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市政污水有机污染物残留问题日益严峻,水中的溶解性有机物和持久性有机物会危害环境和人类健康。常规污水处理工艺不能有效降解市政污水中的难降解有机物,市政污水二级生化尾水中仍有较多的有机污染物残留,目前亟待寻求一种经济高效的深度处理手段。本研究制备了 MnOx-CeOx复合双金属氧化物催化剂,利用非均相臭氧催化技术深度处理市政污水二级生化尾水。主要研究内容包括:催化剂制备工艺的优化、最佳系统运行参数探究、有机污染物降解过程与机理研究。主要研究结论如下:(1)催化剂的载体类型(陶粒、球型γ-Al2O3、拉西环型γ-Al2O3)、焙烧温度、升温速率、升温方式(一步法升温、多步法升温)均会影响催化剂的催化活性。通过比较不同催化剂对氧氟沙星的降解效率确定了最佳催化剂制备参数:载体为拉西环型γ-Al2O3,焙烧温度600℃,焙烧升温速率5 ℃·min-1,升温方式为多步法梯度升温,在250℃和450℃各恒温90 min。最佳制备参数下催化剂对氧氟沙星的去除率达91.80%。SEM、XRD、XPS、BET测试结果表明,优化工艺制备的催化剂具有更高的比表面积和活性Mn3+含量。(2)以拉西环型MnOx-CeOx/γ-Al2O3为催化剂,采用非均相臭氧催化技术深度处理市政污水二级生化尾水,根据COD去除效果得到系统最佳运行参数:接触时间20min,臭氧气体流量0.2 L·min-1;最佳运行参数条件下,臭氧投加量为30 mg·L-1时,臭氧催化出水的COD为16.58mg·L-1,色度20(倍),TOC为12.2 mg·L-1,出水指标达到北京市《城镇污水处理厂水污染物排放标准》(DB11/890-2012)A标准(COD=20 mg·L-1)。(3)市政污水二级生化尾水中检测出芳香蛋白类、类腐殖酸、溶解性微生物代谢物、类富里酸四类溶解性有机物(DOM)。动力学分析表明,臭氧会优先氧化给电子基团,各类有机物的降解顺序为:芳香蛋白类>溶解性微生物代谢物>类腐殖酸>类富里酸。当OD=30 mg·L-1时,各类溶解性有机物去除率均高于89%。(4)臭氧催化深度处理后,污水中有机物的重均分子量由3523 Da降低到1502 Da,数均分子量由1389 Da降低到883 Da;市政污水二级生化尾水检测出多种有机物污染物,其中月桂酸乙烯酯含量最高,浓度为65.94 mg·L-1。臭氧催化出水仅有微量环境污染物残留,浓度低于0.70 mg·L-1,邻苯二甲酸正丁异辛酯等9种POPs的去除率均超过90%。二级生化尾水中的持久性有机物降解产物不具有毒性且易自然分解,有机物降解的主要产物为乙酸乙酯,浓度为33.62mg·L-1,占臭氧催化出水有机物总量的62.30%。