活性炭催化臭氧氧化深度处理印染废水

1、活性炭催化臭氧氧化深度处理印染废水第22卷第3期201O年9月常州大学(自然科学版)JournalofChangzhouUniversity(NaturalScienceEdition)Vo1.22No.3Sep.2010文章编号:20950411(2010)03003804活性炭催化臭氧氧化深度处理印染废水蔡华,李克林,陈毅(常州大学环境与安全工程学院,忠,王利平江苏常州213164)摘要:结合常州市某印染污水厂现有工艺,采用活性炭催化臭氧氧化法对二沉池出水进行深度处理研究.结果表明,该法对印染废水深度处理有良好的效果.在pH为l1,反应时间60min,AC负载催化剂投量50g/L,臭氧投量

2、6.5mg/min的条件下,对COD,NH3一N,TN,TP,色度的去除率分别为83.59,65.71,54.72,79.65和95.83.B水指标达到了太湖地区城镇地区水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值(DB32/10722007)的标准.关键词:活性炭;催化臭氧氧化;深度处理;印染废水中图分类号:X703文献标识码:AAdvancedTreatmentofPrintingandDyeingWastewaterbyActivatedCarbonCatalyticOzonationMethodCAIHua,LIKelin,CHENYizhong,WANGLiping(SchoolofE

3、nvironmentalandSafetyEngineering,ChangzhouUniversity,Changzhou213164,China)Abstract:WiththeexistingtechnologyofaprintinganddyeingwastewatertreatmentplantinChangzhou,theactivatedcarboncatalyticozonationmethodwasusedinadvancedtreatmentofwastewaterwhichcameoutofthesecond-levelprocessing.Theresultsshowe

4、dthatthisprocesshadagoodeffectonadvancedtreatment.UndertheconditionsofpH11,reactiontime60min,doped-ACcatalystdosage50g/Land0一zone6.5mg/min,theremova1ratesofCOD,NH3一N,TN,TPandcolorwere83.59,65.71,54.72,79.65and95.83.Theeffluentqualitycanmeetthestandardofthemainwaterpollutantdischargelimitsofsewagetre

5、atmentplantinTaihuLakearea(DB32/10722007).Keywords:activatedcarbon;catalyticozonation;advancedtreatment;printinganddyeingwastewater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1.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应具有较强选择性等问题2.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口.印

6、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L4.经生化处理后出水的COD值和色度均较高,排人到水体中,会给环境带来危害,必须对其进行深度处理.笔者以常州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收稿日期:20091112基金项目:常州社会发展科技计划(CS20090008)作者简介:蔡华(1985一),男,江苏扬中人,硕士研究生;通讯联系人:王利平.蔡华等.活性炭催化臭氧氧化深度处理印染废水?39?及运行参数,深度处理后出水水质达到太湖地区城镇地区水处理厂及重点工业行业主要水污染物排2?1COD去除效果的比较放限值(DB32/lO722007)

7、的排放新标准,为分别考察活性炭吸附,单独臭氧氧化以及催化太湖流域印染废水处理厂的升级改造提供参考.臭氧氧化对废水中COD的去除效果.结果见图2.41实验部分1.1废水水质实验用水为常州市某印染污水厂的二沉池出水.水质呈弱碱性,淡黄色,其主要水质指标见表1.表1废水水质Table1Wastewaterquality1.2仪器和材料仪器:CHYF一3A型臭氧发生器;臭氧释放器;管式玻璃反应器(自制)等.材料:柱状活性炭,选自上海兴长活性炭有限公司,型号为CG4O.1.3分析项目及方法分析项目包括:COD,NH3一N,TN,TP,pH,色度等.其中COD采用重铬酸钾法测定;NH.一N采用纳氏试剂光度

8、法;TN采用过硫酸钾氧化紫外分光光度法;TP采用钼锑抗分光光度法;pH采用pHS一25型pH计测定;色度采用稀释倍数法.1.4试验装置及方法试验装置如图I所示.臭氧反应器采用自制玻璃柱,其尺寸为35mm,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.2结果与讨论I一臭氧发生器;2一流量计;3臭氧释放器;4一尾

9、气吸收图1试验装置Fig.1Experimentalapparatus瓣8图23种工艺对COD去除效果的比较Fig.2ComparisonofCODremovalbythreeprocesses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.O6和28.36;而在添加催化剂的条件下,随着反应时间延续,对C0D去除效果显着,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,增大了其间的接触面积,从而提高了反应效率

10、5.因此,在臭氧氧化反应中具有较好的催化性能.2.2pH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,以确定反应体系最佳pH.结果见图3.L/,一?40?常州大学(自然科学版)堡瓣8图3pH对COD的去除效果Fig.3RemovaleffectofpHvalueOilCOD由图3可知,催化臭氧氧化反应体系的pH在9一¨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,催化剂的催化活性最高,对废水COD的去除率达到81.87.这是因为,在pH较低时,臭氧

11、的直接反应占主导地位,抑制了?OH的生成,因而催化氧化效率比较低7.而在碱性条件下,水中0H一浓度变高,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112.3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,并筛选出最佳的催化剂投加量.结果见图4.堡瓣占8圈4催化剂投量对COD去除效果的影晌Fig.4RemovaleffectofcatalystdosageonCOD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

12、催化剂投加量的增大,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C0D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.旃占8及应肘同/rain图5臭氧投量对COD的去除效果Fig.5RemovaleffectofozonedosageonCOD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

13、,确定适宜的臭氧流量为6.5mg/min,反应时间为60rain.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,按照上述最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.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一11,反应时间为60rain,AC负载催化剂投量为50g/L,

14、臭氧投量为6.5rag/rain的条件下,考察系统对COD,NH.N,TN,TP,色蔡华等.活性炭催化臭氧氧化深度处理印染废水?41?度的去除效果,结果见表2.85褂8O已U752l2223242526272反应时间/rain图6催化剂使用寿命试验Fig.6Theexperimentofcatalystlife表2综合处理效果Table2Comprehensivetreatmenteffect注:1)数据来源于DB32/10722007.由表2中可知,经活性炭催化臭氧氧化后,系统出水水质达到太湖地区城镇地区水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值(DB32/10722007)的排放标准,该方

15、法对COD,NH.一N,TN,TP以及色度的去除率分别为84,66,55,8O和96,达到了很好的去除效果.3结论与单独臭氧氧化,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.在pH一11,反应时间为60rain,催化剂投量为50g/L,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,NH.N,TN,TP以及色度的去除率分别为84,66,55,8O%和96,达到深度处理的目的.AC负载催化剂有稳定的催化活性,使用寿命较长.参考文献:r1CamelV,BermondA.Theuseofozoneandassociatedoxidationpr

16、ocessesindrinkingwatertreatmentJ.WaterResearch,1998,32(11):32083222.2熊蓉春,贾成功,魏刚.臭氧氧化法水处理技术J.工业水处理,2000,20(11):2628.3王利平.汪亚奇,胡德飞,等.催化臭氧氧化预处理垃圾渗滤液J.环境科学与技术,2009,32(11):I60162.4阮新潮,王涛,曾庆福.印染废水的深度处理及回用J.工业水处理,2006,26(4):2224.E5隋铭皓,马军,盛力.水处理多相催化臭氧氧化技术研究现状J.现代化工,2007,27(3):1519.6BarbaraKasprzyk-Hordern,Mari