基于微电解强化技术的废水深度处理研究

论文摘要

微电解法（Micro-electrolysis）是一种重要的废水处理技术。基于目前废水排放标准日益严格的现状，针对传统微电解法在实际运行中存在的问题，本文重点对传统微电解法进行技术改进和条件优化，以建立相应的强化微电解技术（Intensified Micro-electrolysis）并将其应用于废水深度处理的研究中。在微电解反应的原材料方面，针对实际运行中铁屑易生锈、结块、沟流等问题，本研究尝试投加铝、镁、铜等金属至反应体系中进行微电解反应研究，并在不同的金属组合Fe-C体系、Al-C体系、Mg-C体系、Fe-Al-C体系、Fe-Cu-C体系中探究了溶液初始pH值、反应时间、曝气等因素对处理效果的影响，得到了最佳反应条件。结果表明，不同的金属体系均有适宜的pH范围和最佳的反应时间，在实际应用中可根据具体废水的类型选择适宜的金属微电解体系，比如酸性废水可选择Fe-C、Mg-C或Fe-Cu-C体系，而碱性废水可选择Al-C、Fe-Al-C体系；几乎所有体系的去除率均随反应时间延长而提高，因此实际应用中可以考虑将其与氧化塘或湿地等土地处理系统结合运行；微电解反应体系中金属铝的投加为碱性废水的处理打下了基础，节省了运行成本。另外，以偶氮生物染料橙黄G（Orange G）为处理对象，本研究还通过投加过氧化氢（H2O2）和通入直流电相结合的手段对微电解技术进行强化，从而建立了另一强化微电解技术。同时，考查了不同pH值、不同电流强度、不同H2O2用量、间歇与连续通电方式等因素对橙黄G脱色率的影响，得到了最佳的实验条件如下：电流强度I=0.4A，原水pH（pH=7.8）下，H2O2用量0.3ml/L，间歇通电20min，在该条件下，橙黄G的脱色率达到98.5%。另外，本文也进一步探讨了该微电解强化技术的内在机理，发现在直流电的激发作用下，H2O2在碱性条件下也显示了极强的氧化性，直流电和H2O2形成了一种相互耦合的促进作用。动力学研究表明，该强化微电解技术反应过程遵循一级反应机理，且其活化能（Ea）为30.92kJ mol-1L，低于常规的热力学反应活化能(60kJ mol-1～250kJmol-1)，证明了该强化技术对橙黄G的脱色是个较容易达到的过程。此外，间歇通电方式与连续通电相比不仅节能而且效率更高，这对实际应用颇具指导意义。最后，我们设计了微生物-强化微电解联合工艺深度处理石化废水、垃圾渗滤液等实际废水，小试得到了理想的处理效果，证明了强化微电解技术应用于实际废水深度处理中是行之有效的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 目前的废水深度处理现状
• 1.1.1 常见的废水种类及特性
• 1.1.2 常规深度处理技术及其存在的问题
• 1.1.3 废水深度处理技术研究的迫切性
• 1.2 传统微电解技术概述
• 1.2.1 传统微电解技术反应原理
• 1.2.2 传统微电解技术在废水处理中的应用
• 1.2.3 传统微电解技术的优点及存在的问题
• 1.3 强化微电解技术
• 1.3.1 目前的微电解技术强化手段和方法
• 1.4 微电解技术的发展趋势
• 1.5 本研究的微电解强化思路及意义
• 第二章 通过改进反应填料的强化微电解技术研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 主要试剂及仪器
• 2.1.2 实验方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 Fe-C 体系
• 2.2.2 Al-C 体系
• 2.2.3 Mg-C 体系
• 2.2.4 Fe-Al-C 体系
• 2.2.5 Fe-Cu-C 体系
• 2.3 机理探讨
• 2.4 结论
• 2O₂的强化微电解技术研究'>第三章 通电及投加 H₂O₂的强化微电解技术研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 试剂及仪器
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 强化手段及实验参数的影响
• 3.2.2 直流电和过氧化氢之间的协同效应
• 3.3 橙黄 G 脱色的动力学研究
• 3.4 结论
• 第四章 强化微电解技术在实际废水处理中的应用
• 4.1 活性污泥法-强化微电解-活性污泥法处理垃圾渗滤液废水的研究
• 4.1.1 实验部分
• 4.1.2 结果与讨论
• 4.2 强化微电解-活性污泥法-强化微电解法处理石化废水的研究
• 4.2.1 实验部分
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.3 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
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