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1、姓姓姓姓 名：瞿志勇名：瞿志勇名：瞿志勇名：瞿志勇院院院院 系：化学与环境工程系系：化学与环境工程系系：化学与环境工程系系：化学与环境工程系专专专专 业：环境工程业：环境工程业：环境工程业：环境工程指导老师：徐指导老师：徐指导老师：徐指导老师：徐 玲玲玲玲 讲师讲师讲师讲师时时时时 间：间：间：间：2011201120112011年年年年6 6 6 6月月月月7 7 7 7日日日日论文结构论文结构3结合现有研究餐厨废水情况确定论文的研究方向结合现有研究餐厨废水情况确定论文的研究方向1 13论文研究的实验材料和方法论文研究的实验材料和方法2 23论文研究的结果和讨论论文研究的结果和讨论3 33通
2、过论文研究得出的结论通过论文研究得出的结论4 4 一、结合餐厨废水现有情况确定本论文的研结合餐厨废水现有情况确定本论文的研 究方向究方向 1.1 1.1 餐厨废水的来源、特点与危害餐厨废水的来源、特点与危害 餐厨废水是由宾馆、饭店、餐馆和机关、院校、企事业单品加工、餐饮服、单位供餐等活动过程中产生的，餐厨废水成分极其复杂,与其他垃圾相比，具有含水量、有机物含量、油脂含量及盐分含量高，营养元素丰富等特点，具有很大的回收利用价值。未经处理的餐厨垃圾所含水分中的CODcr 在50000 mg/ L 左右, 含有大量的悬浮物, 直接排放污染地表水,产生的气味污染环境。未经处理的餐厨废水被用于饲养泔水猪
3、、泔水鸭等,人食用后容易被传染疾病严重危害人体健康。国家环境保护总局在2006年10月给天津市环保局关于餐饮行业产生的废弃食用油脂是否属于生活垃圾的复函中也明确了这一点: 宾馆、饭店、企(事)业单位食堂等餐饮行业的活动属于为日常生活提供服务的活动, 其产生的餐厨垃圾，包括废弃食用油脂属于生活垃圾范畴；其处理必须符合环境保护有关要求,防止对环境的污染。1.2 1.2 催化湿式氧化法研究的进展催化湿式氧化法研究的进展1.2.1 1.2.1 催化湿式氧化技术发展的历程催化湿式氧化技术发展的历程 催化湿式氧化法是20世纪80年代国际上发展起来的一种治理废水的新技术。是在传统的湿式空气氧化技术(WAO)
4、发展而来的。WAO是从50年代发展起来的一种适应于处理高浓度、有毒、有害、生物高浓度、有毒、有害、生物难降解废水难降解废水的高级氧化技术，是在高温高压下以氧气为催化剂，将有机物分解为CO2和H2O等无机物和小分子有机物的化学过程1.2.2 1.2.2 催化湿式氧化催化剂的研究进展催化湿式氧化催化剂的研究进展 均相催化氧化是以分子或离子水平，在高温高压下对水中有机物氧化反应起催化作用的，催化剂与废水是混溶的，为了避免催化剂流失所造成的经济损失及对环境的二次污染，需进行后继处理以便从出水中回收催化剂，这样的流程较为复杂，也提高了废水处理成本。使用非均相催化剂时，催化剂以固态存在，催化剂与废水的分离
5、比较简单，可使处理流程大为简化。因此，通过反复查阅文献及结合实验试剂的实际，本实验采用氧化铜氧化铜作催化剂。 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，磁粉强化活性污泥法，缺氧-好氧法。生物膜法主要有废水-膜反应器，膜-好氧组合，膜生物反应组合工艺厌氧膜床等反应器。 物化法：物化学法有斜管沉淀与混凝气浮法、絮凝法、水解-微滤法、铁-碳絮凝床法、混凝法、破乳法及粗粒化法等方法。 电化学法：电化学法主要有电凝聚法、电凝聚气浮法、脉冲电絮凝法、微电解-电解法及脉冲电解处理法等工艺。1.3 1.3 现有餐厨废水的处理方法现有餐厨废水的处理方法总量应求总量应求毕业生毕业生 1
6、.4 1.4 催化湿式氧化法的影响因素催化湿式氧化法的影响因素 影响CWAO处理餐厨废水的主要因素有温度、催化剂的投加量和进水pH值等因素。温度是CWAO反应中非常重要的因素，在正常的范围内，氧化速率随反应温度单调递增，但不能一味的提高温度，温度越高，反应的压力也就越高，动力耗能也就越大，并且由此产生的高压对反应器的耐温、耐压性能要求越高。pH值对氧化效果有一定的影响，pH直接影响废水中物质的存在形态从而影响反应的效果。因此，首先考虑进水的pH对去除率的影响，其次要考虑低pH对材料的腐蚀性和低pH易使催化剂活性组分的溶出和流失，造成二次污染。同时反应时间、压力、搅拌强度等对CWAO反应过程都有
7、一定的影响。在CWAO实验时这些工艺条件也需考察。1.5 1.5 本论文研究的主要内容本论文研究的主要内容 催化剂CuO催化湿式氧化餐厨废水研究主要包括各反应条件的优选与确定，如 pH 值、温度、反应时间、催化剂CuO投加量等；通过检测废水处理前后COD的变化，即用COD的去除率探求餐厨废水种类与催化剂投加量的处理关系，以及反应条件与反应过程的控制等多种因素对处理结果的影响，并通过污染物质的形态与废水可生化性的提高，摸索出该法的理论与实践的可行性。二、论文研究的实验材料和方法二、论文研究的实验材料和方法2.1 2.1 实验仪器实验仪器 本实验装置采用永磁旋高压釜的反应装置 、化学耗氧量测定仪、
8、恒温加热磁力搅拌器、PHS-3C型精密pH计2.2 2.2 废水样的采集与预处理废水样的采集与预处理2.32.3餐厨废水餐厨废水CODCOD的测定的测定三、论文研究的结果和讨论三、论文研究的结果和讨论 当当当当在在在在不不不不加加加加催催催催化化化化剂剂剂剂、温温温温度度度度T=200T=200、进进进进水水水水pH=4.5pH=4.5pH=4.5pH=4.5的的的的条条条条件件件件下下下下，反反反反应应应应时时时时间间间间t=10mint=10mint=10mint=10min时时时时，CODCODCODCOD去去去去除除除除率率率率很很很很低低低低，去去去去除除除除率率率率不不不不到到到到
9、10%10%10%10%，而而而而随随随随着着着着反反反反应应应应时时时时间间间间的的的的增增增增加加加加，CODCODCODCOD去去去去除除除除率率率率提提提提高高高高很很很很明明明明显显显显，反反反反应应应应时时时时间间间间t=10t=10t=10t=1025min25min25min25min的的的的区区区区间间间间内内内内，去去去去除除除除率率率率随随随随反反反反应应应应时时时时间间间间的的的的变变变变化化化化率率率率为为为为101%101%101%101%，当当当当反反反反应应应应时时时时间间间间在在在在2525252535min35min35min35min的的的的区区区区间间间
10、间内内内内，CODCODCODCOD去去去去除除除除率率率率的的的的变变变变化化化化不不不不明明明明显显显显，去去去去除除除除率率率率随随随随反反反反应应应应时时时时间间间间的的的的变变变变化化化化率率率率仅仅仅仅为为为为2%2%2%2%，因因因因此此此此，反反反反应应应应时时时时间间间间t=25mint=25min，去去去去除除除除率率率率很很很很高高高高，随随随随着着着着时时时时间间间间的的的的增增增增加加加加，去去去去除除除除率率率率有有有有所所所所提提提提高高高高，但但但但去去去去除除除除率率率率不不不不明明明明显显显显，随随随随着着着着反反反反应应应应时时时时间间间间的的的的增增增增
11、加加加加，反反反反应应应应所所所所消消消消耗耗耗耗的的的的能能能能量量量量也也也也会会会会相相相相应应应应的的的的增加，从经济角度考虑，故取最佳反应时间为增加，从经济角度考虑，故取最佳反应时间为增加，从经济角度考虑，故取最佳反应时间为增加，从经济角度考虑，故取最佳反应时间为25min25min25min25min。3.1反 应 时 间COD去 除 率 的影响 示。3.2 催化剂CuO投加量对COD去除率的影响 当在温度为当在温度为200、pH=4.5pH=4.5、反应时间为、反应时间为25min25min的条件下，催化剂的条件下，催化剂CuOCuO投加后投加后相比于未投加前，相比于未投加前，C
12、ODCOD去除率明显增加，催化剂去除率明显增加，催化剂CuOCuO投加量在投加量在0.20.20.8 g/L0.8 g/L的区的区间内，间内，CODCOD的去处效率增加明显，的去处效率增加明显，CODCOD去除率从去除率从37.2%37.2%增加到增加到68.6%68.6%，CODCOD去除去除率随催化剂率随催化剂CuOCuO投加量的变化率为投加量的变化率为52.352.3，催化剂，催化剂CuOCuO投加量在投加量在0.80.81.0 g/L区间区间内，内，CODCOD的去处效率增加不明显，的去处效率增加不明显，CODCOD去除率随催化剂去除率随催化剂CuOCuO投加量的变化率仅投加量的变化率
13、仅为为4.54.5，当催化剂，当催化剂CuOCuO投加量浓度为投加量浓度为1.0 g/L/L时，时，CODCOD的去处效率最好，可达到的去处效率最好，可达到69.5%69.5%。当催化剂。当催化剂CuOCuO投加量浓度大于投加量浓度大于1.0 g/L1.0 g/L时，去除效率开始下降，当催化时，去除效率开始下降，当催化剂剂CuOCuO投加量浓度为投加量浓度为1.21.2时，时，CODCOD去除率下降到去除率下降到69.1%69.1%，结合，结合CODCOD去除率与催化去除率与催化剂剂CuOCuO投加量的变化关系，故取催化剂投加量的变化关系，故取催化剂CuOCuO投加量为投加量为1.0 g/L1
14、.0 g/L为最佳投加量。为最佳投加量。催化剂投加量/(g/L)COD去除率百分比/%00.20.40.60.811.21.4303540455055606570753.3 pH3.3 pH值对值对CODCOD去除率的影响去除率的影响pH值COD去除率百分比/%12345678930405060708090 反应温度反应温度200200、催化剂、催化剂CuOCuO投加量投加量1.0 1.0 g/L/L条件下反应，条件下反应，测定处理后各组餐厨废测定处理后各组餐厨废水的水的CODCOD值。据值。据上图上图可知，当在反应温度可知，当在反应温度200、反应时间、反应时间25min25min、催化剂催
15、化剂CuOCuO投加投加量浓度为量浓度为1.0g/ L/ L的条件下，随着进水的条件下，随着进水pHpH值的增大，值的增大，CODCOD去除率随去除率随pHpH值的升高大致值的升高大致呈现出先增大，再减小的趋势。呈现出先增大，再减小的趋势。pHpH值为值为2.02.04.04.0的区间内，的区间内，CODCOD去除率增加明显，去除率增加明显，CODCOD去除率随去除率随pHpH的变化率为的变化率为12.912.9，pHpH值为值为4.04.06.06.0的区间内，的区间内，CODCOD去除率变化不明去除率变化不明显，变化率几乎为零，显，变化率几乎为零，CODCOD的去处效率最好。最高去除率达到
16、的去处效率最好。最高去除率达到78.2%78.2%，当，当pHpH值为值为6.06.08.08.0的区间内，的区间内，CODCOD去除率随去除率随pHpH值的增大而下降，当值的增大而下降，当pHpH为为8.08.0时，时，CODCOD去除率降至去除率降至60.8%60.8%，从上图可以看出，在强酸或强碱的条件下，从上图可以看出，在强酸或强碱的条件下，CODCOD去除率均很低，这是由于去除率均很低，这是由于催化剂的变性失活，催化剂大量损失，废水中的物质形态发生急剧变化等缘故，催化剂的变性失活，催化剂大量损失，废水中的物质形态发生急剧变化等缘故，故取最佳故取最佳pHpH值为值为4.04.06.06
17、.0。 3.4 3.4 反应温度对反应温度对CODCOD去除率的影响去除率的影响催催化化剂剂CuOCuO的的投投加加量量浓浓度度为为1.0g/L 1.0g/L 、pHpH值值为为5.05.0、反反应应时时间间为为25min25min的的条条件件下下。CODCOD的的去去除除率率跟跟反反应应温温度度呈呈正正相相关关关关系系，温温度度越越高高，去去除除率率越越大大高高。当当反反应应温温度度t=140t=140200200区区间间内内，CODCOD去去除除率率增增加加明明显显，CODCOD去去除除率率随随温温度度的的变变化化率率为为0.750.75，温温度度平平均均每每升升高高1010，CODCOD
18、去去除除率率增增加加7.5%7.5%，变变化化效效果果明明显显，但但当当温温度度超超过过200200时时，温温度度对对CODCOD的的去去除除率率的的影影响响不不是是很很明明显显。CODCOD去去除除率率几几乎乎没没有有增增加加，当当反反应应温温度度t=220t=220和和240240时时，CODCOD去去除除率率分分别别为为87.6%87.6%和和88%88%而而随随着着温温度度的的增增加加，对对反反应应设设备备的的要要求求越越高高，消消耗耗的的能能量量也也越越大大，综综合合各各方方面面的的考考虑虑，当当反反应应温温度度达达到到200200时，时，CODCOD的去除率已达到的去除率已达到86
19、.3%86.3%，因此反应温度为，因此反应温度为200200最佳的反应温度。最佳的反应温度。3.5 3.5 餐除废水餐除废水处理处理的后续工作的后续工作1 1、处理后催化剂处理后催化剂CuOCuO的去除的去除 处理后剩余催化剂CuO部分呈固体状态，结合国内工业上一般采用中和沉淀的方法去除工业废水中的铜离子，在对废水中的酸、碱进行中和的同时，铜离子形成氢氧化铜沉淀下来，然后固液分离，去除沉淀，处理后出水的Cu2+的质量浓度低于2.0mg/L,符合国家污水综合排放三级标准（GB8978-1996），不构成二次污染。2 2、降低处理后餐厨废水中降低处理后餐厨废水中CODCOD的后续工艺的后续工艺 催
20、化湿式氧化处理后的餐厨废水,经测定出水COD的值约为2358mg/L，不能达到国家污水综合排放（GB8978-1996）三级标准（COD值500mg/L）,故在排出前应做进一步的处理。目前国际上普遍采用生物方法降低污水中的COD，对于催化湿式氧化处理后的餐厨废水需经生物接触氧化池工艺来降低COD的值，以此达到国家污水综合排放三级标准。四、通过论文研究得出的结论四、通过论文研究得出的结论 本研究主要针对催化湿式氧化法处理餐厨废水，通过用COD变化率作为评价指标，研究CWAO技术在处理餐厨废水中的应用，结果表明：在采用CuO作为催化剂时有一下几点结论。 （1）随着温度、催化剂用量增加，餐厨废水 C
21、OD 的去除率均呈现上升趋势，其中温度和催化剂用量的影响更为明显。在高温状态（200240）下，压力对催化反应的影响并不显著，因为加快反应速率的贡献主要来自于温度的增加。随着反应液浓度的增加，有机质的降解的反应速率增加，而有机质的去除率降低；随着初始 pH 值的增加，在其他影响因素最佳的条件下，COD的去除率呈现出先逐渐增加、到达峰值后逐渐减小的总趋势。 （2）在反应时间t=25min、反应温度T= 200、催化剂CuO浓度为 1.0g/L、pH为4.06.0的条件下，利用催化湿式氧化法处理餐厨废水液，出水COD去除率基本达到了预期的效果，表明催化湿式氧化法可以有效地处理餐厨废水中的有机污染物
22、。四、通过论文研究得出的结论四、通过论文研究得出的结论 （3）随着温度的升高，反应速率越大，对设备的要求也就越高，处理成本也相应提高。因此不能一味的考虑反应速率，而忽视经济因素的影响，综合各种因素，选择最优的反应温度，达到效益最佳。 （4）实验处理后的餐厨废水呈灰褐色，且随着温度的增加，去除率的增加，颜色深度也增加。 通过对此论文课题方面相关内容的研究与探索，形成了一套比较高效而且条件要求相对不是很高的处理体系，可以应用于以后的生活中处理餐厨废水，本着对科学不断探索、钻研的精神，在以后的生活和工作中，结合实际，着眼现实，展望未来，将催化湿式氧化法处理废水的方法应用于更广的领域，真正服务于更广大的人民。本着环境友好，资源节约的宗旨，该技术必将获得更大的实际效益。感谢对本论文完成予以帮助的老师和同学！感谢对本论文完成予以帮助的老师和同学！衷心感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家和教授！衷心感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家和教授！衷心感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家和教授！衷心感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家和教授！
