臭氧催化氧化(O3-CO)技术是利用催化剂的表面特性强化臭氧分解水中的有机污染物,将其与传统污水处理工艺相结合,可以高效地去除污水深度处理中的可溶性难降解有机污染物,使污水处理厂二级处理后的出水达到一级A的排放标准。
活性炭(AC)是本身即具有催化活性的物质,由于其表面积大,在AC表面存在有自由基、含氧官能团,且电子性能优良等,使其具有催化性能。谷俊标利用AC作催化剂作为重要的研究方向来改善废水臭氧氧化处理效果;Faria等对AC引发臭氧自由基链反应的理论进行了较深入的研究;冯玥等对AC催化臭氧氧化处理染料废水生化出水进行研究,结果表明:AC催化效果与大孔体积密切相关;使用微孔膜片减小臭氧气泡尺寸,增大臭氧的传质面积,tigao臭氧利用率,可以改善AC催化臭氧氧化处理效果;余彬等研究臭氧氧化——生物活性炭滤池深度处理制革废水二级出水表明,臭氧氧化——生物活性炭滤池组合工艺对COD和TOC均具有良好的去除效果。
本研究结合污水处理技术的前沿和污水处理市场的热点,采用AC催化臭氧氧化污水深度处理中nbsCOD,以可溶性难降解有机物C6H5NH2、C6H5OH、某需提标改造污水厂滤后水为处理对象,以COD浓度及COD去除率为评价指标,研究AC催化剂对臭氧氧化nbsCOD的去除效果。
1、试验部分
1.1 试剂和仪器
C6H5OH:纯度为99.5%,规格为500g/瓶,分析纯AR;
C6H5NH2:纯度为99.5%,规格为500mL/瓶,分析纯AR;
KI:纯度为99%,规格为500g/瓶,分析纯AR;
臭氧发生器:型号为ZPOZ-30GW型,气源为O2,水冷方式,O3产生量为30g/h;
臭氧浓度检测仪:IDEALMACHINE,检测精度±3%,量程范围0~200g/m3,显示分辨率g/m3;
氟胶微孔曝气头:直径100mm,空气liuliang1.5~3m3/(个•h),氧利用率(水深3.2m)18.4%~27.7%,充氧能力0.112~0.185kgO2/(m3•h)。
1.2 催化剂的制备
将AC载体清洗后干燥处理后,采用等体积浸渍法,控制活性组分负载量,加入一定体积的硝酸锰(硝酸铁、xiaosuannie)溶液,达到吸附平衡后干燥处理。在氮气气氛中,将吸附了硝酸锰(硝酸铁、xiaosuannie)的AC颗粒500~600℃条件下保温煅烧5~8小时,然后老化至少24h,得到催化剂C-Mn、C-Fe、C-Ni。
1.3 试验方法及装置
取9L制备好的催化剂清洗后等体积放置于3个反应器中,取20L配置好的C6H5NH2、C6H5OH溶液或某需提标改造污水厂滤后水溶液等体积加入到4个反应器中;启动试验发生装置,产生的臭氧经过氟胶微孔曝气头(位于反应器底部)布气进入内径100mm,高1000mm的臭氧氧化反应器,反应体积约为7L;臭氧进气liuliang为500mL/min;尾气由KI吸收瓶进行吸收后排放,反应温度约25℃。