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微气泡臭氧催化氧化深度处理化工园区废水研究

北极星环保网来源:工业水处理 茹星瑶2017/11/14 9:07:27我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:化工园区废水 污水处理 工业废水

5臭氧利用率

在臭氧投加量为10~12.5mg/min的条件下,分别以AC、N-AC、Na-AC和N-Cu-AC作为催化剂,采用微气泡臭氧催化氧化深度处理化工园区废水,处理过程中液相臭氧浓度均呈现初期升高而后下降的趋势。这是由于反应初期,液相臭氧浓度较低,臭氧气液传质驱动力强,传质速率快,而液相臭氧分解速率相对较慢,造成液相臭氧浓度升高。

随后,臭氧气液传质速率降低,而臭氧分解产生羟基自由基链式反应不断增强,使得液相臭氧分解速率加快,因此液相臭氧浓度呈现不断下降的趋势。催化剂Na-AC表面的碱性官能团更有利于液相臭氧分解,液相臭氧浓度相对较低。

处理过程中臭氧散逸量与液相臭氧浓度的变化过程类似,亦呈现初期升高而后下降的趋势。统计分析表明,臭氧散逸量与液相臭氧浓度存在正相关关系,可见臭氧气液两相传质和相平衡是影响臭氧散逸量的主要因素。

根据臭氧投加量、液相臭氧浓度和臭氧散逸量计算处理过程中的臭氧利用率,结果如图5所示。

化工园区废水

图5臭氧利用率的变化

实验结果表明,分别以AC、N-AC、Na-AC和N-Cu-AC作为催化剂时,平均臭氧利用率分别为84.9%、95.8%、99.3%和97.5%。与AC相比,以NAC、Na-AC和N-Cu-AC作为催化剂时,液相臭氧分解和反应速率更快,更有利于臭氧气液传质,进而减少臭氧散逸量,使臭氧利用率明显提高。

6臭氧氧化反应效率

通过考察累积COD去除量与臭氧消耗量的比值(R,mg/mg)随时间的变化关系,进一步比较不同催化剂存在时的微气泡臭氧氧化反应效率,结果如图6所示。

化工园区废水

图6COD去除量与臭氧消耗量的比值随时间的变化

由图6可以看到,在催化剂AC、N-AC、Na-AC和N-Cu-AC存在条件下,R值均大体呈现逐渐下降并趋于稳定的趋势,采用N-Cu-AC作为催化剂时,这一趋势尤为显著。反应初期,COD浓度较高,臭氧及其分解产生的羟基自由基能够充分氧化去除COD,因此氧化反应效率较高。随着COD浓度降低,反应过程中投加的臭氧及其分解产生的羟基自由基逐渐过量,特别是羟基自由基除氧化去除COD外,也在自由基链式反应中不断消耗,因此R值逐渐降低。

分别以AC、N-AC、Na-AC和N-Cu-AC作为催化剂时,R值平均分别为0.324、0.444、0.365和0.554。可见,N-Cu-AC具有更高的催化活性和更强的羟基自由基产生能力,其催化臭氧氧化反应效率分别是AC、N-AC和Na-AC的1.7倍、1.2倍和1.5倍。

3、结论

(1)采用微气泡臭氧催化氧化深度处理化工园区废水,可将出水COD降至20mg/L以下,实现废水稳定达标排放;废水发光抑制率可由82.5%~88.4%下降至-1.2%~-7.3%,消除了废水的生态毒性;同时废水B/C由0.04~0.06上升至0.29~0.37,显著改善了废水的可生化性。

(2)硝酸改性并负载活性金属组分活性炭(NCu-AC)具有更强的微气泡臭氧催化氧化活性,实验条件下,COD去除率和去除负荷分别可达到70.8%和0.478kg/(m3˙d),臭氧利用率可达到97.5%,累积COD去除量与臭氧消耗量的比为0.554,催化臭氧氧化反应效率分别是AC、N-AC和Na-AC的1.7倍、1.2倍和1.5倍。

(文章来源:《工业水处理》,2017年第10期,原题目:微气泡臭氧催化氧化深度处理化工园区废水研究,参考文献略)

延伸阅读:

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