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    臭氧+紫外联合工艺深度处理废水解决方案

    发布时间:2023-01-15人气:

    UV/O3是一种结合了紫外光解和臭氧氧化的高级氧化技术。其反应机理在于,臭氧首先分解产生H2O2,H2O2遇到紫外光照射又产生OH·。该技术从 20 世纪 70 年代开始应用,该方法的优点是能使多数难降解的有机物完全矿化,且反应在常温常压下即可进行,没有二次污染;

    臭氧+紫外联合工艺深度处理废水解决方案

    臭氧-紫外技术以臭氧为氧化剂,紫外光提供能量。臭氧在紫外光的作用下可产生具有强氧化性的羟基自由基,进一步降解污染物,从而提高臭氧氧化的效率。Peyton等研究总结了臭氧-紫外技术产生羟基自由基的机理,臭氧与水在紫外光的照射下先产生H2O2,H2O2 在紫外光的作用下进一步产生羟基自由基[15]。Hsing 等利用臭氧-紫外技术处理含酸性染料的废水,40 min后完全脱色,50 min后TOC去除率达到65%以上[16]。Lu等对比了臭氧氧化、紫外光催化及臭氧-紫外联合技术处理含甲基橙印染废水的效果,发现3种处理方式的脱色率相差不大,而臭氧-紫外联合技术的COD去除率远远高于单独使用紫外光催化和臭氧氧化处理技术[17]。

    任健等利用紫外-TiO2-臭氧技术处理高浓度印染废水(色度2 000~2 400倍,COD=12 000~15 000 mg/L),当臭氧速率为100 L/h、用量为200 mg/L、水流量为60 L/h、TiO2用量为0.6 g/L、pH=10.5、紫外功率为580 W时,色度能够完全去除,COD 去除率超过60%[18]。赵伟荣研究发现,臭氧-紫外氧化处理含X-GRL染料的印染废水,臭氧-紫外体系能产生更多的羟基自由基,处理效果强于单独的臭氧氧化,120 min后,TOC去除率相比单独臭氧氧化提升了44.2%[19]。

    p14-icon11.png相关论文

    1.臭氧紫外联用深度处理污水厂二级出水的研究

    近年来,随着社会的发展,水处理技术被广泛的应用到各行各业中,城市污水处理厂中三级工艺受到越来越多的关注。本文设计加工了臭氧紫外联合工艺的小试装置,以合肥市某污水处理厂二沉池出水为研究对象,利用臭氧紫外联合工艺进行深度处理,首先考察了单独O3、UV、VUV和O3/UV联合工艺对水中有机物CODCr的处理效果,并分析了不同实验条件对工艺的影响状况。

    然后分析了臭氧紫外联合工艺中的协同机理,包括二级出水臭氧氧化的传质、投加碳酸钠作为抑制剂的羟基自由基抑制实验以及投加铁离子作为催化剂,激发羟基自由基的催化实验;最后结合上述实验的结论,提出了针对污水处理厂的水质特点,进行深度处理工艺的设计方案的优化,最后从能源的节约角度以及经济的合理性方面给出建议。

    具体研究结果如下:

     (1)波长为254nm的紫外线和臭氧对水体中有机物的深度化过程具有协同作用,其处理效果明显优于单独臭氧或单独紫外工艺。VUV降解COD的效果明显好于UV光解,高瓦数的UV处理效果好于低瓦数的UV,同样高瓦数的VUV处理效果好于低瓦数的VUV。在臭氧投加量为2L/min和15w的VUV作用50min后,CODCr去除率可以达到72.2%。不同反应条件对于臭氧紫外联合工艺降解COD有很大的影响,当pH为7时COD降解效果最好,进水的初始浓度与COD的去除率呈现正相关性。

     (2)在本次论文的实验条件下以及所用臭氧反应器的整体工艺中,臭氧的传质系数KLa为0.32min-1,化学反应对吸收速率的贡献的化学反应增强因子E可近似看作1。

     (3)有机物的降解效果与抑制剂碳酸钠的浓度呈现负相关性。当pH为7.0水体成中性的条件下,投入Na2CO3削弱了O3/UV工艺的处理效果,在Na2CO3投加浓度为100mg/L时,CODcr的去除率仅为15.78%。但是无论是否添加Na2CO3以及添加Na2CO3浓度的高低,对溶解臭氧的出现点都没有明显变化。根据望塘污水处理厂二级出水的水质特点,投加0.3mg/L Fe2+时,Fe2+对臭氧紫外工艺的催化效果最高,30min后CODCr的去除率达到68.25%。在Fe2+浓度小于该浓度时,随着Fe2+投量的增加,水体中CODCr的去除效果随之提高;而当Fe2+浓度的继续上升,当达到0.5mg/L时,处理效果反而下降。

     (4)在臭氧紫外联合工艺中,臭氧的最佳作用时间为30min,延长作用时间不能有效提高有机物的去除率。并且从城市污水处理厂经济和节能的角度出发,笔者建议合肥市望塘污水处理厂采用的O3/UV工艺可以进行优化,即通过改变紫外灯作用时间点和紫外灯作用时长对O3/UV工艺进行优化,紫外灯的作用方式可以改为间歇式,开启间隔时间为3min,处理结果可达到预期要求。

    2.臭氧/紫外联合工艺处理农药废水的研究

    含磺酰脲类除草剂的农药废水属于典型的难生物降解的有毒有机废水。此类废水成分复杂、有机物浓度高、含盐量高、pH高、可生化性差,对微生物具有强烈的毒性,因而无法采用生化法直接处理。

    本文利用O3/UV工艺具有较强氧化能力的特点,将其作为农药废水生物处理的前处理,来提高废水的可生化性,并降低其生物毒性。 

    本文首先采用O3工艺处理磺酰脲类除草剂废水,考察了废水中有机物初始浓度、初始pH值、臭氧投量等因素对废水处理效果的影响,研究了反应过程中可生化性和急性毒性的变化规律,初步探讨了O3工艺处理废水的反应机理。实验结果表明,O3工艺能有效处理该类废水,在废水初始pH为13.59、臭氧投量为81.35mg/min的条件下,采用O3工艺处理120min后废水COD去除率达58.26%,BOD5/COD由0.03提高至0.42,EC50从11%提高至48%。

    本文通过向体系中添加·OH的捕获剂叔丁醇来研究O3工艺处理废水的机制,实验结果表明,随着叔丁醇浓度的增加,废水COD去除率明显降低,证明该反应体系中有·OH存在;废水的初始pH对O3工艺中的直接/间接反应的比例影响显著,pH从2.06增至13.59时,间接反应所占比例从4.47%迅速增至33.12%。 

    本文采用了O3/UV工艺作为磺酰脲类除草剂废水的处理技术,研究了该工艺处理废水过程中的工艺参数、废水的可生化性和急性毒性的变化规律,并初步探讨了O3/UV工艺处理废水的反应机理。实验结果表明,在废水初始pH为13.59、臭氧投量为65.08mg/min的条件下,预处理80min后废水COD去除率达63.47%, BOD5/COD由0.03提高至0.56,EC50从11%提高至55%。与O3工艺相比,O3/UV工艺处理废水时臭氧投量减少了16.27mg/min,反应时间缩短了40min,而COD去除率却提高了5.21%,BOD5/COD增加了0.18,EC50提高了7%,可见O3/UV工艺在去除废水的COD,提高其可生化性,降低其急性毒性方面的效果要明显优于O3工艺。

    本文通过向体系中添加·OH的捕获剂叔丁醇来研究O3/UV工艺处理废水的机理,实验结果表明,随着叔丁醇浓度的增加,废水COD去除率明显降低,证明该反应体系有·OH存在;废水的初始pH对O3/UV工艺的直接/间接反应比例影响较小,pH从2.06增至13.59时,间接反应所占比例保持在40%-50%;与O3工艺相比,间接反应在该体系处理废水过程中起着更为重要的作用。


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