《城市污水再生利用的深度處理新工藝原理》是依託清華大學，由王建龍擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：城市污水再生利用的深度處理新工藝原理
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：王建龍
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬研究污水再生利用的深度處理新技術，綜合去除城市污水二級處理出水中殘留的COD、N、P及微量/痕量有毒有機污染物，重點解決污水再生利用中存在的共性問題和關鍵科學問題。（1）研究類Fenton氧化技術、微米氣泡臭氧催化氧化技術及其高效催化劑，對城市污水二級處理出水進行預處理，改善廢水的可生化性並去除殘留的部分有毒有機污染物，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）綜合去除有機污染物、N和P的機制。開發新型填料、引入反硝化聚磷微生物及其他高效微生物，探討BAF在低有機負荷、貧營養條件下生物膜的形成機制、微生物學特性及污染物去除機制，深入探討曝氣生物濾池的微生物代謝產物問題。（3）探討高級氧化與生物處理組合技術的最佳結合點及其耦合作用機理，充分發揮兩者的優勢，降低處理成本，這是深度處理技術實用化的關鍵問題。本項目研究成果將為開發城市污水再生利用的深度處理新工藝提供理論依據和技術支持。
結題摘要
項目取得以下主要成果：(1) 製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，並進行了結構性能表征。利用硼氫化鈉還原製備了Fe0/Ce0催化劑，通過添加還原性氧化石墨烯(RGO)，製備得到Fe0/Ce0-RGO，有效的降低了催化劑的團聚。利用共沉澱法製備得到Fe3O4/Mn3O4，通過添加RGO，製備得到Fe3O4/Mn3O4¬-RGO，電鏡觀察表明Fe3O4與Mn3O4均勻分布在RGO表面。利用同晶替代法製備了Ce0.1Fe0.9OOH，摻入金屬鈰不影響針鐵礦原本的晶體結構；利用水熱法製備了納米Fe-KCC-1，具有較高的比表面積（464.56 m2/g）；採用共沉澱法製備了納米Fe3O4/MWCNTs複合物，擁有超順磁性；利用共沉澱法製備了納米Fe3O4-CeO2/MWCNTs複合物，長度粗細均勻，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。結果發現，在酸性條件(pH=3)下，Fe3O4/Mn3O4系列催化劑對污染物降解效率較高，且催化劑可重複利用；在中性條件下，Fe0/Ce0系列催化劑對污染物降解效率較高，但催化劑穩定性有待提高。污染物的降解符合一級動力學。催化臭氧氧化體系在一個廣泛的pH範圍內均表現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理及催化劑的作用機理。通過添加自由基抑制劑，確定了類芬頓反應和臭氧催化氧化過程中活性自由基的作用；通過對催化劑反應前後的表征以及對污染物的降解中間產物分析，提出了污染物的可能降解途徑以及催化劑的作用機理。(4) 將類芬頓法、臭氧催化氧化分別與曝氣生物濾池相結合，對污水處理廠的二級出水進行深度處理，結果表明，類芬頓氧化處理後可提高廢水的可生化性，但其生物毒性有所增加；後續曝氣生物濾池進行處理，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（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。
