模拟光催化浮床的优化及其处理污水厂二沉池出水的研究

【摘要】：城市污水处理厂二沉池出水是良好的污水回用水源。若能经过深度处理,使其达到回用水标准,可以有效地缓解城市用水紧张。但是二沉池出水中的溶解性污染物使用传统的生物法处理不能得到有效的去除。TiO2光催化法具有高效、不污染环境、无选择性等优点,在有机微污染水体的处理上有其独特的优势。如果能在污水厂的二沉池中构造光催化浮床,利用太阳能进一步催化降解废水中的有机污染物,不仅能大幅提高污水厂的出水水质,而且能充分利用现有构筑物降低运营成本和基建成本,为污水回用提供有力支持,缓解我国水资源的短缺。本文采用溶胶-凝胶法在石英短管上负载了TiO2光催化膜,并对其进行了XRD和SEM表征。实验探讨了二沉池出水经光催化处理后的矿化效果及水中有机物的变化,结果如下： 1.利用溶胶凝胶法在石英短管上负载了TiO2光催化膜,利用这些短管设计了模拟光催化浮床。实验证明模拟光催化浮床对甲基橙有良好的降解作用,负载3层TiO2光催化膜、600℃煅烧70 min的石英短管性能最好,并且在循环20次后光催化性能基本未发生变化,呈现出良好重复利用性。 2.分析了二沉池出水的有机物的特性,三个季节中TOC在7.9173-8.1298 mg/L之间,溶解态有机物是二沉池出水的主体TOC占二沉池出水TOC的76%以上,二沉池出水中有机物的分子量主要集中在3 k Dalton以下,占溶解性有机物的70%以上。 3.各分子量区间的有机物在光催化浮床的作用下都得到了降解,光催化后各分子量区间的有机物的SUVA都得到了降低,各区间(MW100 k、10 k～100 k、1k～10 k和1k)的COD降解率分别为90.9%、70.67%、92.98%、82.35%。FT-IR图谱及UV254降解率曲线图显示,芳香族化合物、脂肪酮、不饱和碳等特征峰减弱或消失,说明有机污染物中的上述这些官能团都得到了有效的破坏。 4.对比光催化前后的GC-MS图谱可以发现经过6h的光催化反应后出峰的数量明显的减少,而且峰的强度也减弱了,表明模拟光催化浮床对污水中的各类有机污染物都有比较好的去除效率,有机物的平均去除率在40%以上,部分物质的去除率达到了100%。这表明光催化浮床在城市污水深度处理方面有比较好的应用前景。 【关键词】：模拟光催化浮床 二沉池出水 分子量分布 污水回用
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-10
• 1 前言10-18
• 1.1 研究背景10
• 1.2 污水深度处理回用现状10-12
• 1.3 城市污水处理厂二级出水特点及深度处理方法概要12-13
• 1.4 光催化降解的基本原理13-14
• 1.5 TiO_2光催化剂的负载与改性14-16
• 1.6 光催化技术应用于深度处理的现状16-17
• 1.7 本文的研究目标和内容17-18
• 2 TiO_2薄膜的制备与表征18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 材料与方法18-20
• 2.3 结果与讨论20-26
• 2.4 小结26-28
• 3 模拟光催化浮床的性能研究28-40
• 3.1 引言28
• 3.2 材料与方法28-32
• 3.3 结果与讨论32-38
• 3.4 小结38-40
• 4 城市污水厂二沉池出水有机物的分布及光催化的研究40-56
• 4.1 引言40
• 4.2 材料与方法40-42
• 4.3 结果与讨论42-54
• 4.4 小结54-56
• 5 二沉池出水各区间有机物降解特性及GC-MS的研究56-68
• 5.1 引言56
• 5.2 材料与方法56-58
• 5.3 结果与讨论58-66
• 5.4 小结66-68
• 6 总结68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 本论文的主要创新点69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士期间科研与论文情况74-75
• 致谢75

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