（环境工程专业论文）ozonationbiological+treatment+of+dveing+and+phenolcontaining+wastewater.pdf

q 垫! 墅i q ! ：女趔q g i ! 型监i 地盟匹4 y i i 墼g 垫dp 堕n q ! ：q 咝堑匹赡旦幽型型；曼j 掘至左堂 a b s t r a c t 乃e p r e s e n tp a p e r d e a l sw i t ht w oi m p o r t a n tk i n d so f w a s t e w a t e r si n c l u d i n gd y e i n g a n dp h e n o l c o n t a i n i n gw a s t e w a t e r s d u et ot h ef a c tt h e ya r ef r e q u e n t l ya n di nh u g e q u a n t i t i e sp r o d u c e db yi n d u s t f i e st h r o u g ht h ee n t i r ew o r l d ，t h e yr e p r e s e n ti m m i n e n t t h r e a t sf o rt h ee c o s y s t e m ，t e r r e s t r i a ll i v e sa sw e l la sa q u a t i co n e s t h e ya r eo fg r e a t i n t e r e s t sf o re n v i r o n m e n t a l i s t sn o w a d a y ss i n c er e s e a r c h e sc a r lb ed o n ea b o u tt h e mi n o r d e rt oi m p r o v e0 1 1 1 e n v i r o n m e n th e r e w ep r e s e n tt h e m 谢t i ls t u d i e sd o n ea b o u t t h e m d y e i n gw a s t e w a t e ri so n ek i n do f w a s t e w a t e r sw i t l lh i 曲c o l o rc o n c e n 仃a t i o n a n d r e f r a c t o r yo r g a n i cw a s t e s a 丘e rb e i n gd i s c h a r g e di nw a t e r i tc a i ls e r i o u s l yh a r m n a t u r a ls c e n e r i e sa sw e l la sm a n yo t h e rt h i n g sb yp o l l u t a n t sd i s t o r t i o nt h r e a t e n i n g h u m a nh e a l t ha n d e c o s y s t e m w i d l 血cr a p l a a e v e l o p m e n to ft e x t i l ei n d u s t r i e s i ti s c r e a t i n gm o r ea n dm o r e s e r i o u se n v i r o n m e n t a ic o n c e m s w i t l li t s d e e p c o l o r c o n c e n t r a t i o n c o m p l i c a t e d s t r u c t u r e ，p l u si t sc o m p l i c a t e d c h a i n so f n i t r o g e n ，i tc a nu n d e r g oc o m m o n m e t h o d so f t r e a t m e n ts u c ha sp h y s i c o c h e m i c a la n d b i o l o g i c a lt r e a t m e n t b u ti ti sv e r vd i m c u l tt o r e a c hs a t i s f y i n gr e s u l t s h e r e ，i th a sa l s os t i m u l a t e d p e o p l e s a t t e n t i o nt o w a r d s i m p r o v e dt r e a t m e n tt e c h n i q u e so fd y e i n g w a s t e w a t e r p h e n o l i sf o u n dn a t u r a l l yi nd e c a y i n gd e a do r g a n i cm a t t e ri i k er o t t i n gv e g e t a b l e s a n di nc o a l i tw a sf i r s ti s o l a t e di n18 3 4f r o mc o a lt a ra n dt h i sr e m a i n e dt h em a i ns o u r c e o f p h a n o l u m i lt h ef i r s tw o r l dw a r ，p h e n o li saw e l l 一 k n o w ne n v i r o n m e n t a l p o l l u t a n t i th a sb e e nf o u n di nt h ew a s t e w a t e r so f m a n yi n d u s t r i a ip r o c e s s e s r e m o v a lo f p h e n o l f r o mw a s t e w a t e r ，t h e r e f o r e ，h a sb e e na m a j o re n v i r o n m e n t a lc o n c e r l l p h e n o l sa r ec o n s i d e r e da sp r i m a r i l yp o l l u t a n tc o m p o n e n t si nw a s t e w a t e rd u et o t h e i rh i 曲t o x i c i t y ，h i g h o x y g e nd e m a n d ( t h e o r e t i c a l l y ，2 4m g0 2m g 。p h e n 0 1 ) a n d l o w b i o d e g r a d a b i l i t yo v e r2 m g l _ jp h e n o lc o n c e n t r a t i o ni st o x i ct of i s ha n dc o n c e n t r a t i o n s b e t w e e n1 0 一a n d l 0 0m g l - r e s u l ti nd e a t ho f a q u a t i cl i r ew i t h i n9 6h b e i n gc o n s i d e r e da so n eo f 也eb e s to x i d a n t si nd r i n k i n gw a t e ra n dw a s t e w a t e r t r e a t m e n t sb y p r o d u c i n g l e s sh a r m f u l b y p r o d u c t s ，o z o n e h a sb e e nu s e d u n i q u e l ya n d i n c o m b i n a t i o nw i t ho t l l e rt r e a t m e n t p r o c e s s e ss u c h a s b i o l o g i c a l t r e a t m e n ti no u r e x p e r i m e n t s 0 x i d a t i o nw i t ho z o n eh a sp a r t i c u l a rp o i n t s ；h i g hc o s to f t h et r e a t m e n g i ng e n e r a li t i sn o tu s e ds o l e l yi nw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t s ，b u tf r e q u e n t l yc o m b i n e dw i t ho t h e r m e t h o d s ，a n dh o w t od ot h i sc o m b i n a t i o ni sv e r y i m p o r t a n t u s i n go z o n ei nt h e p r e t r e a t m e n tf o l l o w e db yb i o l o g i c a lt r e a t m e n to r f i r s tu s eb i o l o g i c a lt r e a t m e n tf o r c o l o rr e m o v i n gf o l l o w e db yo z o n a t i o nt o a l s or e m o v ec o l o rm a k ei tw o r t hf o r r e s e a r c h e s a c c o r d i n g t ot h ef o r m e rm e t h o d ，as m a l la m o u n to fo z o n ec a nb eu s e df o r o r g a n i cp o l l u t a n t sf o r m a t i o n ，a n di ti sp o s s i b l e t oi n c r e a s ei t sb i o l o g i c a la n dc h e m i c a l r e g e n e r a t i o n ，w i t ht h e s eo n e c a r lc o m p l e t e l yr e m o v ep o l l u t a n t sf r o mt h ee n v i r o n m e n t a c c o r d i n g t ot h el a t t e ro n e ，也er e m o v a lo f c o l o ri ss u c c e s s f o i no r d e rt od or e s e a r c h e s ( o ri n v e s t i g a t i o n ) o no t h e r c o m b i n e dm e t h o d s ，w ec a r r i e do u to z o n a t i o na n db i o l o g i c a l t r e a t m e n tc o m b i n a t i o nw i t hd i f f e r e n tt e c h n i q u e s i nt h ep r e s e n tp a d e r t h eu n i q u eu s eo fo z o n ea n di t sc o m b i n a f t o nw i t l lt h e b i o l o g i c a l t r e a t m e n tw e r e i n v e s t i g a t e d o n d y e i n g w a s t e w a t e ra n d p h e n o l c o n t a i n i n g - w a s t e w m e r w eu s e dt h eo z o n a t i o np r o c e s sb e f o r ea n da f t e rb i o l o g i c a l q 圣鲤型i q 望：垒趔垒g i 型监垒墅璺! 匹垒y ! i 篮塑垦p b 皇娶q l ：旦卫鱼班磐塑堑堡型烈逝、扛盍堂 t r e a t m e n ti nt h ed e g r a d a t i o n e x p e r i m e n to fd y e i n ga n dp h e n o l c o n t a i n i n gw a s t e w a t e r s a tl a b o r a t o r ys e a l eu n d e rc o n d i t i o n ss u c ha si n i t i a lc o n c e n t r a t i o n so f d y ea n dp h e n 0 1 t e m p e r a t u r e ，o z o n ef l o w ，p hv a l u e s ，a n do z o n a t i o nt i m e c o m p a r i s o nb e t w e e n e x p e r i m e n t a lr e s u l t s a n d 也e o r e t i c a lo n e sh a sb e e nr e a l i z e d e x p e r i m e n t a lr e s u l t s i n d i c a t e dt h a tt h eu s eo fo z o n a t i o ni nf i r s tp o s i t i o nd i dn o tc h a n g es i g n i f i c a n t l yt h e d y e i n gw a s t e w a t e r sb o d c o d u s i n go z o n a t i o na sl a s ts t e po f 血ep r o c e s sg a v e s a r i s f y i n gr e s u l t s g o o dr a t e so fc o d e rr e m o v a la n dc o l o rr e m o v a lw e r eo b t a i n e di nt h ec a s eo f d y e i n gw a s t e w a t e ra l l o w i n gar e u s eo f t r e a t e dw a t e r s c o n c e r n i n gt h ep h e n o l c o n t a i n i n gw a s t e w a t e r ，t h eu s eo fo z o n ea h c a do ft h e b i o l o g i c a lt r e a t m e n tg a v eb e s tr e s u l t st h a nt h er e v e r s ep r o c e s sa n dt 1 1 e u n i q u eu s eo f 0 2 0 n e t h ec o m b i n a t i o nw i t hu l t r a v i o l e tl i g h ta n do z o n ew a s i n v e s t i g a t e di nt h ec a s eo f d y e i n g w a s t e w a t e ra n dr e s u l t sw e r ee f f e c t i v e t h e p r e s e n tp a p e r i sd i v i d e di nt w op a r t s ；t h ef i r s tp a r t sd e a l sw i 也t h eo z o n a t i o n a n dt h eb i o l o g i c a lt r e a t m e n to f d y e i n gw a s t e w a t e ra n dt h es e c o n dw i t ht h eo z o n a t i o n a n dt h eb i o l o g i c a lt r e a t m e n to f p h e n o l - c o n t a i n i n gw a s t e w a t e r k e yw o r d s ：d y e p h e n o l ，o z o n a t i o n ，w a s t e w a t e rt r e a t m e n t a c t i v a t e d s l u d g e d e g r a d a t i o n 2 q 三q 塑! 垃盟：堕q ! 坌g i 垦! 监皇塑! 皿q i 鱼! 曼垫g 垫鱼卫b ! 丑q ! ：q 垒绝鲴鹳型婪堡塑丝 凿堑盔堂 摘要 染料和苯酚是工业废水中常见的成分，全世界范围内其产量巨大，所以排放 量也相当惊人。这种废水的大量存在日盏对生态系统，陆地生物和水生生物构成 威胁，所以它们吸引了人们的广泛关注，人们希望能够找到处理这些废水的有效 方法以提高环境质量。本文的主要目的就是来验证臭氧氧化技术对这些废水处理 的可行性和有效性。 染料废水是一种高色度不易降解的有机废水，直接排放到水体，不但影响自 然景观，而且将和其他污染物一起破坏环境，威胁人类健康，危害生态系统。随 着纺织工艺的飞速发展，染料产生的污染情况日益严重。由于较高的色度，复杂 的分子结构和含氮的键，普通的废水处理方法如物化和生物处理，并不能达 到一个较为满意的效果，于是吸引人们更多的目光，花更多的精力来寻找更为有 效的技术和方法。 在自然界中，腐烂的有机物如腐烂的蔬菜中以及煤炭中可发现苯酚。1 8 3 4 年第一次从煤焦油中提炼出来，到第一次世界大战前，都一直苯酚的主要来源。 苯酚是中常见的污染物，许多工业过程中都会产生苯酚废水，所以在考虑环境问 题时都要考虑到如何去除苯酚。由于其毒性和较高的需氧量( 平均每克苯酚需要 消耗2 4 克氧气) 以及难以生物降解，苯酚被认为是要优先考虑的污染物之一。 臭氧是中强氧化剂，其分子有三个氧原子组成，在氧化处理饮用水和废水的 时候，不会产生二次污染。臭氧可以单独使用，同时也可以和其他的处理单元相 结合，如在本研究中与生物处理结合。 臭氧氧化存在成本过高的缺点，单独使用臭氧完全处理废水就显得不现实， 所以经常和其他的方法结合起来，但如何组合却是个值得研究的问题。本研究中 臭氧与生物处理相结合就存在先后秩序的问题：臭氧氧化作为生物处理的预处 理，可以增加有机废水的可生物降解性：若臭氧作为生物降解后的深度处理工艺， 则可以保证去除废水的色度。前者，只要投加少量的臭氧就可以破坏大分子，从 而增加了废水的生物降解性，后续的生物处理可以达到一个非常高的去除效果： 而后者，色度的去除非常成功。 本文研究了单独臭氧和臭氧与其他方法结合的技术来处理染料和含苯酚的 废水，考察了臭氧前置和后置工艺处理染料和苯酚废水的各种因素影响：如污染 物的初始浓度，温度，臭氧流量，溶液的p h 值等。实验数据和理论数据进行了 对比。实验结果表明：处理染料废水时，臭氧前置工艺并没有明显提高废水的 b o d c o d 比值，臭氧后置工艺则达到了较为满意的效果。当回流已处理过的废 水后，却得到一个较高的c o d c r 和色度去除率。此外，还考察了u v 与臭氧的 联合工艺可以有效降解染料废水。 处理苯酚废水中，臭氧前置工艺取得的效果要远远好于臭氧后置以及单独臭 氧氧化。 关键词：染料苯酚，臭氧氧化，废水处理，活性污泥，降解 3 o z o n a t i o n - b i o l o ，g ，i c a lt r e a t m e n to f d y e i n ga n dp h e n o l - c o n t a i n i n gw a s t e w a t e r；魁 r 6 s u m e l ep r e s e n tm 6 m o i r e 廿a i l ed e u xc a t 6 9 0 r i e sd e a n xu s 6 e syc o m p r i sc e l l e sd e s i n d u s t r i e st e x t i l e sc o n t e n a n td e sc o l o r a n t se tc e l l e sc o n t e n a n td up h 6 n 0 1 d ua uf a i t q u e l l e ss o n tf r q u e m m e n t e te n g r a n d eq u a n t i t 6p r o d u i t e sp a r l e si n d u s t r i e saw a v e r sl e m o n d ee n t i e r ，e l l e sp r 4 s e m e n td e m i n e m e sm e n a c e sc o n t r en o t r ee n v i r o n n e m e n t ，l e s v i e st e r r e s t r e sa u s s ib i e nq u ec e l l e sa q u a t i q u e s d en o si o u r s e l l e ss o n td u ng r a n d i n t 6 r e to o u rl e se n v i r o r m e m e n t a l i s t e sa p a r t i rd um o m e n td e sr e c h e r c h e sp e u v e n te 打e f a i t e sa us u i e td e l l e s p o u rl a r n 6 1 i o r a f i o n d en o t r ee n v i r o n n e m e n t i c i r l o u s1 e s p r 6 s e n t o n sa v e cl e s & u d e s f a i t e sa p r o p o sd e l l e s l e se a u xc o n t e n a n td e sc o l o r a n t sc o n s t i t u e n tu n ec a t e g o r i ed e a u xu s 6 e sa v e c g r a n d ec o n c e n t r a t i o nd ec o u l e u r e td e sm a r l 6 r e so r g a n i q u e sd i 箍c i l e m e n td e g a d a b l e s u n ef o i sd e v e r s 6 e sd a n sl e se a u x ，e l l e sp e u v e ms e 7 r i e u s e m e n ta f f e c t e rl e sp a y s a g e s n a t u r e l se tb e a u c o u pd a u t r e sc h o s e sp a r1 e sd 6 f o r m a t i o n sd e sp o l l u a m sm e n a e a n t1 a s a n t 6h u m a i n ee tl 6 c o s y s t 6 m e a v e cl er a p i d ed 4 v e l o p p e m e n td e si n d u s t r i e st e x t i l e s e l l e sc r 6 e n td ep l u se np l u sd e p r o b l 6 m e se n v f f o n n e m e n t a u x a v e cl e u r sc o n c e n t r a t i o n 1 e u r ss t r u c t u r e sc o m p l i q u 6 e s e n p l u s1 e u r sc h a i n e sc o m p l i q u 6 e s d a z o t e e l l e sp e u v e n ts u b i rl e sm 6 也o d e sc o l n n u n e s d et r a i t e m e n tc o r f l n l el e st r a i t e m e n t s p h y s i c o - c h e r n i q u ee tb i o l o g i q u e m a i si l e s tt r 6 s d i 瓶c i l ed ep a r v e n i rad e sr 6 s u l t a t ss a t i s f a i s a n t s d el a e l l e sa a i r e n tl a t t e n t i o nd e s e n v i r o n n e m e n t a l i s t e sv e r sl e s t e c h n i q u e s a m 6 1 i o r 6 e sd et r a i t e m e n td e se a u x d i n d u s t r i e st e x t i l e s l e p h 6 n o le s tn a t u r e l l e m e n tt r o u v ed a n sl e sd 6 c e so r g a n i q u e sc o m m e l e sl d g u m e se n d 6 c o m p o s i t i o n d a n sl ec h a r b o n 1 1a t e x t r a i tp o u rl ap r e m i b r ef o i se n18 3 4d ub r a id e c h a r b o ne tt e e ie s tr e s t el ap r i n c i p a l es o u r c ed ep h 6 n o li u s q u al ap r e m i 6 r eg u e r r e m o n d i a l e l ep h 6 n o le s tb i e nc o n n uc o l n i t l ee t a n tu n p o l l u a me n v i r o r m e m e n t a l i la6 t 6 t r o u v ed a n sl e se a u xu s 6 e sd e b e a u c o u pd i n d u s t r i e s ap a n i rd el a 1 e v a 6 v e m e n td u p h 6 n o ld e c e se a u xu s e e se s td e v e n ul l n p r o b l 6 m ee n v i r o r m e m e n t a lm a j e u r l e sp h 6 n o l s s o n tc o n s i d 6 r 6 sc o m m el e sp r e m i b r e sc o m p o s a m e sd e sp 0 1 1 u a n t sd e se a m xu s 6 e sd u a l e u rh a u t et o x i c i t 6 ，l e u rg r a n d ed e m a n d ee 1 2o x y g e n e ( t h 6 0 r i q u e m e n t ，2 4 m g0 2m g - 1 p h e n 0 1 ) e tl e u rb a s s eb i o d e g r a d a b i l i t e a ud el ad e2 m g 卜1 1 ep h 白a 0 1e s tt o 五q u ea l l y p o l s s o n se tl e sc o n c e n t r a t i o n se n t r e 1o e t l0 0m g - 1p e u v e n tp r o v o q u e rl am o r td e s a 啦m a u xa q u a t i q u e se n 9 6h e u r e s e t a n tc o n s i d 6 r 6c o l r l n l ei t l nd e sm e i l l e u r so x y d a n t sd a n sl e st r a i t e m e n t sd e se a r x p o t 曲l e s e tl e se a u xu s d e se n p r o d u i s a n tm o i n s d ep r o d u i t si n t e r m 6 d i a i r e s ，1 o z o n ea6 t d u t i l i s 6u n i q u e m e n te te nc o m b i n a i s o na v e cd a u t r e sp r o c e s s u sd et r a i t e m e n tc o m m e 1 e t r a i t e m e n tb i o l o g i q u ed a n sn o se x p d f i e n c e s l o x y d a t i o na v e co z o n e ad e sp o i n t sp a r t i c u l i e r s ：1 et r 6 sh a u tc o f l td et r a i t e m e n t ，e n 9 6 n 6 r a l i ln e s t p a su t i l i s 6 s e u ld a n sl e ss t a t i o n sd et r a i t e m e n t ，m a i sf r 6 q u e m m e n t c o m b i n ea v e cd a u t r e sm 6 t h o d e se tc o m m e n tp r o c 6 d e rac e d ec o m b i n a i s o ne s tt r 6 s i r n p o r m n t u t i l i s e r1 o z o n ed a n sl ep r 6 - t r a i t e m e n t s u i v ip a rl et r a i t e m e n t b i o l o g i q u eo u u t i l i s e rl et r a i t e m e n tb i o l o g i q u ee np r e m i 6 r ep o s i t i o np o u rl e n l 6 v e m e n td ec o u l e u r s u i v ip a rl o z o n i s a t i o np o u ra u s s ie n l e v e rl ac o u l c u rv a l e n tl ec o f i tp o u rm e n e rd e s r e c h e r c h e s s e l o nl ap r e m i e r em 6 t h o d e 1 i l l ep e t i t eq u a n f i t 4d o z o n ep e u te _ r eu t i l i s 6 ep o u rl a f o r m a t i o nd e sp o l l u a n t so r g a n i q u e s ，e ti l e s tp o s s i b l ed a u g m e n t e rl e u rr 6 9 6 n r a t i o n b i o l o g i q u ee tc h i m i q u e a v e cc e c i ，o np e u tc o m p l 6 t e m e n te n l e v e rl e sp o l l u a n t sd e 1 e n v i r o n n e m e n t s e l o n1 ad e m i a r em 6 t h o d e 1 e n l s v e m e n td ec o u l c u re s te f f e c t i v e d a n sl i n t e n t i o nd e m e n e rd e si n v e s t i g a t i o n ss i l t d a u t r e sm 6 t h o d e sc o m b i n a t o i r e s ，n o u se x p 6 n m e n f i o n s 4 q 三q 丑趔坌丑：垒也! q g i 型监垦地匹越笪y i 鸳垫垒乜照丑q l = q 世! i 卫也g 鳖! i 型型!瑟堑盘堂 l e s t e c h n i q u e s d et r a i t e m e n tc o m b m a t o i r e sd e l o z o n i s a t i o ne td ut r a i t e m e n t b i o l o g i q u e d a n sl ep r d s e n tm d m o i r e ，l u t i l i s a t i o nu n i q u ed e1 o z o n ee ts ac o m b i n a i s o na v e ci e t r a i t e m e r i tb i o l o g i q u eo n td t de x p 6 r i m e n t e e ss u rl e se a u xp o l l u 6 e sd i n d u s t r i e st e x t i l e s e tc e l l e sc o n t e n a n td up h d n 0 1 n o u su t i l i s i o n sl ep r o c e s s u sd ei o z o n i s a t i o na v a n te ta p r 6 sl et r a i t e m e n tb i o l o g i q u e d a r t sl et r a i t e m e n td e sd e u xc a t d g o f i e sd e a u xu s d e sal d c h e l l ed ul a b o r a t o i r es o u s d i f f d r e n t e sc o n d i t i o n sc o r l l r r t el e sc o n c e n t r a t i o n si n i t i a l a s d e d y e ( c o l o r a n t ) 1 a t e m p d r a m r e 1 ed e b i td el o z o n e 1 ep h e t1 et e m p sd el o z o n i s a f i o n l ac o m p a r a i s o n e n t r e1 e sr d s u l t a t s e x p d r i m e n t a u x e t t h d o r i q u e s ad t dr d a l i s d e l e sr d s u l t a t s e x p d r i m e n t a u xo n ti n d i q u eq u ei u t i l i s a t i o nd e l o z o i l i s a t i o ne np r e m i 6 r ep o s i t i o nn a p a st r 4 sc h a n g e1 er a t i od b o d c od e se a h xu s d e sc o l o r d e s u t i l i s a n tl o z o n i s a t i o n c o l t l n l ed e r n i & e d r a p ed up r o c e s s u s n o u sa v o n s o b t e n ud e sr d s u l t a t ss a r i s f a i s a n t s l e sm e i l l e u r sr e n d e m e n t sd e n l e v e m e n td ed c o c re td ec o u l e u ro n td t do b t e n u s d a n sl ec a sd ut r a i t e m e n td e se a u xu s d e sc o l o r d e sp e r m e t t a n tj e u rr e c y c l a g e q t l a n ta u c a sd e se a u x 鉴e e sp n e n o l i q u e s ，i u t i h s a t i o nd el o z o n ea v a n t1 et r a i t e m e n tb i o l o g i q u ea d o n n em e i l l e u r sr d s u l t a t sc o m p a r e sac e u xd el u n i q u eu t i l i s a t i o nd el o z o n eo ud es o n u t i l i s a t i o na p r 6 s1 e 仃a i t e m e n tb i o l o g i q u e l ac o m b i n a i s o na v e cl e sr a y r o n su l t r a v i o l e t s a6 t ei n v e s t i g u ed a r t sl ec a d r ed u 扛a i t e m e n td e se a u xu s e e sd i n d u s t r i e st e x t i l e se tl e s r e s u l t a t so n td t dc o n c l u a n t s l e p r d s e n t m d m o i r ee s td i v i s ee nd e u xp a r t i e s ：l ap r e m i & et r a i t ea v e cl o z o n i s a t i o ne t l et r a i t e m e n tb i o l o g i q u ed e se a u xu s e e sd e si n d u s t r i e st e x t i l e se tl as e c o n d et r a i t e i - 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