沿面放电等离子体降解焦化废水及提高其可生化性的研究

摘要

焦化废水来源于炼焦工业，含有大量的酚类、联苯、吡啶等杂环及多环芳烃(PAHs)类难降解有机物，是一种可生化性较差的废水，直接排放会对水环境产生严重污染。由于焦化废水含有大量难降解及有毒有害有机物，利用传统的生物处理方法治理焦化废水，处理效果不理想，出水COD及氨氮不能达到排放标准。
　　沿面放电等离子体能产生大量的强氧化性物质，如臭氧(O3)、羟基自由基(·OH)，它们以其较高的氧化电位，能高效氧化降解多种难生物降解的有机物。针对焦化废水的水质特点，可将沿面放电等离子技术作为生物法处理的预处理技术，利用强氧化性物质氧化分解难降解有机物，达到提高焦化废水可生化性的目的。
　　本论文研究了沿面放电等离子处理焦化废水处理的效果、影响因素及其可生化性的改变。主要研究结果如下:
　　(1)以苯酚作为焦化废水酚类化合物的代表物，研究沿面放电等离子体降解焦化废水的可行性，结果表明:在放电电压7 kV，频率7 kHz，苯酚浓度80 mg/L，初始pH9，气体流速2 L/min的条件下，放电处理40 min后，苯酚的去除率达100％，说明用沿面放电等离子体降解焦化废水是可行的。
　　(2)以实际焦化废水作为目标物，研究沿面放电等离子体处理焦化废水的效果及影响因素，结果表明:增大pH、气体流速及减小初始浓度均可提高COD的去除率，在放电电压7 kV，频率7 kHz，初始COD浓度340 mg/L，初始pH8.5，气体流速2 L/min的优化条件下，120m in后COD去除率达到70％。通过GC-MS分析发现，焦化废水的主要成分是苯酚、2-甲基-苯酚、对甲基苯酚、2-乙基-苯酚、2，4-二甲基-苯酚和3-乙基-苯酚，放电处理过程中酚类化合物能有效去除且去除效率取决于与苯酚的取代基种类，表明乙基取代基及大基团取代基的去除效率大于甲基取代基。
　　(3)在优化条件下，研究焦化废水总酚、NH3-N的去除及其可生化性，结果表明:120min后酚类化合物能100％去除，NH3-N去除21％，随着放电的进行NO3-浓度增大，酚类化合物的去除能减小对微生物的抑制作用，NO3-的生成有利于硝化反应的进行，均有利于焦化废水可生化性的提高;放电处理100m in后BOD5/COD从0.13提高到0.52，表明焦化废水的可生化性明显提高;分别在不同pH值、气流量对焦化废水的可生化性进行研究，在pH8.5，气流量为2 L/min时，可生化性最好。焦化废水放电处理60 min后，结合生物处理3 hCOD去除率达到75％，4hNH3-N去除率达36％。

目录

声明

摘要

引言

1 绪论

1．1 焦化废水的来源及危害

1．1．1 焦化废水的来源

1．1．2 焦化废水的成分和危害

1．2 焦化废水处理现状及国内外研究进展

1．2．1 焦化废水的物理化学处理方法

1．2．2 焦化废水的生物处理方法

1．2．3 高级氧化技术处理焦化废水

1．3 介质阻挡放电等离子体水处理技术的研究进展

1．3．1 介质阻挡放电的概述

1．3．2 介质阻挡放电产生的活性粒子

1．3．3 介质阻挡放电在水处理中的优势及应用

1．4 本课题的研究内容

2 实验仪器及方法

2．1 实验药品及仪器

2．1．1 目标物简介

2．1．2 实验原料

2．1．3 实验仪器

2．2 实验装置及方法

2．2．1 实验装置

2．2．2 实验方法

3 气相沿面放电处理焦化废水的研究

3．1 引言

3．2 气相沿面放电处理焦化废水可行性的研究

3．2．1 放电电压对苯酚降解的影响

3．2．2 初始浓度对苯酚降解的影响

3．2．3 初始pH值对苯酚降解的影响

3．3 气相沿面放电处理实际焦化废水的研究

3．3．1 初始COD浓度对处理焦化废水的影响

3．3．2 初始pH值对处理焦化废水的影响

3．3．3 气流量对处理焦化废水的影响

3．3．4 焦化废水中有机物的降解途径

3．4 本章小结

4 气相沿面放电提高焦化废水可生化性的研究

4．1 引言

4．2 焦化废水中酚类及氨氮的去除

4．2．1 焦化废水处理过程中总酚的去除

4．2．2 焦化废水处理过程中含氮化合物的去除

4．3 焦化废水可生化性的提高

4．3．1 焦化废水BOD5／COD值的提高

4．3．2 pH值对BOD5／COD值的影响

4．3．3 气流量对BOD5／COD值的影响

4．4 放电处理后结合生物摇床实验的初步探讨

4．4．1 实验污泥的培养驯化

4．4．2 C0D的去除

4．4．3 NH3-N的去除

4．5 本章小结

5 总结与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢