O3高级氧化技术处理黄连素制药废水研究

论文摘要

制药废水污染物种类多、成分复杂、毒性大,是废水处理中的一大难题。仅采用生物方法难以达到预期的处理效果,需要进行有效的预处理,提高其可生化性。预处理技术主要有气浮法、混凝沉淀法、吸附法及高级氧化法（AOPs）等。其中,AOPs能有效氧化去除水体中高稳定性、难降解的有机污染物,降低该类污染物的负荷,进而降低废水毒性并提高其可生化性。臭氧（03）高级氧化技术属于AOPs的范畴。该方法通过03与一种或多种其他处理方法联合使用,包括紫外（UV）、过氧化氢（H202）、超声（US）和固体催化剂等,催化03转化为氧化性更强而反应选择性更低的羟基自由基（.OH）,解决了单独03氧化的选择性和有害中间产物等问题,提高了O3的氧化效率。本文将03氧化法与UV联用,以黄连素废水为代表性制药废水,着重研究03、UV/03、UV/H202/03等高级氧化联用技术对难降解黄连素制药废水的处理效果和工艺影响,通过处理效果评估和经济分析,确定了处理黄连素废水的最优氧化工艺,并对03高级氧化的机理和动力学做了初步探讨。实验结果表明,单独03氧化工艺对废水的处理效果较低,处理所需时间长,UV和H202皆能强化03氧化产生更多的活性组分-OH,03耦合的工艺越多,03高级氧化技术对废水的处理效果越好。对于低浓度的黄连素废水,各种03氧化技术对其均具有很好的处理效果,对于黄连素浓度为300mg/L、pH值为7.0的模拟废水,采用UV/H202/03工艺的最佳操作条件为：30%的H202投加量为2.00 mL/L,03投加量14.05 mg/L/min, pH值>7.0,即需要碱性环境,03和H202的摩尔比0.3。当pH值=11.0,反应45 min时,黄连素去除率高达96.49%。但对于较高浓度的黄连素废水,综合考虑处理效果和经济成本,UV/03氧化工艺是一种较好的预处理技术。对于初始黄连素浓度为1000 mg/L,初始pH值=5.0的模拟废水,03/UV工艺最佳操作条件为：进气流量为3.0 L/min,进气03浓度为14.05mg/L/min,反应时间为45 min（03投加量为279 mg/L）,黄连素的去除率可达81.2%。该条件下,采用UV/03工艺处理实际黄连素废水,废水的可生化性从0.02提高到了0.26,提高了约16倍。反应动力学实验研究表明,在最优反应时间内,03高级氧化技术对废水中COD和黄连素的去除为一级反应,二者浓度变化符合：InC1,=InC0-k0t-COD和黄连素的反应速率常数分别0.00794 min-1和0.00216 min-1,黄连素的去除速率是COD的去除速率的3.7倍左右。UV-Vis光谱和GC-MS谱图分析结果表明,03高级氧化过程中生成的活性-OH能破坏废水中的黄连素等特征污染物的分子结构,将其转化为其他小分子物质,进而提高废水的可生化性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• Contents
• 1 绪论
• 1.1 制药废水处理概述
• 1.2 抗生素废水处理技术
• 1.3 黄连素的生产及废水处理
• 3高级氧化技术概述'>1.4 O₃高级氧化技术概述
• 1.5 本章小结
• 2 研究内容与实验设计
• 2.1 研究内容
• 2.2 实验设计
• 2.3 实验仪器和药品
• 2.4 分析方法与数据处理
• 3协同氧化处理黄连素制药废水'>3 UV/O₃协同氧化处理黄连素制药废水
• 3、UV和UV/O₃三种氧化方法比较'>3.1 O₃、UV和UV/O₃三种氧化方法比较
• 3工艺处理模拟废水影响因素的研究'>3.2 UV/O₃工艺处理模拟废水影响因素的研究
• 3工艺对实际废水的处理'>3.3 UV/O₃工艺对实际废水的处理
• 3.4 本章小结
• 2O₂/O₃协同氧化处理模拟黄连素制药废水'>4 UV/H₂O₂/O₃协同氧化处理模拟黄连素制药废水
• 4.1 四种氧化方法的比较
• 2O₂/O₃工艺影响因素的研究'>4.2 UV/H₂O₂/O₃工艺影响因素的研究
• 4.3 本章小结
• 3氧化技术处理实际黄连素废水研究'>5 单独O₃氧化技术处理实际黄连素废水研究
• 3工艺影响因素的研究'>5.1 O₃工艺影响因素的研究
• 5和B/C的变化'>5.2 BOD₅和B/C的变化
• 5.3 本章小结
• 3高级氧化技术处理黄连素废水机理分析'>6 O₃高级氧化技术处理黄连素废水机理分析
• 6.1 动力学分析
• 6.2 黄连素的降解过程分析
• 6.3 本章小结
• 7 经济性分析及最优工艺选择
• 7.1 各工艺的经济性分析
• 7.2 最优工艺选择
• 8 结论与建议
• 8.1 结论
• 8.2 创新点
• 8.3 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间参加科研项目、发表论文及获奖情况