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电催化氧化用于废水深度处理实验研究

作　者: 黄琳琳
导　师: 冯玉杰
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 电催化氧化 二维体系 三维体系 深度处理
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


国家“十一五”之后，难降解工业废水的达标排放是企业面临的一个重要问题，电催化氧化技术具有良好的处理难降解有机物的能力，得到了人们的广泛关注。本论文以海宁市某污水处理厂废水和富阳市某污水处理厂废水为主要研究对象，由于企业原有工艺不能使出水达标，实验中建立二维和三维体系对其进行深度处理，使处理后废水达到污（废）水综合排放标准中的一级标准，为实际废水的处理提供一定的理论基础数据。在建立电催化氧化体系时，首先对电极材料、制备方法和反应器的构型进行优化，结果表明：溶胶凝胶法制备的Ti\RuO2\SnO2制备的电极的电催化性能和寿命较好。采用CFD软件模拟不同的反应器构型，结果表明：升流式反应器在传质效果和速度分布较推流式均有提高。利用二维和三维电催化氧化反应器对富阳市某污水处理厂原有工艺出水进行实验研究，确定最佳的电流密度和降解时间，结果表明：当电流密度为5.0mA/cm2时，二维电催化体系在60min，三维电极体系在40min时能够达到出水标准，同时，对两体系的效能进行对比，在反应进行60min后，三维电极体系的能耗为28.3KWh，二维体系能耗为40.8KWh，电催化氧化反应器出水的气质分析结果表明：进水的水质以多碳的烯、醛和杂环的难降解物质等为主，出水中以短碳链的醛酮等为主。对海宁市某污水处理厂原有工艺出水进行二维和三维电催化氧化实验，确定各体系最佳的电流密度和降解时间，实验确定最佳的电流密度为7.5mA/cm2，降解时间分别为60min和40min。对两种体系的能耗进行对比分析，实验结果表明：三维体系的性能和能耗方面均优于二维体系。为了探讨三维体系优于二维体系的根本原因，使用羟基自由基的检测方法对三维体系的机理进行分析，结果表明：三维电极体系羟基自由基的产生量大于二维电极体系的100%左右，同时，在相同的外加电压下，三维电极体系内部的电位是大于二维电极体系内的电位。采用海宁某污水处理厂原有工艺出水进行连续流实验，研究并考察了不同水力停留时间和曝气量对处理效果的影响，结果表明：COD去除率和色度去除率随着水力停留时间增加而增加，实验得出的最适宜水力停留时间40min，曝气量为0.12m3/h。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-22
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  10-11
    1.1.1 课题背景  10
    1.1.2 研究的目的及意义  10-11
    1.1.3 课题来源  11
  1.2 电催化氧化法  11-17
    1.2.1 电催化氧化法原理  11-13
    1.2.2 电催化氧化特点  13-14
    1.2.3 电催化氧化技术研究进展  14-17
  1.3 三维电催化氧化技术  17-20
    1.3.1 三维电催化氧化反应器分类  17-18
    1.3.2 三维电催化氧化反应的原理  18
    1.3.3 三维电极体系在废水处理中的应用  18-20
  1.4 CFD 软件模拟三维电催化氧化反应器  20
  1.5 本论文研究内容  20-22
第2章 实验材料和实验方法  22-29
  2.1 实验材料与仪器  22-23
    2.1.1 实验材料  22
    2.1.2 实验仪器  22-23
  2.2 电催化氧化系统的构建  23-26
    2.2.1 电催化氧化电极  23
    2.2.2 反应器构型及连接方式  23-24
    2.2.3 目标污染物  24-25
    2.2.4 实验装置  25-26
  2.3 分析测试方法  26-27
    2.3.1 电极性能和稳定性分析方法  26
    2.3.2 污水出水指标测试方法  26-27
  2.4 技术路线  27-29
第3章 电催化氧化法处理富阳某污水处理厂废水的研究  29-47
  3.1 电催化氧化系统的选择  29-36
    3.1.1 阳极材料的选择  29-31
    3.1.2 电催化氧化反应器的选择  31-36
  3.2 二维电催化氧化法处理富阳某污水处理厂废水的实验研究  36-40
    3.2.1 电流密度对二维电极体系的影响  37-39
    3.2.2 降解时间对二维电极体系的影响  39-40
  3.3 三维电催化氧化体系对富阳某污水处理厂废水的实验研究  40-43
    3.3.1 电流密度对三维电极体系的影响  40-42
    3.3.2 降解时间对三维电极体系的影响  42-43
  3.4 二维和三维电极体系对富阳某污水处理厂废水的能耗比较  43-45
  3.5 本章小结  45-47
第4章 电化学氧化法处理海宁市某污水处理厂废水的研究  47-60
  4.1 二维电催化氧化体系对海宁某污水处理厂废水的实验研究  47-50
    4.1.1 电流密度对二维电极体系的影响  47-49
    4.1.2 降解时间对二维电极体系的影响  49-50
  4.2 三维电极体系对海宁市某污水处理厂废水的实验研究  50-54
    4.2.1 电流密度对三维电极体系的影响  50-52
    4.2.2 降解时间对三维电极体系的影响  52-54
  4.3 二维和三维电极体系对海宁某污水处理厂废水的能耗比较  54-56
  4.4 电催化氧化体系机理研究  56-59
    4.4.1 二维和三维电催化体系羟基自由基产生分布  56-57
    4.4.2 电催化反应器内电位分布  57-59
  4.5 本章小结  59-60
第5章 三维电催化氧化法处理海宁市某污水的连续性研究  60-64
  5.1 连续流三维电催化氧化的影响因素分析  60-63
    5.1.1 不同水力停留时间对海宁某污水处理厂废水处理效果的影响  60-61
    5.1.2 不同曝气量对海宁市某污水处理厂废水处理效果的影响  61-63
  5.2 本章小结  63-64
结论  64-65
参考文献  65-71
攻读硕士期间发表的论文及其它成果  71-73
致谢  73

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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