催化臭氧過硫酸鹽耦合高級氧化處理高濃度丙烯腈廢水.pdf

1、丙烯腈廢水由于其含有腈類化合物和含氮雜環(huán)類物質(zhì)導(dǎo)致其生物毒性大、有機(jī)物含量高、生物降解性差，對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重危害。傳統(tǒng)的生化處理工藝對丙烯腈廢水處理效果不佳。撫順石化腈綸廠污水處理廠主要污染源為高濃度丙烯腈廢水，現(xiàn)有的混合廢水二級生化處理工藝出水仍然含有較高濃度的有機(jī)氮，造成排水總氮超出污水排放標(biāo)準(zhǔn)。本論文提出以催化臭氧耦合過硫酸鹽高級氧化工藝對高濃度丙烯腈廢水進(jìn)行預(yù)處理。利用高濃度丙烯腈廢水自身熱量對過硫酸鹽進(jìn)行熱活化，產(chǎn)生過硫酸根

2、自由基；同時(shí)催化臭氧氧化產(chǎn)生羥基自由基；通過耦合高級氧化工藝將高濃度丙烯腈廢水中難降解有機(jī)物降解成小分子有機(jī)物、二氧化碳和水，提高其可生化性，同時(shí)去除有機(jī)氮與總氮，可極大提升后續(xù)生化系統(tǒng)處理效率。為此進(jìn)行了如下研究工作：
　?。?）通過實(shí)驗(yàn)室小試實(shí)驗(yàn)，分別考察了臭氧濃度、過硫酸鹽投加量、pH等反應(yīng)因素對催化臭氧氧化和過硫酸鹽氧化的影響，進(jìn)而驗(yàn)證了兩種高級氧化工藝耦合的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在催化臭氧氧化單因素實(shí)驗(yàn)過程中，隨著臭氧濃

3、度由20 mg/L提高到60 mg/L，催化臭氧氧化對污染物的去除率提高了180%；而在過硫酸鈉氧化實(shí)驗(yàn)中，在一定范圍內(nèi)隨溫度和PS投加量增大，COD和有機(jī)氮的去除都呈上升趨勢。反應(yīng)時(shí)間240 min時(shí)，催化臭氧氧化耦合過硫酸鹽工藝對COD和有機(jī)氮的去除率最高分別達(dá)到47.3%與33.6%；同時(shí)B/C比值從0.09提高到0.35。耦合高級氧化進(jìn)出水GC/MS分析結(jié)果表明，水中腈類和含氮雜環(huán)類污染物明顯減少。由此可見，該耦合工藝對降低 C

4、OD、有機(jī)氮與總氮，提高廢水可生化性效果明顯。
　?。?）在實(shí)驗(yàn)室小試研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了現(xiàn)場中試放大實(shí)驗(yàn)。利用 Box-Behnken中心組合設(shè)計(jì)原理和Design-Expert8.0軟件對中試實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的響應(yīng)面分析優(yōu)化工藝參數(shù)。在考慮處理成本的前提下，中試最佳的運(yùn)行條件為pH為8.9，臭氧投加量為1 kg/m3，過硫酸鈉的投加量為0.8 kg/m3，此時(shí)COD與TN的去除率分別為40.7%與26.1%，B