天然橡胶加工洗胶废水的CMAS光催化氧化处理试验研究

论文摘要

随着世界天然橡胶消费的不断增长，天然橡胶加工所引起的环境问题越来越突出。其加工所产生的废水浓度高、水量大、处理不当会严重污染周围环境，废水造成的污染一直制约着橡胶产业发展。大量调查结果及文献资料显示，国内外天然橡胶加工洗胶废水绝大多数与凝固废水、冲洗水等混合（即成为天然橡胶加工废水）后进行处理。处理方式都以生物法为主体，以氧化塘（厌氧、好氧、兼性）、厌氧、好氧为三大处理方法。但是目前对天然橡胶加工废水的处理时长，处理率比较低，而且没有高效地回收废水中的残胶等有用资源，且没有依据最新清洁生产方式进行洗胶废水、凝固废水等的分散处理。由于胶乳新型凝固技术的开发成功，不加氨不加酸的生产工艺必将大面积推广，单位产品的橡胶废水产生量会有一定幅度地减少，在天然橡胶加工废水中胶乳凝固产生的废水将大大减少，而洗胶废水的地位凸显，且会占据越来越重要的地位。本研究以天然橡胶加工洗胶废水作为研究重点，以期提高资源化程度，缩短处理时间，提高废水回用程度。基于国内外洗胶废水处理耗时长、处理效率低、处理未考虑高效资源化的实际，本研究利用混凝方法、CMAS、光催化氧化技术对天然橡胶加工洗胶废水进行预处理（同时回收残胶）、主体生化处理和主体脱氨氮处理，再去除剩余CODcr、NH3-N。研究了混凝技术对洗胶废水中以悬浮态和胶体态存在的SS、CODcr的分离效果，CMAS去除COD、SS效果，重点探讨了UV／TiO2光催化氧化对NH3-N、剩余COD、SS的最终去除效果，同时获得了各处理单元最佳处理参数。混凝高效预处理阶段，在硫酸铝投加量为80mg．L-1、CPAM为0.8 mg．L-1、沉降时间30min时，混凝预处理的达到最优效果，最优时可去除40％-45％的CODcr、82％-85％左右的浊度。利用塔式曝气实验装置对洗胶废水进行的CMAS处理可有效去除经高效混凝预处理的废水的CODcr、SS，为后续脱氮、去剩余COD、SS处理创造良好条件。具体实验结果如下：1、废水在装置中的最佳HRT=10h，此时COD的去除率为70.2％，SS的去除率为81.4％；2、反应装置中的最适溶解氧浓度为1.1mg／L，此时COD、SS的去除率达到最大，为72.7％、83.2％。3、处理系统对NH3-N的去除率很低，在15％左右，但真正是以好氧生化反应去除的不到10％。光催化氧化第一阶段的最佳反应条件为pH=9.2，催化剂用量3g，反应时间3h，此条件下对NH3-N的去除率为68％（达标）；COD最优去除率为25.4％；SS最佳去除率为4.1％。第二阶段的最佳反应条件为pH=3.2，催化剂用量2.5g，反应时间2h，此时对剩余COD的去除率为69.2％；仅仅满足调节pH在3.29时，SS的去除率已为71.3％（达标）。通过多次试验，工艺运行稳定，去除效果好，可去除96％以上的COD、97％以上的SS、80％以上的NH3-N。试验结果表明，经过混凝预处理、CMAS生化处理和二氧化钛光催化氧化处理后洗胶废水基本能够达到排放标准（行业新建一级，NH3-N二级）。本研究中将混凝技术和光催化氧化技术探索应用于好氧处理前后端，提高了对洗胶废水的处理效果，大大地将处理时间缩短至16h左右。本研究能够为我国天然橡胶产业的健康快速发展提供一定的技术支持。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 前言
• 1.1 天然橡胶加工产业的发展及废水污染
• 1.1.1 国内外天然橡胶加工产业的发展及前景
• 1.1.2 天然橡胶加工废水的环境污染现状及趋势
• 1.2 天然橡胶加工工业洗胶废水的产生、特点
• 1.3 天然橡胶加工洗胶废水的处理现状
• 1.3.1 国内天然橡胶加工洗胶废水的处理方法及优缺点
• 1.3.2 国外天然橡胶加工洗胶废水的处理方法及优缺点
• 1.4 国内外天然橡胶加工洗胶废水处理存在的问题与解决方案
• 1.5 试验研究的目的、内容、创新及意义
• 1.6 试验设计理念、处理方法及流程
• 第二章 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 试验用水
• 2.1.2 试验污泥
• 2.2 试验药品及试剂
• 2.2.1 各处理阶段所用药品、试剂
• 2.2.2 分析环节所用药品、试剂
• 2.3 试验仪器及设备
• 2.4 研究内容
• 2.5 实验步骤
• 2.6 分析检测内容、方法及手段
• 第三章 洗胶废水混凝预处理研究
• 3.1 混凝预处理的意义
• 3.2 混凝预处理固液分离理论
• 3.2.1 混凝机理
• 3.2.2 混凝动力学
• 3.3 废水处理中的常用混凝药剂
• 3.3.1 无机混凝剂
• 3.3.2 有机混凝剂
• 3.3.3 微生物混凝剂
• 3.4 典型混凝操作规程
• 3.5 最佳混凝剂筛选及最佳量确定实验
• 3.5.1 最佳混凝剂筛选实验
• 3.5.2 最佳混凝剂的最佳投加量确定实验
• 3.6 最佳助凝剂投加量确定实验
• 3.7 影响混凝预处理的其他因素及其最佳反应条件确定
• 3.7.1 pH值
• 3.7.2 废水温度
• 3.7.3 沉降时间
• 3.8 混凝预处理的总体处理效果
• 第四章 完全混合活性污泥法处理实验研究
• 4.1 活性污泥法好氧生物处理机理及处理范围限度
• 4.1.1 处理机理
• 4.1.2 处理范围与处理限度
• 4.2 完全混合活性污泥法简介
• 4.2.1 完全混合活性污泥法的产生发展及其在废水处理中的应用
• 4.2.2 完全混合活性污泥法的特点
• 4.3 试验设备
• 4.3.1 塔式曝气试验装置的简介
• 4.3.2 工作原理
• 4.4 塔式曝气试验装置调试启动研究
• 4.4.1 活性污泥接种培养
• 4.4.2 启动阶段的影响因素及该阶段废水处理效果
• 4.4.3 培养成熟的指示检测确定
• 4.5 影响装置运行的因素及装置对废水的处理效果
• 4.5.1 水力停留时间（HRT）
• 2]）'>4.5.2 溶解氧量（[O₂]）
• 4.5.3 废水浓度
• 4.5.4 pH
• 4.5.5 温度
• 4.5.6 曝气时间和氧传递速率
• 4.6 完全混合活性污泥法的处理效果
• 第五章 光催化氧化处理研究
• 5.1 光催化氧化研究概况
• 5.1.1 光催化氧化的产生发展
• 2光催化氧化的机理、特点'>5.1.2 TiO₂光催化氧化的机理、特点
• 2光催化氧化在脱氮方面的研究'>5.1.3 TiO₂光催化氧化在脱氮方面的研究
• 2光催化氧化在废水处理上的应用及发展前景'>5.1.4 TiO₂光催化氧化在废水处理上的应用及发展前景
• 2光催化氧化脱氮研究'>5.2 模拟废水UV/TiO₂光催化氧化脱氮研究
• 5.2.1 实验条件与步骤
• 5.2.2 光催化剂用量对氨氮去除效果的影响
• 5.2.3 废水浓度对氨氮去除效果的影响
• 5.2.4 pH对氨氮去除效果的影响
• 5.3 CMAS处理后洗胶废水的光催化氧化脱氮研究
• 5.3.1 实验条件及方法
• 5.3.2 pH对氨氮去除效果的影响
• 5.3.3 光催化剂用量对氨氮去除效果的影响
• 5.3.4 废水浓度对氨氮去除效果的影响
• 5.3.5 反应时间对氨氮去除效果的影响
• 5.3.6 最佳条件下对COD、SS的去除效果
• 5.4 光催化氧化对剩余CODcr、SS去除效果
• 5.4.1 反应pH对剩余CODcr、SS去除效果的影响
• 2用量确定'>5.4.2 去除剩余CODcr的最佳TiO₂用量确定
• 5.4.3 反应时间对剩余CODcr去除效果的影响
• 5.5 反应后pH调节
• 第六章 试验处理效果及讨论
• 6.1 处理效果
• 6.2 技术经济分析
• 6.2.1 混凝阶段技术经济分析
• 6.2.2 CMAS阶段技术经济分析
• 6.2.3 光催化氧化阶段技术经济分析
• 6.3 讨论
• 第七章 结论与建议
• 7.1 试验结论
• 7.2 建议
• [参考文献]
• 致谢