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活性炭催化臭氧氧化深度处理印染废水

发布时间:2020-07-31 浏览

臭氧在水处理中的应用十分广泛,其作用为杀菌消毒,改善色度、味觉、嗅觉,氧化有机物,或加强难降解有机物的降解效果等。然而采用单独臭氧氧化时还存在着利用率不高、费用高以及与有机物的反率不高、费用高以及与有机物的反应具有较强选择性等问题。为了进一步提高臭氧的利用效率和氧化能力,利用活性炭、金属氧化物、负载型金属氧化物等为催化剂,可提高对高浓度有机污染物的去除效果。

印染废水具有成分复杂、难降解有机物含量高、色度高、毒性大等特点。经生化处理后出水的COD值和色度均较高,排入到水体中,会给环境带来危害,需要对其进行深度处理。

波涛活性炭厂家以某印染污水厂二沉池出水为对象,探讨了活性炭催化臭氧氧化对印染废水的处理效果及运行参数,深度处理后出水水质达到排放标准,为印染废水处理厂的升级改造提供参考。

1、试验装置及方法

试验装置如图1所示。臭氧反应器采用自制玻璃柱,尺寸为φ85mm,h515mm。为了尽量减少活性炭的吸附性能对有机物总去除率的贡献,AC负载催化剂选用吸附饱和的柱状活性炭,即在催化臭氧氧化实验前,先用印染废水不断浸泡活性炭,待活性炭达到吸附平衡后再使用。

取一定量废水于反应器中,投加一定量催化剂,通入臭氧,进行臭氧催化反应。分时取样测定COD变化,以COD的去除率来评价催化臭氧氧化对有机物的降解效果。

活性炭催化臭氧氧化深度处理印染废水

2、结果与讨论

2.1.COD去除效果的比较

分别考察活性炭吸附、单独臭氧氧化以及催化臭氧氧化对废水中COD的去除效果。结果见图2。

活性炭催化臭氧氧化深度处理印染废水

由图2可知,在单独臭氧氧化和活性炭吸附的分别作用下,反应60min后,COD的去除率仅达到36.06 %和28.36%;而在添加催化剂的条件下,随着反应时间延续,对COD去除效果显著,在60min时达到了75.56%。主要是由于催化剂的存在,使得有机物、氧化剂联系起来,强化了3者之间的接触作用。AC负载催化剂具有巨大的比表面积,将更多地吸附反应物和羟基自由基等活性氧化剂,增加了其间的接触面积,从而提高了反应效率。因此,在臭氧氧化反应中具有较好的催化性能。

2.2.pH对COD的去除效果

反应体系的pH会影响催化剂中活性组分的流失量及催化剂的使用寿命,对催化活性的影响也较大。试验考察不同pH对催化臭氧氧化去除废水中COD的影响,以确定反应体系较佳pH。结果见图3。

活性炭催化臭氧氧化深度处理印染废水

由图3可知,催化臭氧氧化反应体系的pH在9-11时,催化剂的催化活性较高,对COD有较好的去除效果;其中pH=11时,催化剂的催化活性很高,对废水COD的去除率达到81.87%。这是因为,在pH较低时,臭氧的直接反应占主要地位,抵制了·OH的生成,因而催化氧化效率比较低。而在碱性条件下,水中OH-浓度变高,进而催化臭氧分解,产生大量的·OH,表现出高的COD去除率。因而,确定催化氧化体系的pH为11。

2.3.催化剂投量对COD的去除效果

分别对不同催化剂投量的印染废水进行催化臭氧氧化反应试验研究,并筛选出较佳的催化剂投加量。结果见图4。

活性炭催化臭氧氧化深度处理印染废水

由图4可知,随着催化剂投量的增加,对COD的去除效果越好。当催化剂投量增加至50g/L时,继续增大催化剂投量,其对COD的去除效果不明显。这是由于催化剂投加量的增加,会产生更多的羟基自由基,过多的羟基自由基会发生自身反应,从而催化氧化效果降低。有效的催化剂投量为50g/L。

2.4.臭氧投量对COD的去除效果

在pH为11,催化剂投量50g/L的条件下,考察不同臭氧投量及反应时间对废水COD的去除效果。结果见图5。

活性炭催化臭氧氧化深度处理印染废水

由图5可知,随臭氧投量的增加和反应时间的延长,对COD的去除效果有明显的提高,但同时发现,尾气中的臭氧浓度也明显增加,并且在反应后期,不同的臭氧投量对COD的去除效果差别不大。综合考虑能耗、水力停留时间等因素,确定适宜的臭氧流量为6.5mg/min,反应时间为60min。

2.5.催化剂使用寿命试验研究

评价催化剂的一个重要指标就是催化剂连续使用的时间。在反应器中,按照上述较佳反应条件进行动态实验。试验连续运行72h,每隔2h取样,测定出水COD,考察反应体系对COD的去除效果。结果见图6。

活性炭催化臭氧氧化深度处理印染废水

由图6可见,系统对COD的连续降解效果与静态效果较吻合。稳定运行后出水COD保持在16mg/L左右,去除率稳定在80%左右,且稳定运行72h后,未发现去除效果有明显下降的趋势。可见,AC负载催化剂的催化活性可在长时间内保持稳定。

2.6.综合处理效果

在pH=11,反应时间为60min, AC负载催化剂投量为50g/L,臭氧投量为6.5mg/min的条件下,考察系统对COD、NH3-N、TN、TP、色度的去除效果,结果见表1。

表1 综合处理效果

项目 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
排放标准 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,经活性炭催化臭氧氧化后,系统出水水质达到排放标准,该方法对COD、NH3-N、TN、TP以及色度的去除率分别为84%、66%、55%、80%和96%,达到了很好的去除效果。

3结论

①与单独臭氧氧化、活性炭吸附相比,AC负载催化剂的加入,可明显提高臭氧氧化对印染废水的处理效果。

②在pH=11、反应时间为60min、催化剂投量为50gL、臭氧投量为6.5mg/min的条件下,催化臭氧氧化对印染废水中COD、NH3-N、TN、TP以及色度的去除率分别为84%、66%、55%、80%和96%,达到深度处理的目的。

③AC负载催化剂有稳定的催化活性,使用寿命较长。

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