臭氧耦合A/A/O污泥减量及污水处理效能研究

将剩余污泥臭氧化与A/A/O工艺系统耦合,在3种回流方式下,研究了臭氧耦合A/A/O系统的污泥减量效果和污水处理效能。结果表明,臭氧耦合A/A/O系统污泥减量效果明显,20 d内,3种不同回流方式下累积排泥量较传统A/A/O工艺系统分别下降了51.3%、49.8%、47.6%。臭氧化污泥回流对系统出水COD无明显冲击,同时提高了污泥沉降性和系统的脱氮能力。臭氧化污泥回流至厌氧区时系统TP去除率下降,而回流至缺氧区时则可以小幅提升TP去除率。综合考虑污泥减量效果和污水处理效能,认为将臭氧化污泥等比例回流至厌氧区和缺氧区为最佳回流方式。

剩余污泥臭氧化溶胞过程研究

为减少污水生物处理过程中剩余污泥的产量,利用臭氧对污泥进行溶胞处理。通过考察污泥混合液固相和液相发生的变化,包括污泥质量浓度、污泥形态、上清液中高分子(蛋白质和多糖)和可溶解性化学需氧量(SCOD)、污泥活性及阳离子等随臭氧投加量的变化情况,系统研究了污泥臭氧化溶胞过程。结果表明,臭氧投加量小于0.05 g/g TSS时,污泥质量浓度变化较小,显微观察显示污泥絮体三维结构被破坏,上清液中高分子和SCOD也有明显上升,表明此时臭氧主要作用于污泥表面丝状菌和EPS。臭氧投加量处于0.05~0.15 g/g TSS时,臭氧开始大量溶解细菌细胞,导致污泥质量浓度大幅下降,粒径明显减小;脱氢酶活性和荧光染色表明污泥活性显著降低,上清液中蛋白质、多糖和SCOD迅速升高。当臭氧投加量大于0.15 g/g TSS时,污泥质量浓度下降趋势变缓且污泥中微生物大部分失活,而上清液中蛋白质和多糖的含量下降;同时SCOD的增幅减缓,表明此阶段臭氧主要作用于胞内溶出物,臭氧不能有效溶解污泥细胞,继续投加臭氧污泥破解效果不明显。

MgO催化臭氧氧化降解苯酚机理研究

对氧化镁(MgO)催化臭氧氧化降解苯酚的机理进行了探讨,并验证其与现有的3种催化臭氧氧化机理的吻合性.同时,研究了羟基自由基(·OH)抑制剂对苯酚去除效果的影响,·OH的产生量,以及臭氧在该体系中的存在位置及苯酚在该体系中的作用.结果表明,O_3和MgO/O_3两种反应体系中都存在·OH,MgO/O_3体系中的·OH是O_3体系中的2.14倍.O_3和MgO/O_3体系中的·OH与臭氧浓度的比值分别为1.47×10^(-9)和3.15×10^(-9).苯酚在MgO催化臭氧氧化体系中起到了促进臭氧吸附在MgO表面的作用,臭氧吸附到MgO表面后,分解产生·OH,一部分释放在溶液中降解苯酚,一部分则留在其表面增加表面羟基密度.

非均相催化臭氧化降解水中苯酚动力学

在常温常压下对MgO催化臭氧化降解苯酚的动力学进行了详细研究,考察了MgO加量、臭氧投加量、pH值、苯酚初始浓度和反应温度对催化臭氧化降解苯酚废水的反应速率常数k的影响,分析了多相催化臭氧化的反应活化能,构建了反应动力模型。结果表明,臭氧对苯酚的催化降解遵循表观拟一级反应动力学,且反应速率常数k随着MgO加量(20~80 mg·L^(-1))的增加而增大,在MgO加量为40 mg·L^(-1)时达到0.185 7 min^(-1);随着臭氧加量(0.54~5.5 mg·min^(-1))的增加,k从0.030 49 min^(-1)增大到0.217 77 min^(-1);随着溶液初始pH(1.7~10.15)的升高,k从0.087 75 min^(-1)增加到0.205 49 min^(-1);随着初始苯酚浓度(50~400 mg·L^(-1))的增加,k从0.253 68 min^(-1)降低到0.036 82 min^(-1);随着反应温度(10~50℃)的增加,k从0.120 62 min^(-1)增加到0.466 46 min^(-1)。证明了催化臭氧化降解苯酚的表观反应速率常数分别与催化剂加量、臭氧加量、pH和反应温度成正相关,与苯酚初始浓度则成负相关。反应活化能较低(Ea=2.616 7×104J·mol^(-1)),并且动力学模型计算数值与实际数据吻合良好(平均相对误差为8.9%)。

臭氧在柱式反应器中的强化传质过程

结合理论分析,提出了影响臭氧在水中传质效率的三大因素:表观气速μobs、初始气泡直径d、液位高H。通过实验设计,以臭氧氧化柱式反应器中气泡的行为为研究对象,以废水COD去除率及臭氧利用率为指标,考察了这三大因素对臭氧传质效率的影响,且探讨了体系中引入搅拌对强化臭氧传质的贡献。结果表明,适当地提高表观气速μobs、初始气泡直径d及液位高H都可强化气液传质、提高废水处理效果,而对于传质控制型反应效果更为显著。在低、中表观气速下,搅拌能促使气泡均匀分散,从而提高气液传质效率;而在高表观气速下,搅拌作用的强化能力是有限的。通过对搅拌作用下反应器内流体热视图分析可知,反应器内中心气泡密度、尺寸均高于近壁面位置。n=100 r·min^(-1)时,反应器内气泡直径小且分布均匀;n=200 r·min^(-1)时,反应器内气泡破碎严重,搅拌杆有气穴生成;n=500 r·min^(-1)时,反应器中心出现明显旋流与气液分层现象。