催化氧化催化还原联合技术降解水中高浓度有机物的研究

论文总字数：28138字

摘 要

本论文以制药污水为研究对象，从实际可行的角度考虑结并合成本估算和处理效率，选用了高效环保的铁碳-Fenton联合工艺，通过实验将污水的化学需氧量（COD）从35010 mg/L降至3565 mg/L，有效提高了污水的可生化性，应用可行性较大的联合工艺降解废水，使其达到国家工业排放标准。主要实验工作及结论如下：

（1）对制药污水进行铁碳微电解处理，控制主要影响因素为变量（反应时间、起始ph值、铁碳体积比例），用正交实验的方式确定对废水COD去除率影响较大因素的最优化条件和范围。实验结果显示：反应停留时间为120min、起始ph值为3、铁碳体积比1:1为个影响因素的最优条件，在此条件下曝气废水COD由31200mg/L将至16180mg/L，去除率可以达到48.1%。

（2）分别选用铁碳微电解、Fenton氧化、铁碳微电解-Fenton联合工艺对企业废水进行降解，优化出铁碳微电解-Fenton联合技术是这其中的最佳处理工艺。得出结论后优化Fenton的最优化反应条件，用正交实验的方式得到最佳工艺参数：进水ph为3，加入H₂O₂ 量8g/L，反应停留时间为80min。在此条件下经过铁碳-Fenton联合工艺两次预处理后，污水COD值可以从31200 mg/L降至3769 mg/L，可生化性大大提高。

（3）随着反应逐步进行，被降解物的浓度逐渐降低，反应速率变慢，降解效率也有所下降，结合上下运行工艺，得出最佳反应时间，此时处理后水的COD浓度最小，成本最低；对处理后的废水由紫外-可见光谱图分析可知，该组合工艺可高效降解废水中许多种类的有机物。

关键词：污水处理，微电解技术，Fenton氧化

Abstract

In this paper, pharmaceutical wastewater was the research object, considering the situation from a practical point of view, the process efficiency and the real cost show that the micro-electrolysis and Fenton technology was the best choice because of its efficiency and this technology was environmentally friendly. According to the experiment, we can decrease the COD from 35010 mg/L to 3565 mg/L. The main research works are as follow:

The iron carbon micro-electrolysis process is adopted to degrade the organic wastewater. Firstly, control the main factors that have influence on the efficiency: reaction time, the initial ph value and the iron-carbon–water volume ratio. According to the single factor experiment and the orthogonal experiment, it turns out that the best process parameter could be describe as follows: the best reaction time is 120min, the most proper ph value is 3, the best iron-carbon–water volume ratio is 1:1. In this condition the COD can decrease frome 35010mg / L to 9080mg / L , the removal rate can reach 48.1%.

Compared with the Iron carbon micro-electrolysis, Fenton oxidation, iron carbon-Fenton coupling process and iron carbon-eletrolytic coupling process, choose one of them as the best technology of decreasing the COD of wastewater. Finally, iron carbon-Fenton coupling process was found the best. According to the single factor experiment and the orthogonal experiment, it turns out that the best process parameter could be described as follows: the best reaction time is 60min, the most proper ph value is 3,the added H₂O₂ dosage is 8 g/L. In this situation, after twice pretreatment, the COD can decrease frome 35010mg / L to3565mg / L

the COD degradation efficiency is mainly decided by the iron carbon micro electrolysis process. It turns out that the iron-carbon micro-electrolysis plays a major role in COD removal by this processing of degrading the wastewater. Analyzed the ultraviolet-visible spectra results, the coupling process can be applied effectively for this kind of waste water, especially for a lot of kinds of organic substance in wastewater degradation.

Keywords: Sewage Treatment , micro-electrolysis, Fenton-oxidation

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1选题背景与意义 1

1.2制药废水处理技术及研究现状 1

1.2.1生化法 2

1.2.2物化法预处理 2

1.2.3高级氧化法 2

1.3本课题相关方法概述 5

1.3.1微电解及Fenton氧化技术 5

1.4研究内容及工艺路线 9

第二章 实验研究器材及检测方法 10

2.1试剂、仪器及检测方法和检测指标 10

2.1.1实验器材及使用试剂 10

2.1.2检测方法 11

2.2进水水质 11

2.3本章小结 11

第三章 微电解技术降低废水COD的实验研究 12

3.1正交实验 12

3.2单因素影响结果与分析 13

3.2.1填料废水体积比对COD降解的影响 13

3.2.2进水pH值对COD降解的影响 13

3.2.3反应时间对COD降解的影响 14

3.3本章小结 14

第四章 微电解-Fenton联合降解废水的工艺研究 16

4.1正交实验 16

4.2单因素影响结果与分析 17

4.2.1 H2O2添加量对COD降解的影响 17

4.2.2进水pH值对COD降解的影响 18

4.2.3反应时间对COD降解的影响 18

4.2.4工艺次数优化 19

4.3本章小结 19

第五章 紫外—可见光谱分析 21

5.1紫外-可见光谱分析 21

5.2本章小结 22

第六章 结论和展望 23

6.1结论 23

6.2展望 23

参考文献 24

致谢 26

第一章 绪论

1.1选题背景与意义

改革开放以来，我国经济发展迅速，30年间科学技术水平也一直在进步，科研开发成果层出不穷。然而仅仅依靠这种高投入、高能耗、高污染的经济发展模式，必须要经过先污染后治理的过程，给生态环境的稳态平衡造成了严重负担，我国水库以及自然水体的水质均受到不同程度的污染。近几年农药工业迅速发展，我国已经超过美国成为农药生产以及使用第一大国，全国的化学农药相关工业每年排放的废水总量大约为1亿吨。此类污水的组分复杂、富含难降解有机物、毒性大、色度深、可生化性差，这些难处理不易降解的化工污水若直接排放会对环境造成很大危害。如若水体被污染程度过于严重会致使当地产生了一系列地方性疾病，严重威胁人们的身体健康，影响人们的生活质量。乱排乱放现象早已引起政府有关部门的高度重视以及一般民众的广泛关注，制药废水的治理刻不容缓。

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