臭氧化处理炼油厂反渗透浓水及·OH生成影响因素的研究

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反渗透(RO)技术因其高效、简便等优点,在炼油厂中水回用系统中得到广泛应用。但RO技术一般控制淡水回收率75%左右,剩余约25%的浓缩水(简称RO浓水)达不到排放标准。RO浓水含有难(非)生化降解物质、少量阻垢剂和杀菌剂等,含盐量较高,具有可生化性差、处理难度大、处理成本高的特点。因此,到目前为止国内外炼油厂污水深度处理装置几乎均未配备有效的RO浓水处理设施,可见RO浓水处理已成为制约炼油厂实现污水零排放的关键。臭氧具有很强的氧化能力,臭氧高级氧化技术,如O3/H2O2、UV/O3、超声/O3、催化/O3等,均能产生氧化性更强的羟基自由基(·OH),因此臭氧直接氧化和臭氧高级氧化技术被广泛用于难降解、有毒物质的降解研究。高级氧化技术的核心是产生尽可能多的·OH,因此·OH产生的影响因素受到了人们的广泛关注。臭氧在水中的氧化过程是传质与化学反应同时进行的过程,由于臭氧在水中的溶解度较小,因此臭氧从气相向液相的传质是影响臭氧利用率的主要因素,微气泡曝气能强化臭氧传质,提高臭氧的利用率,因此本研究采用微气泡曝气臭氧氧化处理RO浓水,并对臭氧氧化体系中的·OH生产影响因素进行了考察,结果如下:(1)采用GC-MS对某炼油厂污水处理车间的RO浓水进行水质分析,结果表明,RO浓水中的主要有机物是芳香族化合物、酚类、酯类化合物以及少量环烷烃;(2)设计安装了一套采用溶气泵产生微气泡的臭氧氧化处理RO浓水实验装置,确定了装置最佳运行条件。在溶气泵进口真空度为0.025MPa、溶气泵出口压力为0.18MPa、液气体积比为10条件下装置能够产生大量微气泡,并且运行稳定。(3)采用微气泡曝气O3/H2O2氧化RO浓水,考察了气体中臭氧浓度、H2O2/O3初始摩尔比、pH及温度对O3/H2O2处理RO浓水效果的影响,并对处理效能及稳定性进行了考察。随着臭氧浓度的增加,COD的去除率基本呈线性增加;H2O2/O3初始摩尔比为00.8时,COD的去除率先增加后下降,H2O2/O3初始摩尔比为0.5时COD去除率最大,此时RO浓水的处理效果要优于单独臭氧氧化;pH从6.84增加到10.03,COD去除率先增大后下降,pH为9.01时COD去除率最大;在1428℃范围内,温度低时,升高温度对COD去除率影响较大,温度较高时,升高温度对COD去除率影响较小。在H2O2/O3初始摩尔比为0.5、溶液pH为89、臭氧浓度为80100mg/L、温度为1028℃条件下,对COD为90140mg/L的RO浓水进行稳定性实验,出水COD维持在39.949.9mg/L;去除1g COD消耗1.43.3g O3,消耗O3与H2O2的总氧量为2.24.4g。经O3/H2O2氧化处理后,RO浓水的可生化性仍然很差。(4)考察了pH对单独臭氧氧化RO浓水的影响,并与O3/H2O2氧化的效果进行了比较。随着pH从6.30增加到11.01,臭氧氧化RO浓水的COD去除率先增大后下降,pH为8.55时COD去除率最大,为43.7%;O3/H2O2工艺降解RO浓水的效果优于单独臭氧氧化,反应6h后,RO浓水COD的去除率分别为58.4%和43.7%。(5)以水杨酸(SA)作为捕捉剂,通过高效液相色谱检测SA臭氧化产物的产生量,考察了·OH的生成影响因素。在pH为210时,随着pH的升高,·OH的生成量先增大后减少,在pH为6时·OH的生成量最多;·OH的生成量随着SA捕捉剂浓度的升高逐渐增大,但增长趋势逐渐平缓,当SA浓度达到6mmol/L时·OH的捕获量达到最大值;·OH的捕获量随着反应时间的延长呈现先增大后减小的趋势。
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