.2 试验药品及仪器25-26
• 2.2 试验装置26-28
• 2.3 分析方法28
• 2.4 试验方法28-29
• 2.4.1 不同催化剂投加量试验28-29
• 2.4.2 不同臭氧通入时间试验29
• 2.5 催化剂的制备29-31
• 2.5.1 载体的选择29-30
• 2.5.2 制备方法30-31
• 第3章 催化剂投加量对催化氧化效果的影响31-51
• 3.1 催化剂的表征与分析33-38
• 3.1.1 SEM 表征与分析33-35
• 3.1.2 EPMA 表征与分析35-38
• 3.2 催化剂投加量对污泥 MLVSS、MLSS 的影响38
• 3.3 催化剂投加量对污泥 SVI 的影响38-40
• 3.4 催化剂投加量对 COD 去除率的影响40-42
• 3.5 催化剂投加量对 TP 去除率的影响42-43
• 3.6 催化剂投加量对 NH4+-N 去除率的影响43-45
• 3.7 催化剂投加量对 pH 的影响45-47
• 3.8 催化剂投加量对臭氧吸收率的影响47-49
• 3.9 本章结论49-51
• 第4章 反应时间对催化氧化效果的影响51-66
• 4.1 反应时间对污泥 MLSS、MLVSS 的影响52-53
• 4.2 反应时间对污泥 SV 的影响53-54
• 4.3 反应时间对 COD 去除率的影响54-56
• 4.4 反应时间对 TP 去除率的影响56-58
• 4.5 反应时间对 NH4+-N 去除率的影响58-60
• 4.6 反应时间内对 pH 的影响60-62
• 4.7 反应时间对臭氧吸收率的影响62-64
• 4.8 本章结论64-66
• 第5章 污泥中的催化臭氧反应动力学66-73
• 5.1 多相催化臭氧分解动力学66-67
• 5.2 多相催化臭氧氧化动力学67-71
• 5.3 本章小结71-73
• 结论73-75
• 参考文献75-84
• 攻读学位期间发表的学术论文84
• 攻读学位期间参与的科研项目84-85
• 致谢85

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