基本信息
- 项目名称：
- H2O2、Fenton试剂与活性炭联用对COD去除效果的对比试验研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 我国是世界上13个贫水国之一，每年因缺水造成的经济损失达1200亿元。在水资源短缺情况下，城市污水经过处理达到二级排放标准后排放是一种资源浪费。为了开发出高效、低成本的技术上安全、先进，经济上合理、可行的污水深度处理新工艺，以实现污水资源化回用，本试验对高级氧化和高效吸附技术进行了联用，采用H2O2、Fenton试剂与活性炭联用对COD进行去除的对比试验研究，探讨反应的最佳条件，并进行经济性比较。
- 详细介绍：
- 为降低污水深度处理的成本、并获取好的、安全的出水水质，以达到污水资源化回用的目的，本课题主要研究探索多种处理方法的联合处理的新工艺以及采用Fenton高级氧化的消毒新技术，以达到技术上安全、先进、经济上合理、可行并确定相应工艺的设计、技术参数。 根据回用水的水质要求以及二级出水中要去除的主要污染物，提出几种处理新工艺： 1）生物滤池与高级氧化技术联合的新工艺； 2）生物滤池与高效吸附技术联合的新工艺； 3）生物滤池、高效吸附技术与高级氧化技术联合的新工艺。 对不同方案进行实验室交叉模拟研究，揭示污水深度处理的组合新工艺的净化机理，开创一种高效、节能、低耗、占地少的技术上安全、先进，经济上合理、可行的适合我国国情的污水资源化利用新工艺；以阜新市清源污水处理厂为试验示范基地进行中型试验研究以确定最佳设计参数（如BOD、N、P负荷等、反应时间、滤料种类、粒径、高度、吸附剂种类、Fenton试剂投加量等）和运行参数（如水量、水质、温度、PH值、反冲洗周期、吸附周期、Fenton试剂投加位置等）；为实现我国“十一五”规划提出的污水回用率提供理论依据和技术保证；并解决目前我国污水资源化存在的技术问题和认识问题，使各缺水城市大力开发利用污水资源，解决城市水资源危机，并使水资源实现良性社会循环。
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撰写目的和基本思路
- 撰写目的：解决水资源短缺的唯一路径是“开源节流”，以城市污水为处理对象，开发出高效、低成本的技术上安全、先进，经济上合理、可行的污水深度处理新工艺，以实现污水资源化回用 基本思路：通过调研、查阅相关资料，针对城市污水的二级处理出水中较难处理的COD，采用高级氧化和高效吸附联用技术进行试验研究，并进行技术经济比较分析，以开创一种新型、高效、低成本的污水深度处理新工艺。
科学性、先进性及独特之处
- 本实验是根据有机物COD可被氧化和吸附的原理提出的，并且采用了水处理领域先进的高级氧化剂H2O。2、Fenton试剂和高效吸附剂活性炭进行联用来处理COD，具有科学性和先进性，独特之处在于：发挥高级氧化和高效吸附联用的协同作用来处理COD，并进行定量化研究和技术经济比较分析。
应用价值和现实意义
- 本试验开发出的新型Fenton试剂-活性炭联用技术具有对COD去除率高、成本低、反应时间短、条件温和等优点，是处理二级出水COD更高效、低耗的方法，具有实际应用价值，值得大力推广应用。 城市污水经过深度处理后可实现资源化回用，既节约水资源，缓解水危机，又可大大减轻对环境的污染，具有重要现实意义。
学术论文摘要
- 为了开发高效低成本、达到回用水质标准污水处理工艺，本试验采用H2O2、芬顿试剂与活性炭联用对COD进行去除的对比试验研究。结果表明，在室温下200mL水样，当pH 3，震荡强度150rpm时，芬顿试剂—活性炭联用较H2O2—活性炭，活性炭少200mg，时间缩短10h，COD去除率高17.6%。揭示了芬顿试剂—活性炭联用反应机理：Fe2+与活性炭共同催化分解H2O2生成大量•OH，能快速氧化降解有机物，使COD浓度迅速降低。从工程应用角度和技术经济方面考虑，芬顿试剂—活性炭联用pH值在5～7适宜；且处理成本更低。芬顿试剂—活性炭联用是处理二级出水COD高效、低耗的方法，值得进一步研究和推广应用。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]陈志恺.中国水资源的可持续利用[C].中国水利学会2001学术年会论文集，2001：110-113. [2]李学强，无道吉，孙伟等.用臭氧/过滤/活性炭工艺深度处理污水厂二级出水[J].中国给水排水，2009，25(15)：73-75. [3]杨开林.微波+Fenton试剂+活性炭处理邻苯二甲酸酯的研究[D]. 重庆大学, 2006 .
同类课题研究水平概述
- H2O2与活性炭联用： H2O2与活性炭联用不仅发挥了H2O2的氧化作用和活性炭的吸附作用，而且活性炭对H2O2有催化氧化的作用，在反应过程中产生了有强氧化性的•OH，而•OH 可以无选择地把大分子难降解有机物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质, 有利于活性炭的吸附。近年来，对H2O2与活性炭联用于工业废水研究的比较多。例如，鲁俊东对深度处理DSD酸废水的研究中，活性炭-H2O2组合技术处理DSD酸废水比单纯的活性炭吸附以及H2O2氧化要好的多。 H2O2与活性炭联用提高了H2O2的利用率，所以该组合工艺处理微污染水源水，垃圾渗滤液及多种含难降解有机物废水时具有良好的效果。而从高效、低耗、环境友好的角度，采用绿色强氧化剂- H2O2、Fenton试剂与易再生的高效吸附剂-活性炭联用去除二级出水中的COD的研究较少。 Fenton试剂法与活性炭联用： Fenton试剂法是指H2O2在Fe2+的催化作用下分解产生•OH的一种氧化技术。Fenton试剂高级氧化法己成功用于含酚废水、垃圾渗滤液、农药废水等多种废水的处理。Fenton试剂法与活性炭联用时，活性炭不仅具有吸附能力，而且活性炭具有较强的催化作用，使H2O2能在其表面分解放出原子态氧或生成•OH。这是因为在酸性或碱性环境中，活性炭表面的酸性或碱性基团的催化活性均能得到加强，这使得Fenton试剂与活性炭的协同作用，比单独使用Fenton试剂具有更广阔的pH值适用范围。伏广龙在Fenton试剂与活性炭协同处理含酚废水的研究中发现：最佳处理条件下COD去除率为85.37%。 Fenton试剂与活性炭联用工艺在处理难降解有机废水中得到了广泛的应用，但用Fenton试剂与活性炭联用去除二级出水中COD研究较少。 UV/Fenton试剂法+活性炭联用： UV/Fenton试剂法对H2O2具有较高的利用率，同时由于紫外光和亚铁离子对H2O2催化分解存在协同效应，可使有机物矿化更充分。任秉雄，严宝珍等人对UV/Fenton试剂法与活性炭组合处理微污染水源水做了实验研究，研究表明，UV/Fenton试剂法+活性炭联用比单纯UV/Fenton试剂法对CODMn降解更有效，但UV/Fenton试剂法+活性炭联用制水成本较高，限制了其推广应用。
