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1、摘 要针对传统的再生纸废水处理方法一次性投资高、管理难度大、处理效果不理想的问题，本研究将超声波技术与催化内电解工艺相结合，并用于实际再生纸废水的降解预处理。通过对废水COD和色度去除率两项实验指标的考察，探讨了铁-沸石比、铁-铜比、初始pH值、反应时间、超声功率等因素水平对超声-催化内电解耦合反应的影响。同时还进行了超声强化催化内电解法与单独催化内电解法处理再生纸废水的对比实验，最后在已得出的最佳影响条件下，进行该耦合体系的循环小试试验，讨论了该试验方案的可行性。研究结果表明，超声-催化内电解法能够达到并优于单独催化内电解法对再生纸废水的处理效果。各因素对超声-催化内电解耦合反应的影响按大小
2、次序来说是反应时间 初始pH值 铁-铜质量比 超声功率 铁-沸石质量比。最佳反应条件为铁-铜-沸石比3:1:1、初始pH值4.0、超声功率200W、曝气量为0.4L/min、反应时间90 mins。在最佳反应条件下COD去除率达到64%以上，色度去除率达74%以上。循环小试试验确定超声-催化内电解出水的最佳回流比为50%，经两次循环后，不同反应时间下废水的COD去除率都稳定在52%63%，色度去除率最高可达92%。实验证明，超声协同催化内电解法处理再生纸废水具有可行性。该耦合工艺的设备结构简单、能耗低、操作简便，应用潜力巨大，市场前景十分广阔。关键词：超声，催化内电解，再生纸废水ABSTRAC
3、TDue to the problem of the conventional method of recycled paper-making wastewater treatment with high one-time investment, difficult management and unsatisfactory results, the study combines ultrasonic technology with catalyzed internal electrolysis technology and uses the combination as pretreatme
4、nt to degrade the actually recycled paper-making wastewater. Through inspecting the two indicators of COD removal and color removal, the impact of factors and levels such as iron-zeolite proportion, iron-copper proportion, initial pH, reaction time, ultrasonic power on the us- catalyzed internal ele
5、ctrolysis coupled reaction is investigated. Meanwhile, the comparative experiments between us-catalyzed internal electrolysis and individually catalyzed internal electrolysis are also tested. Finally, we discuss the feasibility of the program by conducting circulation pilot test under the optimum co
6、nditions. The results showed that the treatment effect of us-catalyzed internal electrolysis can achieve even be superior to that of individually catalyzed internal electrolysis. The impact of various factors on the coupled reaction according to the order is the reaction time, initial pH, the ratio
7、of iron to copper, ultrasonic power and the ratio of iron to zeolite. The optimum condition for the ratio of iron - copper - zeolite is 3:1:1; for the initial pH is 4.0; for ultrasonic power is 200 W; for aeration capacity is 0.4 L / min and for the reaction time is 90 mins. Under the optimum condit
8、ions COD removal rate is above 64% and color removal rate is above 74%. The best refluent ratio of the circulation is 50%. After twice recycles, the COD removal rates under different reaction times are all stable at 52% 63%, while the highest color removal rate is up to 92%.The experiments show that
9、 the technology that catalyzed internal electrolysis is coordinated by ultrasound is feasible. The coupled process has the advantage of simple equipment, low energy consumption and simple operation. Its application is greatly potential, and the market prospects are very broad.KEY WORDS: ultrasound,
10、catalyzed internal electrolysis, recycled paper-making wastewater.目 录摘 要1ABSTRACT2前 言5第1章 概述61.1 再生纸废水的处理技术现状61.1.1 再生纸废水的特性61.1.2 再生纸废水处理技术现状71.2 催化铁内电解法71.2.1 催化铁内电解法处理废水的原理71.2.2 催化铁内电解法污水处理技术的研究现状81.2.3 催化内电解法的影响因素91.3 超声波降解废水的机理及其在废水处理中的应用111.3.1 超声波处理废水的原理111.3.2 超声波与其它技术的联用111.4 研究背景、提出及研究内容1
11、21.4.1 课题研究背景和提出121.4.2 课题的研究内容131.4.3 特色及创新13第2章 实验设计与研究方法142.1 实验仪器和方法142.1.1 实验材料及仪器142.1.2 实验方法142.2 实验分析测试项目及分析方法172.2.1 实验分析测试项目172.2.2 分析方法18第3章 实验结果与讨论193.1 超声-催化内电解耦合联用处理再生纸废水的实验研究193.1.1 正交实验与结果讨论193.1.2 单因素影响实验203.2 超声-催化内电解法与单独催化内电解法处理效果对比273.2.1 超声-催化内电解法与单独催化内电解处理再生纸废水的实验273.2.2 结果讨论29
12、3.3 超声-催化内电解法处理再生纸废水的循环小试试验293.3.1 超声-催化内电解循环试验流程的确定293.3.2 循环回流比的确定303.3.3 试验结果与讨论313.4 本章小结32第4章 催化内电解反应器的设计344.1 催化内电解反应装置模型的建立344.2 催化内电解反应器各参数的设计计算344.3 反应区筒体354.4 反应器配水、配气及排水354.5反应器总装图36结论与建议37附录1 实验数据38附录2 反应器总装图43附录3 反应器实物图44参考文献45致 谢46前 言由于废纸再生造纸能有效地利用资源、保护生态环境,因而越来越受到人们的重视。然而废纸再生造纸的过程会产生大
13、量含有细微纤维油墨、树脂、色料、化学药品和机械杂质等污染物的废水。与直接利用植物纤维制浆的工艺相比,废纸再生造纸废水的污染负荷相对较轻,但仍远远超过排放标准,若不加处理而直接排放,将对环境带来污染和危害。催化内电解工艺作为一种预处理工艺已在各种企业回用水处理中收到良好的效果。它在很大程度上提高了废水的可生化性，为废水的进一步生化处理创造了条件。另外，该工艺的使用寿命长、成本低廉且操作维护方便，因其使用废铁屑和铜屑为原料，不需消耗电力资源，故还具有“以废治废”的特点。但是，单独使用内电解法处理有机物污染物时，反应物易在电极上形成聚合物层，改变电极表面的性质，从而影响降解效率。利用超声波降解水中的
14、化学污染物，尤其是难降解的有机污染物，是近年发展起来的一项新型水处理技术。当超声与其它技术协同处理废水时，超声波产生的空化效应、机械效应以及自由基效应可以起到辅助强化作用，提高去除效率。因此，本实验拟将催化内电解系统与超声波辐射耦合联用，以期研究一种可行高效的再生纸废水预处理方法，为造纸废水的处理提供一条新的思路。第1章 概述1.1 再生纸废水的处理技术现状1.1.1 再生纸废水的特性废纸再生造纸工艺可分为制浆和抄纸两大部分。在制浆部分的除渣、洗浆、漂洗等过程中，产生大量的洗涤废水。根据废纸来源和生产工艺的差别，洗涤废水的特性有所不同，其污染物含量大致为：COD 6002400 mg/ L，B
15、OD5 125585mg/ L，SS 6502400 mg/ L，色度450900倍，外观呈黑灰色。洗涤废水量为100200 t/ t纸；与通常的抄纸工艺一样，在废纸再生造纸的抄纸部分，也产生含有纤维、填料和化学药品的“白水”。对该废水常采用气浮法进行处理,回收纤维和填料，并使处理后的“白水”得以循环使用。在我国，“白水”处理技术已趋成熟。由此可知，废纸再生造纸的废水主要来源于制浆部分的洗涤废水。该废水不仅SS 含量高、色度大，而且还含有大量成分复杂的COD物质。这些COD物质由可溶性的浆料、化学添加剂及不溶的纤维等有机物组成。在可溶性的COD成分中，基本由分子量低于1000的低分子量组分(如废纸浆料中的可溶物)和分子量高达10万以上的高分子量组分(如化学药品、树脂等)构成，分子量居中的组分甚少。由于废纸造纸废水中COD组分间的分子量差异较大，采用单一的处理方法只能去除其中一部分COD物质，难以取得满意的效果，所以必须采用综合处理技术1。1.1.2 再生纸废水处理技术现状目前，废纸造纸废水一般采用一级物化预处理和二级生化处理
