城市污水再生利用的深度處理新工藝原理

項(xiàng)目取得以下主要成果：(1) 制備了幾種新型的摻鈰及摻錳的類芬頓催化劑和臭氧氧化催化劑，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)性能表征。利用硼氫化鈉還原制備了Fe0/Ce0催化劑，通過添加還原性氧化石墨烯(RGO)，制備得到Fe0/Ce0-RGO，有效的降低了催化劑的團(tuán)聚。利用共沉淀法制備得到Fe3O4/Mn3O4，通過添加RGO，制備得到Fe3O4/Mn3O4?-RGO，電鏡觀察表明Fe3O4與Mn3O4均勻分布在RGO表面。利用同晶替代法制備了Ce0.1Fe0.9OOH，摻入金屬鈰不影響針鐵礦原本的晶體結(jié)構(gòu)；利用水熱法制備了納米Fe-KCC-1，具有較高的比表面積（464.56 m2/g）；采用共沉淀法制備了納米Fe3O4/MWCNTs復(fù)合物，擁有超順磁性；利用共沉淀法制備了納米Fe3O4-CeO2/MWCNTs復(fù)合物，長度粗細(xì)均勻，金屬氧化物均勻分散在碳納米管的表面。(2) 確定了多種因素，包括初始pH、污染物濃度、氧化劑濃度、溫度及催化劑用量等對藥物類化合物降解的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在酸性條件(pH=3)下，F(xiàn)e3O4/Mn3O4系列催化劑對污染物降解效率較高，且催化劑可重復(fù)利用；在中性條件下，F(xiàn)e0/Ce0系列催化劑對污染物降解效率較高，但催化劑穩(wěn)定性有待提高。污染物的降解符合一級動力學(xué)。催化臭氧氧化體系在一個廣泛的pH范圍內(nèi)均表現(xiàn)出良好的催化氧化效果。臭氧用量、催化劑用量和污染物的初始濃度對抗生素的降解都有一定的影響。(3) 探討了污染物的降解機(jī)理及催化劑的作用機(jī)理。通過添加自由基抑制劑，確定了類芬頓反應(yīng)和臭氧催化氧化過程中活性自由基的作用；通過對催化劑反應(yīng)前后的表征以及對污染物的降解中間產(chǎn)物分析，提出了污染物的可能降解途徑以及催化劑的作用機(jī)理。(4) 將類芬頓法、臭氧催化氧化分別與曝氣生物濾池相結(jié)合，對污水處理廠的二級出水進(jìn)行深度處理，結(jié)果表明，類芬頓氧化處理后可提高廢水的可生化性，但其生物毒性有所增加；后續(xù)曝氣生物濾池進(jìn)行處理，可有效降低廢水的生物毒性。Fe3O4-CeO2/MWCNTs–O3體系對城市二級出水中微量有機(jī)污染物有較好的去除效率，二級出水對抗生素類污染物在該體系下的降解影響不大；類芬頓氧化、催化臭氧氧化分別耦合生物曝氣濾池技術(shù)（BAF）組合工藝，可有效去除藥物類污染物、硝氮及DOC也有一定的去除。 2100433B

本項(xiàng)目擬研究污水再生利用的深度處理新技術(shù)，綜合去除城市污水二級處理出水中殘留的COD、N、P及微量/痕量有毒有機(jī)污染物，重點(diǎn)解決污水再生利用中存在的共性問題和關(guān)鍵科學(xué)問題。（1）研究類Fenton氧化技術(shù)、微米氣泡臭氧催化氧化技術(shù)及其高效催化劑，對城市污水二級處理出水進(jìn)行預(yù)處理，改善廢水的可生化性并去除殘留的部分有毒有機(jī)污染物，這是廢水深度處理需要考慮的首要問題。（2）研究新型曝氣生物濾池（BAF）綜合去除有機(jī)污染物、N和P的機(jī)制。開發(fā)新型填料、引入反硝化聚磷微生物及其他高效微生物，探討B(tài)AF在低有機(jī)負(fù)荷、貧營養(yǎng)條件下生物膜的形成機(jī)制、微生物學(xué)特性及污染物去除機(jī)制，深入探討曝氣生物濾池的微生物代謝產(chǎn)物問題。（3）探討高級氧化與生物處理組合技術(shù)的最佳結(jié)合點(diǎn)及其耦合作用機(jī)理，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，降低處理成本，這是深度處理技術(shù)實(shí)用化的關(guān)鍵問題。本項(xiàng)目研究成果將為開發(fā)城市污水再生利用的深度處理新工藝提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

城市污水再生利用分類冷卻用水

直流式、循環(huán)式

城市污水再生利用分類洗滌用水

沖渣、沖灰、消煙除塵、清洗

城市污水再生利用分類鍋爐用水

中壓、低壓鍋爐

城市污水再生利用分類工藝用水

溶料、水浴、蒸煮、漂洗、水力開采、水力輸送、增濕、

稀釋、攪拌、選礦、油田回注

城市污水再生利用分類產(chǎn)品用水

漿料、化工制劑、涂料

城市污水再生利用分類景觀環(huán)境用水

娛樂性景觀河道、景觀湖泊及水景

城市污水再生利用分類觀賞性用水

觀賞性景觀河道、景觀湖泊及水景

城市污水再生利用分類濕地環(huán)境用水

恢復(fù)自然濕地、營造人工濕地