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本文针对生物难降解有机废水,采用臭氧/铜催化氧化+PACT(粉末活性炭—活性污泥法)+反硝化污泥法工艺,降解该废水的COD(化学需氧量)。通过改变催化剂种类、投加量、反应接触时间和进水pH,探讨臭氧催化氧化对COD去除影响;对比好养生物膜、好氧污泥法和PACT对COD、氨氮的去除,改变PACT中粉末活性炭的种类和投加量,探讨PACT去除COD的影响因素;通过改变碳源投加量,使反硝化去除硝态氮达到最佳效果;利用GC-MS,测定水中有机物种类变化,从微观角度了解各个阶段有机物的去除情况。通过研究,得到以下结论:(1)针对难降解废水,通过臭氧/铜丝催化氧化+PACT+反硝化污泥法工艺,COD出水达到92mg/L。本工业废水进水指标为:COD287mg/L,氨氮49mg/L,硝态氮和亚硝态氮接近0mg/L;最终出水各个指标值为:COD92mg/L,氨氮1.07mg/L,硝态氮1.5mg/L,亚硝态氮0.45mg/L。(2)臭氧催化氧化效果最佳催化剂为铜丝,COD出水为180.6mg/L,且可生化性最优。臭氧催化氧化去除COD效果受材料种类、反应时间、投加量和初始pH的影响。臭氧催化剂催化氧化在前20min内反应速率最快,后期趋于稳定;臭氧催化氧化在碱性条件下效果要优于酸性条件,过碱的条件不利于臭氧催化氧化去除COD。臭氧催化剂催化臭氧氧化COD去除率随着催化剂投入量增加先增加后趋于平缓,催化剂投加过量会使COD去除率下降。在催化氧化去除COD时,金属催化剂优于非金属催化剂,金属催化剂催化氧化出水可生化性优于非金属催化剂。(3)好氧法处理臭氧/铜丝催化氧化出水时,COD去除效果排序为PACT>好氧膜法>好氧污泥法,PACT(改性果壳炭)去除COD效果最好,COD出水为100mg/L。好氧膜法在停留时间为6h时,COD的去除就能达到较好的效果,去除率为26%左右,好氧污泥法对COD的去除率为在24%左右;PACT法分别采用果壳粉末活性炭、竹子粉末活性炭和改性果壳粉末活性炭时,改性果壳粉末活性炭的效果最优;改性果壳粉末活性炭投加量在50mg/L处理效果最好,COD的去除率能达到45%左右;同时氨氮能较好地转化为硝态氮。(4)反硝化处理硝态氮时,外加污水乙酸钠140mg/L时效果达到最优,硝态氮最终出水为1.5mg/L,COD最终出水为92mg/L。直接采用反硝化去除硝态氮时,降解的硝态氮在4mg/L左右;外加碳源(无水乙酸钠)COD在120mg/L时,硝态氮还有8mg/L的残余;投加量在160mg/L时,硝态氮去除达到理想效果,但出水COD升高至110mg/L左右;投加量在140mg/L时,硝态氮的去除效果最好。(5)废水经臭氧/铜丝催化氧化+PACT+反硝化污泥法组合工艺处理后,水中有机物总量减少。废水中的主要物质类别为醇类、酯类、酮类、烯烃类、烷烃、醛类、酸类、酚类、批啶类和萘醌类,臭氧/铜丝催化氧化法由于产生大量的羟基自由基能将一些大分子有机物如苯甲酸乙基己酯、邻苯二甲酸二异丁酯、辛乙烯二醇单正十二烷基酯、氧化石竹烯等氧化为小分子有机物,且去除率高于单一臭氧氧化,有利于生物处理。PACT与好氧污泥法去除有机物对比,两者去除有机物种类基本相同,但对有机物量的去除PACT高于好氧污泥法。