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文档简介
1、催化湿式氧化法处理餐厨废水的研究:姓 名:瞿志勇院 系:化学与环境工程系专 业:环境工程指导老师:徐 玲 讲师时 间:2011年6月7日论文结构3结合现有研究餐厨废水情况确定论文的研究方向13论文研究的实验材料和方法23论文研究的结果和讨论33通过论文研究得出的结论4 一、结合餐厨废水现有情况确定本论文的研 究方向 餐厨废水的来源、特点与危害 餐厨废水是由宾馆、饭店、餐馆和机关、院校、企事业单品加工、餐饮服、单位供餐等活动过程中产生的,餐厨废水成分极其复杂,与其他垃圾相比,具有含水量、有机物含量、油脂含量及盐分含量高,营养元素丰富等特点,具有很大的回收利用价值。未经处理的餐厨垃圾所含水分中的C
2、ODcr 在50000 mg/ L 左右, 含有大量的悬浮物, 直接排放污染地表水,产生的气味污染环境。未经处理的餐厨废水被用于饲养泔水猪、泔水鸭等,人食用后容易被传染疾病严重危害人体健康。国家环境保护总局在2006年10月给天津市环保局关于餐饮行业产生的废弃食用油脂是否属于生活垃圾的复函中也明确了这一点: 宾馆、饭店、企(事)业单位食堂等餐饮行业的活动属于为日常生活提供服务的活动, 其产生的餐厨垃圾,包括废弃食用油脂属于生活垃圾范畴;其处理必须符合环境保护有关要求,防止对环境的污染。1.2 催化湿式氧化法研究的进展1.2.1 催化湿式氧化技术发展的历程 催化湿式氧化法是20世纪80年代国际上
3、发展起来的一种治理废水的新技术。是在传统的湿式空气氧化技术(WAO)发展而来的。WAO是从50年代发展起来的一种适应于处理高浓度、有毒、有害、生物难降解废水的高级氧化技术,是在高温高压下以氧气为催化剂,将有机物分解为CO2和H2O等无机物和小分子有机物的化学过程1.2.2 催化湿式氧化催化剂的研究进展 均相催化氧化是以分子或离子水平,在高温高压下对水中有机物氧化反应起催化作用的,催化剂与废水是混溶的,为了避免催化剂流失所造成的经济损失及对环境的二次污染,需进行后继处理以便从出水中回收催化剂,这样的流程较为复杂,也提高了废水处理成本。使用非均相催化剂时,催化剂以固态存在,催化剂与废水的分离比较简
4、单,可使处理流程大为简化。因此,通过反复查阅文献及结合实验试剂的实际,本实验采用氧化铜作催化剂。 生化法:生化法主要有活性污泥法及生物膜法。典型的活性污泥法有SBR法,磁粉强化活性污泥法,缺氧-好氧法。生物膜法主要有废水-膜反应器,膜-好氧组合,膜生物反应组合工艺厌氧膜床等反应器。 物化法:物化学法有斜管沉淀与混凝气浮法、絮凝法、水解-微滤法、铁-碳絮凝床法、混凝法、破乳法及粗粒化法等方法。 电化学法:电化学法主要有电凝聚法、电凝聚气浮法、脉冲电絮凝法、微电解-电解法及脉冲电解处理法等工艺。1.3 现有餐厨废水的处理方法总量应求毕业生 1.4 催化湿式氧化法的影响因素 影响CWAO处理餐厨废水
5、的主要因素有温度、催化剂的投加量和进水pH值等因素。温度是CWAO反应中非常重要的因素,在正常的范围内,氧化速率随反应温度单调递增,但不能一味的提高温度,温度越高,反应的压力也就越高,动力耗能也就越大,并且由此产生的高压对反应器的耐温、耐压性能要求越高。pH值对氧化效果有一定的影响,pH直接影响废水中物质的存在形态从而影响反应的效果。因此,首先考虑进水的pH对去除率的影响,其次要考虑低pH对材料的腐蚀性和低pH易使催化剂活性组分的溶出和流失,造成二次污染。同时反应时间、压力、搅拌强度等对CWAO反应过程都有一定的影响。在CWAO实验时这些工艺条件也需考察。1.5 本论文研究的主要内容 催化剂C
6、uO催化湿式氧化餐厨废水研究主要包括各反应条件的优选与确定,如 pH 值、温度、反应时间、催化剂CuO投加量等;通过检测废水处理前后COD的变化,即用COD的去除率探求餐厨废水种类与催化剂投加量的处理关系,以及反应条件与反应过程的控制等多种因素对处理结果的影响,并通过污染物质的形态与废水可生化性的提高,摸索出该法的理论与实践的可行性。二、论文研究的实验材料和方法2.1 实验仪器 本实验装置采用永磁旋高压釜的反应装置 、化学耗氧量测定仪、恒温加热磁力搅拌器、PHS-3C型精密pH计2.2 废水样的采集与预处理餐厨废水COD的测定三、论文研究的结果和讨论 当在不加催化剂、温度T=200、进水的条件
7、下,反应时间t=10min时,COD去除率很低,去除率不到10%,而随着反应时间的增加,COD去除率提高很明显,反应时间t=1025min的区间内,去除率随反应时间的变化率为101%,当反应时间在2535min的区间内,COD去除率的变化不明显,去除率随反应时间的变化率仅为2%,因此,反应时间t=25min,去除率很高,随着时间的增加,去除率有所提高,但去除率不明显,随着反应时间的增加,反应所消耗的能量也会相应的增加,从经济角度考虑,故取最佳反应时间为25min。反应时间COD去除率的影响 示。3.2 催化剂CuO投加量对COD去除率的影响 当在温度为200、反应时间为25min的条件下,催化
8、剂CuO投加后相比于未投加前,COD去除率明显增加,催化剂CuO投加量在0.8 g/L的区间内,COD的去处效率增加明显,COD去除率从37.2%增加到68.6%,COD去除率随催化剂CuO投加量的变化率为,催化剂CuO投加量在1.0 g/L区间内,COD的去处效率增加不明显,COD去除率随催化剂CuO投加量的变化率仅为,当催化剂CuO投加量浓度为1.0 g/L时,COD的去处效率最好,可达到69.5%。当催化剂CuO投加量浓度大于1.0 g/L时,去除效率开始下降,当催化剂CuO投加量浓度为时,COD去除率下降到69.1%,结合COD去除率与催化剂CuO投加量的变化关系,故取催化剂CuO投加
9、量为1.0 g/L为最佳投加量。3.3 pH值对COD去除率的影响 反应温度200、催化剂CuO投加量1.0 g/L条件下反应,测定处理后各组餐厨废水的COD值。据上图可知,当在反应温度200、反应时间25min、催化剂CuO投加量浓度为/ L的条件下,随着进水pH值的增大,COD去除率随pH值的升高大致呈现出先增大,再减小的趋势。pH值为的区间内,COD去除率增加明显,COD去除率随pH的变化率为,pH值为的区间内,COD去除率变化不明显,变化率几乎为零,COD的去处效率最好。最高去除率达到78.2%,当pH值为的区间内,COD去除率随pH值的增大而下降,当pH为时,COD去除率降至60.8
10、%,从上图可以看出,在强酸或强碱的条件下,COD去除率均很低,这是由于催化剂的变性失活,催化剂大量损失,废水中的物质形态发生急剧变化等缘故,故取最佳pH值为。 3.4 反应温度对COD去除率的影响催化剂CuO的投加量浓度为、pH值为、反应时间为25min的条件下。COD的去除率跟反应温度呈正相关关系,温度越高,去除率越大高。当反应温度t=140200区间内,COD去除率增加明显,COD去除率随温度的变化率为,温度平均每升高10,COD去除率增加7.5%,变化效果明显,但当温度超过200时,温度对COD的去除率的影响不是很明显。COD去除率几乎没有增加,当反应温度t=220和240时,COD去除
11、率分别为87.6%和88%而随着温度的增加,对反应设备的要求越高,消耗的能量也越大,综合各方面的考虑,当反应温度达到200时,COD的去除率已达到86.3%,因此反应温度为200最佳的反应温度。3.5 餐除废水处理的后续工作1、处理后催化剂CuO的去除 处理后剩余催化剂CuO部分呈固体状态,结合国内工业上一般采用中和沉淀的方法去除工业废水中的铜离子,在对废水中的酸、碱进行中和的同时,铜离子形成氢氧化铜沉淀下来,然后固液分离,去除沉淀,处理后出水的Cu2+的质量浓度低于2.0mg/L,符合国家污水综合排放三级标准(GB8978-1996),不构成二次污染。2、降低处理后餐厨废水中COD的后续工艺
12、 催化湿式氧化处理后的餐厨废水,经测定出水COD的值约为2358mg/L,不能达到国家污水综合排放(GB8978-1996)三级标准(COD值500mg/L),故在排出前应做进一步的处理。目前国际上普遍采用生物方法降低污水中的COD,对于催化湿式氧化处理后的餐厨废水需经生物接触氧化池工艺来降低COD的值,以此达到国家污水综合排放三级标准。四、通过论文研究得出的结论 本研究主要针对催化湿式氧化法处理餐厨废水,通过用COD变化率作为评价指标,研究CWAO技术在处理餐厨废水中的应用,结果表明:在采用CuO作为催化剂时有一下几点结论。 (1)随着温度、催化剂用量增加,餐厨废水 COD 的去除率均呈现上
13、升趋势,其中温度和催化剂用量的影响更为明显。在高温状态(200240)下,压力对催化反应的影响并不显著,因为加快反应速率的贡献主要来自于温度的增加。随着反应液浓度的增加,有机质的降解的反应速率增加,而有机质的去除率降低;随着初始 pH 值的增加,在其他影响因素最佳的条件下,COD的去除率呈现出先逐渐增加、到达峰值后逐渐减小的总趋势。 (2)在反应时间t=25min、反应温度T= 200、催化剂CuO浓度为 、pH为的条件下,利用催化湿式氧化法处理餐厨废水液,出水COD去除率基本达到了预期的效果,表明催化湿式氧化法可以有效地处理餐厨废水中的有机污染物。四、通过论文研究得出的结论 (3)随着温度的升高,反应速率越大,对设备的要求也就越高,处理成本也相应提高。因此不能一味的考虑反应速率,而忽视经济因素的影响,综合各种因素,选择最优的反应温度,达到效益最佳。 (4)实验处理后的餐厨废水呈灰褐色,且随着温度的增加,去除率的增加,颜色深度也增加。 通过对此论文课题
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