吸附—微波催化氧化协同处理葡萄酒生产废水的研究

论文摘要

目前国内外多用生物法处理葡萄酒生产废水,但在新疆漫长而寒冷的冬季,生物反应池无法正常运行。吸附-微波催化氧化法联用处理效率高,在微波的作用下可大大的缩短反应时间,还可以提高Fenton试剂的氧化效率,同时吸附材料在微波辐射下可产生局部温度很高的“热点”直接将有机物分解,提高处理效果。整个反应在微波加热下进行,反应温度高,新疆寒冷的冬季也不影响其正常运行。本研究对有机膨润土的改型工艺进行了优化,研究了吸附-微波催化氧化协同处理静态和流动态葡萄酒生产废水的工艺,最后对SBR法处理葡萄酒生产废水尾水反应器的启动及其动力学过程进行了研究,其结果如下：1.通过对有机膨润土改型工艺的优化,考察了改型剂用量、固液比、微波辐射时间、微波功率等因素对改型效果的影响。最终工艺条件为：改型剂用量120 mmol/100g、固液比1：10、微波辐射时间2 min、微波功率540W,在此条件下,COD去除率为42.0%。微波改型与常规加热改型相比,改型剂用量少、用水量小而且大大缩短了反应时间,有效的提高了改型效率。2.采用吸附-微波催化氧化技术处理葡萄酒生产废水。活性炭为吸附剂,整个反应体系吸附剂用量少、反应时间短,而且活性炭可以重复利用,可极大的降低反应成本,用活性炭作为该反应体系的吸附剂具有一定的优势；钠化膨润土为吸附剂,整个反应体系COD去除率高,钠化膨润土市场价格低廉,是一种比较适合用于该反应体系的吸附剂；有机膨润土与钠化膨润土相比,做为该体系的吸附剂,COD去除率没有很大的提高、市场价格较贵、还会带来新的污染物,不适合做微波反应体系中的吸附剂。3.吸附-微波催化氧化处理流动态葡萄酒生产废水工艺研究中,考察了废水流量、微波功率、pH以及双氧水用量对废水COD去除率的影响。采用响应面分析法和正交法,分别确定了活性炭、钠化膨润土做为反应体系的吸附剂时的最佳工艺参数。活性炭做吸附剂与钠化膨润土做吸附剂相比处理量大,处理效率高。4.通过对SBR反应器启动期间各项指标的检测,说明该反应器启动时间短、耐水力负荷冲击。通过对SBR反应体系COD降解动力学研究,得出影响降解速率常数k值的温度系数θ为1.0378,同时确定了速率常数k与温度T（K）之间的关系。流动态工艺的优化以及SBR反应体系COD降解动力学研究,为实际应用提供了理论依据。在流动态下钠化膨润土为吸附剂的处理工艺并没有显示出其优势,需要进一步改进流动态处理装置,使得钠化膨润土为吸附剂的处理工艺在流动态下取得更好的处理效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 前言
• 第1章 文献综述
• 1.1 葡萄酒生产废水处理方法及其现状
• 1.1.1 好氧生物法
• 1.1.2 厌氧生物法
• 1.1.3 好氧与厌氧组合工艺
• 1.2 吸附剂在废水处理中的应用
• 1.2.1 膨润土在废水处理中的应用
• 1.2.2 活性炭在废水处理中的应用
• 1.3 微波技术在废水处理中的应用
• 1.3.1 微波加热的原理
• 1.3.2 微波加热的特点
• 1.3.3 微波在废水处理领域的应用现状
• 1.4 Fenton试剂在废水处理中的应用
• 1.4.1 Fenton试剂氧化的机理
• 1.4.2 Fenton试剂氧化的特点
• 1.4.3 Fenton试剂在废水处理领域的应用现状
• 1.5 本实验研究的目的和意义
• 第2章 材料与方法
• 2.1 样品采集
• 2.2 葡萄酒生产废水成份分析
• 2.2.1 COD的测定
• 2.2.2 TOC的测定
• 2.2.3 污泥浓度（MLSS）的测定
• 2..2.4 SV（污泥沉降比）的测定
• 2.2.5 pH的测定
• 2.2.6 蛋白质含量的测定
• 2.2.7 总糖含量的测定
• 2.3 吸附剂的制备
• 2.3.1 膨润土的提纯、钠化、活化化及有机化改型
• 2.3.2 活性炭的处理
• 2.4 实验装置图
• 第3章 微波技术制备有机膨润土的工艺研究
• 3.1 引言
• 3.2 考察各影响因素对膨润土有机改型效果的影响
• 3.2.1 改型剂用量对改型效果的影响
• 3.2.2 固液比对改型效果的影响
• 3.2.3 微波辐射时间对改型效果的影响
• 3.2.4 微波功率对改型效果的影响
• 3.3 正交试验
• 3.4 微波加热与常规加热有机改型工艺的比较
• 3.5 小结
• 第4章 吸附-微波催化氧化协同处理静态葡萄酒生产废水的工艺研究
• 4.1 引言
• 4.2 吸附-微波催化氧化协同处理葡萄酒生产废水的工艺研究
• 4.2.1 吸附剂用量对废水COD去除率的影响
• 4.2.2 双氧水用量对废水COD去除率的影响
• 4.2.3 微波辐射时间对废水COD去除率的影响
• 4.2.4 微波功率对废水COD去除率的影响
• 4.2.5 pH对废水COD去除率的影响
• 4.2.6 正交试验
• 4.3 小结
• 第5章 吸附-微波催化氧化协同处理流动态葡萄酒生产废水的工艺研究
• 5.1 引言
• 5.2 以活性炭为吸附剂反应器的设计
• 5.2.1 填料的选择
• 5.2.2 反应器稳定性试验
• 5.2.3 考察各因素对流动态废水COD去除率的影响
• 5.2.4 响应面分析
• 5.3 以膨润土为吸附剂反应器的设计
• 5.3.1 反应器运行
• 5.3.2 考察各因素对流动态废水COD去除率的影响
• 5.4 小结
• 第6章 SBR法处理葡萄酒生产废水尾水反应器的启动及其动力学研究
• 6.1 引言
• 6.2 反应器启动阶段各指标的变化情况
• 6.3 COD降解动力学关系研究
• 6.3.1 COD随时间变化关系图
• 6.3.2 降解动力学关系
• 6.3.3 速率常数k与温度T（K）之间的关系
• 6.4 小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 导师评阅表