1、催化濕式氧化法處理餐廚廢水的研究：姓 名：瞿志勇院 系：化學(xué)與環(huán)境工程系專 業(yè)：環(huán)境工程指導(dǎo)老師：徐 玲 講師時(shí) 間：2011年6月7日論文結(jié)構(gòu)3結(jié)合現(xiàn)有研究餐廚廢水情況確定論文的研究方向13論文研究的實(shí)驗(yàn)材料和方法23論文研究的結(jié)果和討論33通過(guò)論文研究得出的結(jié)論4 一、結(jié)合餐廚廢水現(xiàn)有情況確定本論文的研 究方向 餐廚廢水的來(lái)源、特點(diǎn)與危害 餐廚廢水是由賓館、飯店、餐館和機(jī)關(guān)、院校、企事業(yè)單品加工、餐飲服、單位供餐等活動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的，餐廚廢水成分極其復(fù)雜,與其他垃圾相比，具有含水量、有機(jī)物含量、油脂含量及鹽分含量高，營(yíng)養(yǎng)元素豐富等特點(diǎn)，具有很大的回收利用價(jià)值。未經(jīng)處理的餐廚垃圾所含水分中的C

2、ODcr 在50000 mg/ L 左右, 含有大量的懸浮物, 直接排放污染地表水,產(chǎn)生的氣味污染環(huán)境。未經(jīng)處理的餐廚廢水被用于飼養(yǎng)泔水豬、泔水鴨等,人食用后容易被傳染疾病嚴(yán)重危害人體健康。國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局在2006年10月給天津市環(huán)保局關(guān)于餐飲行業(yè)產(chǎn)生的廢棄食用油脂是否屬于生活垃圾的復(fù)函中也明確了這一點(diǎn): 賓館、飯店、企(事)業(yè)單位食堂等餐飲行業(yè)的活動(dòng)屬于為日常生活提供服務(wù)的活動(dòng), 其產(chǎn)生的餐廚垃圾，包括廢棄食用油脂屬于生活垃圾范疇；其處理必須符合環(huán)境保護(hù)有關(guān)要求,防止對(duì)環(huán)境的污染。1.2 催化濕式氧化法研究的進(jìn)展1.2.1 催化濕式氧化技術(shù)發(fā)展的歷程 催化濕式氧化法是20世紀(jì)80年代國(guó)際上

3、發(fā)展起來(lái)的一種治理廢水的新技術(shù)。是在傳統(tǒng)的濕式空氣氧化技術(shù)(WAO)發(fā)展而來(lái)的。WAO是從50年代發(fā)展起來(lái)的一種適應(yīng)于處理高濃度、有毒、有害、生物難降解廢水的高級(jí)氧化技術(shù)，是在高溫高壓下以氧氣為催化劑，將有機(jī)物分解為CO2和H2O等無(wú)機(jī)物和小分子有機(jī)物的化學(xué)過(guò)程1.2.2 催化濕式氧化催化劑的研究進(jìn)展 均相催化氧化是以分子或離子水平，在高溫高壓下對(duì)水中有機(jī)物氧化反應(yīng)起催化作用的，催化劑與廢水是混溶的，為了避免催化劑流失所造成的經(jīng)濟(jì)損失及對(duì)環(huán)境的二次污染，需進(jìn)行后繼處理以便從出水中回收催化劑，這樣的流程較為復(fù)雜，也提高了廢水處理成本。使用非均相催化劑時(shí)，催化劑以固態(tài)存在，催化劑與廢水的分離比較簡(jiǎn)

4、單，可使處理流程大為簡(jiǎn)化。因此，通過(guò)反復(fù)查閱文獻(xiàn)及結(jié)合實(shí)驗(yàn)試劑的實(shí)際，本實(shí)驗(yàn)采用氧化銅作催化劑。 生化法：生化法主要有活性污泥法及生物膜法。典型的活性污泥法有SBR法，磁粉強(qiáng)化活性污泥法，缺氧-好氧法。生物膜法主要有廢水-膜反應(yīng)器，膜-好氧組合，膜生物反應(yīng)組合工藝厭氧膜床等反應(yīng)器。 物化法：物化學(xué)法有斜管沉淀與混凝氣浮法、絮凝法、水解-微濾法、鐵-碳絮凝床法、混凝法、破乳法及粗粒化法等方法。 電化學(xué)法：電化學(xué)法主要有電凝聚法、電凝聚氣浮法、脈沖電絮凝法、微電解-電解法及脈沖電解處理法等工藝。1.3 現(xiàn)有餐廚廢水的處理方法總量應(yīng)求畢業(yè)生 1.4 催化濕式氧化法的影響因素 影響CWAO處理餐廚廢水

5、的主要因素有溫度、催化劑的投加量和進(jìn)水pH值等因素。溫度是CWAO反應(yīng)中非常重要的因素，在正常的范圍內(nèi)，氧化速率隨反應(yīng)溫度單調(diào)遞增，但不能一味的提高溫度，溫度越高，反應(yīng)的壓力也就越高，動(dòng)力耗能也就越大，并且由此產(chǎn)生的高壓對(duì)反應(yīng)器的耐溫、耐壓性能要求越高。pH值對(duì)氧化效果有一定的影響，pH直接影響廢水中物質(zhì)的存在形態(tài)從而影響反應(yīng)的效果。因此，首先考慮進(jìn)水的pH對(duì)去除率的影響，其次要考慮低pH對(duì)材料的腐蝕性和低pH易使催化劑活性組分的溶出和流失，造成二次污染。同時(shí)反應(yīng)時(shí)間、壓力、攪拌強(qiáng)度等對(duì)CWAO反應(yīng)過(guò)程都有一定的影響。在CWAO實(shí)驗(yàn)時(shí)這些工藝條件也需考察。1.5 本論文研究的主要內(nèi)容 催化劑C

6、uO催化濕式氧化餐廚廢水研究主要包括各反應(yīng)條件的優(yōu)選與確定，如 pH 值、溫度、反應(yīng)時(shí)間、催化劑CuO投加量等；通過(guò)檢測(cè)廢水處理前后COD的變化，即用COD的去除率探求餐廚廢水種類(lèi)與催化劑投加量的處理關(guān)系，以及反應(yīng)條件與反應(yīng)過(guò)程的控制等多種因素對(duì)處理結(jié)果的影響，并通過(guò)污染物質(zhì)的形態(tài)與廢水可生化性的提高，摸索出該法的理論與實(shí)踐的可行性。二、論文研究的實(shí)驗(yàn)材料和方法2.1 實(shí)驗(yàn)儀器 本實(shí)驗(yàn)裝置采用永磁旋高壓釜的反應(yīng)裝置 、化學(xué)耗氧量測(cè)定儀、恒溫加熱磁力攪拌器、PHS-3C型精密pH計(jì)2.2 廢水樣的采集與預(yù)處理餐廚廢水COD的測(cè)定三、論文研究的結(jié)果和討論 當(dāng)在不加催化劑、溫度T=200、進(jìn)水的條件

7、下，反應(yīng)時(shí)間t=10min時(shí)，COD去除率很低，去除率不到10%，而隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，COD去除率提高很明顯，反應(yīng)時(shí)間t=1025min的區(qū)間內(nèi)，去除率隨反應(yīng)時(shí)間的變化率為101%，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間在2535min的區(qū)間內(nèi)，COD去除率的變化不明顯，去除率隨反應(yīng)時(shí)間的變化率僅為2%，因此，反應(yīng)時(shí)間t=25min，去除率很高，隨著時(shí)間的增加，去除率有所提高，但去除率不明顯，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，反應(yīng)所消耗的能量也會(huì)相應(yīng)的增加，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，故取最佳反應(yīng)時(shí)間為25min。反應(yīng)時(shí)間COD去除率的影響 示。3.2 催化劑CuO投加量對(duì)COD去除率的影響 當(dāng)在溫度為200、反應(yīng)時(shí)間為25min的條件下，催化

8、劑CuO投加后相比于未投加前，COD去除率明顯增加，催化劑CuO投加量在0.8 g/L的區(qū)間內(nèi)，COD的去處效率增加明顯，COD去除率從37.2%增加到68.6%，COD去除率隨催化劑CuO投加量的變化率為，催化劑CuO投加量在1.0 g/L區(qū)間內(nèi)，COD的去處效率增加不明顯，COD去除率隨催化劑CuO投加量的變化率僅為，當(dāng)催化劑CuO投加量濃度為1.0 g/L時(shí)，COD的去處效率最好，可達(dá)到69.5%。當(dāng)催化劑CuO投加量濃度大于1.0 g/L時(shí)，去除效率開(kāi)始下降，當(dāng)催化劑CuO投加量濃度為時(shí)，COD去除率下降到69.1%，結(jié)合COD去除率與催化劑CuO投加量的變化關(guān)系，故取催化劑CuO投加

9、量為1.0 g/L為最佳投加量。3.3 pH值對(duì)COD去除率的影響 反應(yīng)溫度200、催化劑CuO投加量1.0 g/L條件下反應(yīng)，測(cè)定處理后各組餐廚廢水的COD值。據(jù)上圖可知，當(dāng)在反應(yīng)溫度200、反應(yīng)時(shí)間25min、催化劑CuO投加量濃度為/ L的條件下，隨著進(jìn)水pH值的增大，COD去除率隨pH值的升高大致呈現(xiàn)出先增大，再減小的趨勢(shì)。pH值為的區(qū)間內(nèi)，COD去除率增加明顯，COD去除率隨pH的變化率為，pH值為的區(qū)間內(nèi)，COD去除率變化不明顯，變化率幾乎為零，COD的去處效率最好。最高去除率達(dá)到78.2%，當(dāng)pH值為的區(qū)間內(nèi)，COD去除率隨pH值的增大而下降，當(dāng)pH為時(shí)，COD去除率降至60.8

10、%，從上圖可以看出，在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的條件下，COD去除率均很低，這是由于催化劑的變性失活，催化劑大量損失，廢水中的物質(zhì)形態(tài)發(fā)生急劇變化等緣故，故取最佳pH值為。 3.4 反應(yīng)溫度對(duì)COD去除率的影響催化劑CuO的投加量濃度為、pH值為、反應(yīng)時(shí)間為25min的條件下。COD的去除率跟反應(yīng)溫度呈正相關(guān)關(guān)系，溫度越高，去除率越大高。當(dāng)反應(yīng)溫度t=140200區(qū)間內(nèi)，COD去除率增加明顯，COD去除率隨溫度的變化率為，溫度平均每升高10，COD去除率增加7.5%，變化效果明顯，但當(dāng)溫度超過(guò)200時(shí)，溫度對(duì)COD的去除率的影響不是很明顯。COD去除率幾乎沒(méi)有增加，當(dāng)反應(yīng)溫度t=220和240時(shí)，COD去除

11、率分別為87.6%和88%而隨著溫度的增加，對(duì)反應(yīng)設(shè)備的要求越高，消耗的能量也越大，綜合各方面的考慮，當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到200時(shí)，COD的去除率已達(dá)到86.3%，因此反應(yīng)溫度為200最佳的反應(yīng)溫度。3.5 餐除廢水處理的后續(xù)工作1、處理后催化劑CuO的去除 處理后剩余催化劑CuO部分呈固體狀態(tài)，結(jié)合國(guó)內(nèi)工業(yè)上一般采用中和沉淀的方法去除工業(yè)廢水中的銅離子，在對(duì)廢水中的酸、堿進(jìn)行中和的同時(shí)，銅離子形成氫氧化銅沉淀下來(lái)，然后固液分離，去除沉淀，處理后出水的Cu2+的質(zhì)量濃度低于2.0mg/L,符合國(guó)家污水綜合排放三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996），不構(gòu)成二次污染。2、降低處理后餐廚廢水中COD的后續(xù)工藝

12、 催化濕式氧化處理后的餐廚廢水,經(jīng)測(cè)定出水COD的值約為2358mg/L，不能達(dá)到國(guó)家污水綜合排放（GB8978-1996）三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（COD值500mg/L）,故在排出前應(yīng)做進(jìn)一步的處理。目前國(guó)際上普遍采用生物方法降低污水中的COD，對(duì)于催化濕式氧化處理后的餐廚廢水需經(jīng)生物接觸氧化池工藝來(lái)降低COD的值，以此達(dá)到國(guó)家污水綜合排放三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。四、通過(guò)論文研究得出的結(jié)論 本研究主要針對(duì)催化濕式氧化法處理餐廚廢水，通過(guò)用COD變化率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究CWAO技術(shù)在處理餐廚廢水中的應(yīng)用，結(jié)果表明：在采用CuO作為催化劑時(shí)有一下幾點(diǎn)結(jié)論。 （1）隨著溫度、催化劑用量增加，餐廚廢水 COD 的去除率均呈現(xiàn)上

13、升趨勢(shì)，其中溫度和催化劑用量的影響更為明顯。在高溫狀態(tài)（200240）下，壓力對(duì)催化反應(yīng)的影響并不顯著，因?yàn)榧涌旆磻?yīng)速率的貢獻(xiàn)主要來(lái)自于溫度的增加。隨著反應(yīng)液濃度的增加，有機(jī)質(zhì)的降解的反應(yīng)速率增加，而有機(jī)質(zhì)的去除率降低；隨著初始 pH 值的增加，在其他影響因素最佳的條件下，COD的去除率呈現(xiàn)出先逐漸增加、到達(dá)峰值后逐漸減小的總趨勢(shì)。 （2）在反應(yīng)時(shí)間t=25min、反應(yīng)溫度T= 200、催化劑CuO濃度為 、pH為的條件下，利用催化濕式氧化法處理餐廚廢水液，出水COD去除率基本達(dá)到了預(yù)期的效果，表明催化濕式氧化法可以有效地處理餐廚廢水中的有機(jī)污染物。四、通過(guò)論文研究得出的結(jié)論 （3）隨著溫度的升高，反應(yīng)速率越大，對(duì)設(shè)備的要求也就越高，處理成本也相應(yīng)提高。因此不能一味的考慮反應(yīng)速率，而忽視經(jīng)濟(jì)因素的影響，綜合各種因素，選擇最優(yōu)的反應(yīng)溫度，達(dá)到效益最佳。 （4）實(shí)驗(yàn)處理后的餐廚廢水呈灰褐色，且隨著溫度的增加，去除率的增加，顏色深度也增加。 通過(guò)對(duì)此論文課題