催化复合阴极电解反应器去除RO浓水中环境优先污染物的研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
50908158
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
20.0万
负责人：
张光辉
依托单位：
天津大学
学科分类：
E1002.城市污水处理与资源化
结题年份：
2012
批准年份：
2009
项目状态：
已结题
起止时间：
2010-01-01 至2012-12-31

项目参与者：
顾平；赵春霞；陆彩霞；蒋扬；何攀；朱丹；
关键词：
RO浓水复合阴极电解反应器优先污染物催化活性炭纤维

项目摘要

污水资源化已成为环境保护与水资源可持续利用的必然选择，随着反渗透（RO）技术在污水处理领域的广泛使用，该工艺在获得高质再生水的同时，也产生了大量具有高盐度难降解有机物的浓水。尤其是难降解有机物中含有一定的环境优先污染物，若直接排放可能会造成严重的二次污染。本课题拟采用催化复合阴极电解反应器来去除RO浓水中的环境优先污染物。该反应器以高吸附容量的催化活性炭纤维为填料，并辅以廉价、高效、稳定的修饰电极，利用催化反应过程中产生的羟基自由基及原子氧等强氧化性剂来降解RO浓水中的目标污染物，探讨其降解历程及反应机制，研究建立化学反应动力学模型。同时，RO浓水的高盐度确保了良好的电导率，从而降低了电耗；活性炭纤维的吸附可延长目标污染物在反应器内的停留时间，增加其被氧化的概率，能够最大限度地降低目标污染物对环境可能造成的危害。

结项摘要

污水资源化已成为环境保护与水资源可持续利用的必然选择，随着RO技术在污水处理领域的广泛使用，在获得高质再生水的同时，也产生了大量具有高盐度难降解有机物的浓水。RO浓水中的有机物主要为分子量低于1 kDa的小分子，约占RO浓水中有机物总量的70%-80%左右。RO浓水的污染物成分复杂，受RO进水的影响较大，本研究中石化RO浓水中检测到的主要污染物为C4H8O2S。. 采用催化电解技术处理RO浓水，搅拌可以使反应体系处于完全混合状态，高溶解氧含量有利于产生•OH，加入活性炭可以延长有机物的氧化反应时间，改善有机物的降解效率。Ti网/Sn-Sb阳极表面积大、产生的气泡易分散，对有机物的去除效果优于Ti板/Sn-Sb阳极。酸性条件下加入铁离子有利于电Fenton效应的发生，但铁离子过多会产生大量污泥。纳米铁/ACF阴极可以使COD和TOC的去除率分别达到接近50%和70%，但随着纳米铁的消耗，去除率明显下降。铁炭法能够显著降低有机物，但是Fe2+往往影响出水的COD值。. 臭氧化或O3-BAC组合工艺对石化RO浓水中有机物去除效果一般，且耗电量很高，经济上不合理。Fenton试剂氧化对RO浓水中的有机物有一定的去除效果，反应最佳工艺条件为初始pH值为3.0、n(H2O2):n(Fe2+)=1:3、反应时间为30min。粉末活性炭吸附对RO浓水中有机物的去除效果良好，技术经济性优于催化电解技术和O3-BAC组合工艺。. 开发了粉末活性炭-微滤累积二级逆流吸附工艺，以充分利用粉末活性炭的吸附容量，使出水中吸附质浓度更低，研究了该技术去除RO浓水中的有机污染物的机理和吸附动力学。通过吸附动力学实验确定了最佳工艺条件，并通过Freundlich等温式拟合，得到原水的吸附等温线方程；基于响应面模型优化提出了粉末活性炭-微滤累积二级逆流吸附预测模型，并对该工艺技术的出水水质参数进行预测。烧杯实验和小试研究结果表明，实测出水值与预测出水值吻合程度很高，该模型可以较好地预测粉末活性炭-微滤累积二级逆流吸附工艺的出水水质，优化应用条件。. 投加NaOH可有效去除RO浓水的总硬度，加入CaCO3晶种造粒可改善沉淀物的颗粒物的沉降性能，提高硬度的去除效率。