城市污水再生利用的深度处理新工艺原理

基本信息
批准号:51338005
项目类别:重点项目
资助金额:300.00
负责人:王建龙
学科分类:
依托单位:清华大学
批准年份:2013
结题年份:2018
起止时间:2014-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:叶裕才,初里冰,胡俊,陈灿,徐乐瑾,祝叶华,刘海洋,董婧,王旭
关键词:
城市污水高级氧化深度处理生物滤池可生化性
结项摘要

The project will aim at the effluent of municipal sewage treatment plant,taking the residual COD, N, P and micro-level or trace toxic pollutants as treatment objectives. The innovative advanced treatment technology for reclamation and reuse of municipal sewage will be researched and developed, mainly solving the common problems and key scientific issues of the reclamation and reuse of the effluent of municipal sewage treatment plant. The main research contents include: (1) To research and developo new pretreatment technology using advanced oxidation processes (AOPs), i.e., using heterogenous Fenton-like oxidation reaction, micro-bubble catalytic ozonation as pretreatment technology, special effort will be made to the high efficeincy catalysts. The effluent of the municipal sewage treatment plant will be pretreated, in order to remove the toxic pollutants and improve the biodegradability of the effluent, which is the first key issue for advanced treatment and reuse of wastewater. (2) To investigate the mechanisms for the removal of COD, N, P and toxic pollutants in biological aerated filter (BAF). The development of new packing materials, the introduction of denitrifying phosphate-accumulating microorganisms and other special strains capable of degrading toxic pollutants will be studied. The mechanism of biofilm formation, the microbial community structure dynamics and the removal characteristics of pollutants will be investigated. The solubel microbial products (SMPs) formed during the operation of the BAF will be determined and analyzed. (3) To develop a novel integrated process of AOP-pretreatment and biological aerated filter for advanced treatment of wastewater. The optimal combination of AOP and BAF will be investigated, the integrating mechanism of AOP and BAF will be probed, in order to make full use of their individual advantages and reduce the treatment cost, this is critical issue for practical application of the advanced treatment technology. The objective of this project is to develop the innovative technology for the reclamation and reuse of municipal sewage, to provide the theoretical foundation and technical support for research and development of new advanced treatment technology, to guarantee the sustainable development and utilization of municipal sewage.

本项目拟研究污水再生利用的深度处理新技术,综合去除城市污水二级处理出水中残留的COD、N、P及微量/痕量有毒有机污染物,重点解决污水再生利用中存在的共性问题和关键科学问题。(1)研究类Fenton氧化技术、微米气泡臭氧催化氧化技术及其高效催化剂,对城市污水二级处理出水进行预处理,改善废水的可生化性并去除残留的部分有毒有机污染物,这是废水深度处理需要考虑的首要问题。(2)研究新型曝气生物滤池(BAF)综合去除有机污染物、N和P的机制。开发新型填料、引入反硝化聚磷微生物及其他高效微生物,探讨BAF在低有机负荷、贫营养条件下生物膜的形成机制、微生物学特性及污染物去除机制,深入探讨曝气生物滤池的微生物代谢产物问题。(3)探讨高级氧化与生物处理组合技术的最佳结合点及其耦合作用机理,充分发挥两者的优势,降低处理成本,这是深度处理技术实用化的关键问题。本项目研究成果将为开发城市污水再生利用的深度处理新工艺提供理论依据和技术支持。

项目摘要

项目取得以下主要成果:(1) 制备了几种新型的掺铈及掺锰的类芬顿催化剂和臭氧氧化催化剂,并进行了结构性能表征。利用硼氢化钠还原制备了Fe0/Ce0催化剂,通过添加还原性氧化石墨烯(RGO),制备得到Fe0/Ce0-RGO,有效的降低了催化剂的团聚。利用共沉淀法制备得到Fe3O4/Mn3O4,通过添加RGO,制备得到Fe3O4/Mn3O4¬-RGO,电镜观察表明Fe3O4与Mn3O4均匀分布在RGO表面。利用同晶替代法制备了Ce0.1Fe0.9OOH,掺入金属铈不影响针铁矿原本的晶体结构;利用水热法制备了纳米Fe-KCC-1,具有较高的比表面积(464.56 m2/g);采用共沉淀法制备了纳米Fe3O4/MWCNTs复合物,拥有超顺磁性;利用共沉淀法制备了纳米Fe3O4-CeO2/MWCNTs复合物,长度粗细均匀,金属氧化物均匀分散在碳纳米管的表面。(2) 确定了多种因素,包括初始pH、污染物浓度、氧化剂浓度、温度及催化剂用量等对药物类化合物降解的影响。结果发现,在酸性条件(pH=3)下,Fe3O4/Mn3O4系列催化剂对污染物降解效率较高,且催化剂可重复利用;在中性条件下,Fe0/Ce0系列催化剂对污染物降解效率较高,但催化剂稳定性有待提高。污染物的降解符合一级动力学。催化臭氧氧化体系在一个广泛的pH范围内均表现出良好的催化氧化效果。臭氧用量、催化剂用量和污染物的初始浓度对抗生素的降解都有一定的影响。(3) 探讨了污染物的降解机理及催化剂的作用机理。通过添加自由基抑制剂,确定了类芬顿反应和臭氧催化氧化过程中活性自由基的作用;通过对催化剂反应前后的表征以及对污染物的降解中间产物分析,提出了污染物的可能降解途径以及催化剂的作用机理。(4) 将类芬顿法、臭氧催化氧化分别与曝气生物滤池相结合,对污水处理厂的二级出水进行深度处理,结果表明,类芬顿氧化处理后可提高废水的可生化性,但其生物毒性有所增加;后续曝气生物滤池进行处理,可有效降低废水的生物毒性。Fe3O4-CeO2/MWCNTs–O3体系对城市二级出水中微量有机污染物有较好的去除效率,二级出水对抗生素类污染物在该体系下的降解影响不大;类芬顿氧化、催化臭氧氧化分别耦合生物曝气滤池技术(BAF)组合工艺,可有效去除药物类污染物、硝氮及DOC也有一定的去除。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
3

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
4

环境类邻避设施对北京市住宅价格影响研究--以大型垃圾处理设施为例

环境类邻避设施对北京市住宅价格影响研究--以大型垃圾处理设施为例

DOI:10.11821/dlyj020190689
发表时间:2020
5

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022

王建龙的其他基金

批准号:51078210
批准年份:2010
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:51208022
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31101274
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21006122
批准年份:2010
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50678089
批准年份:2006
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:21276265
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:59978020
批准年份:1999
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:10876016
批准年份:2008
资助金额:35.00
项目类别:联合基金项目
批准号:21675127
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:50830302
批准年份:2008
资助金额:150.00
项目类别:重点项目
批准号:50327802
批准年份:2003
资助金额:120.00
项目类别:专项基金项目
批准号:50278045
批准年份:2002
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
批准号:50424010
批准年份:2004
资助金额:4.00
项目类别:专项基金项目
批准号:51578307
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

基于物质定向转化/转移的城市污水再生回用深度处理新技术原理

批准号:51238004
批准年份:2012
负责人:黄霞
学科分类:E10
资助金额:300.00
项目类别:重点项目
2

基于污染物高效分离与资源化的城市污水深度处理新工艺与原理

批准号:51138009
批准年份:2011
负责人:刘俊新
学科分类:E10
资助金额:290.00
项目类别:重点项目
3

磁性树脂深度处理去除城市污水中难降解有毒有害物质的技术原理

批准号:51438008
批准年份:2014
负责人:李爱民
学科分类:E10
资助金额:350.00
项目类别:重点项目
4

城市污水再生利用的生态安全评价研究

批准号:20277025
批准年份:2002
负责人:胡洪营
学科分类:B0607
资助金额:23.00
项目类别:面上项目