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太原理工大学
硕士学位论文
高铁酸钾同时去除微污染水中有机物和重金属的研究
申请学位级别硕士
指导教师崔建国
太原理工大学硕士研究生学位论文
高铁酸钾同时去除微污染水中有机物和重金属的研究
近年来饮用水源水质的不断恶化和对饮用水水质要求的不断提高
使饮用水处理面临巨大的挑战寻求经济高效绿色环保的水处理药剂和
方法成为给水处理领域的重要研究课题高铁酸盐化学性质独特性能功
效优越在水处理中有很大的应用潜力但是因制备难度大成本高产
物易分解等局限性的存在其在水处理中还未广泛应用该领域的研究工
作仍十分有限研究污染物的种类较少反应机理研究欠缺尤其是对微
污染水中有机物和重金属的处理方面尚未系统地研究
本文在实验室配水循序渐进地进行了以下三个子实验
⑴ 研究高铁酸钾同时去除原液苯酚浓度为 1329mgLCu II 浓度为
10 mgL中苯酚和Cu II
的影响因素和效能并初步探讨其去除作用机理
的存在对高铁酸钾去除苯酚和CODMn 效果的影响
⑵ 研究高铁酸钾同时去除原液苯酚浓度为 1329mgLCr Ⅵ 浓度为
mgL 中苯酚和Cr Ⅵ
的影响因素和效能并初步探讨其去除作用机
理分析Cr Ⅵ
的存在对高铁酸钾去除苯酚和CODMn 效果的影响
⑶ 研究高铁酸钾同时去除原液苯酚浓度为 1329mgLCu II 浓度为
10 mgLCr Ⅵ
浓度为005mgL 中苯酚Cu II 和Cr Ⅵ
的影响因素和
效能并初步探讨其去除作用机理分析苯酚CODMn Cu II 和Cr Ⅵ 在
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活性滤池去除微污染水中有机物和氨氮
【摘要】：主要阐述了活性滤池对水厂沉淀出水中有机物和氨氮的去除规律 ,并与水厂砂滤池进行比较。结果表明 :①无论活性滤池进水中是否有余氯 ,它对有机物 (以总有机碳TOC表示 )、氨氮、亚硝酸盐氮均有去除作用。如果滤前加氯 (余氯为 0 .5mg L) ,TOC和氨氮在沿程均有去除 ,去除率分别为 37.5 %和 82 .1% ,亚硝酸盐氮在 4 0cm滤层深度以上有所上升 ,经过余下滤层后得以去除 ,总去除率为 72 .8% ;如果滤前不加氯 ,氨氮和亚硝酸盐氮在沿程均有去除 ,去除率均为90 %左右 ;②砂滤对氨氮的去除不明显 (去除率仅为 3.1% ) ,TOC去除率为 12 .5 % ,而亚硝酸
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TU991.2【正文快照】：
有机物和氨氮是目前微污染源水中较为普遍的两类污染物 ,而常规水处理工艺对它们的去除能力有限。在普通砂滤池中填放活性滤料将其改造为活性滤池 ,以沉淀池出水为原水研究其对ＴＯＣ和氨氮的去除特性和机理 ,为水厂改造提供有益的依据。1　 试验装置及方法试验装置如图 1所
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用土壤含水层处理系统去除水库微污染有机物的试验研究
摘　要：本文针对当前中国饮用水源污染以微污染为主的特点,以北京三家店水库原水和永定河河道砂为研究对象,设计了用于表征土壤含水层处理系统的一维土柱,进行污水净化效果的试验研究.结果表明,土壤含水层处理系统对三家店水库微污染水中的有机物有一定的去除效果,在0.12m/d的水力负荷条件下,对CODMn去除率虽然仅为15%,但是出水达到了地表水Ⅱ类水质标准;对BOD5的去除率达到了55%,可以被有效地去除.渗透速率相同时,水力负荷周期对去除效果的影响不明显,但在保证一定水力负荷的情况下,可适当延长落干期,恢复土壤的渗透能力,达到较好的处理效果.同时,土壤含水层处理系统的净化能力主要发生在土层50cm以内.
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淘豆网网友近日为您收集整理了关于天然沸石去除微污染水源水中氨氮、有机物研究--优秀毕业论文 可复制黏贴的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：天然沸石去除微污染水源水中氨氮、有机物研究--优秀毕业论文 可复制黏贴 同济大学硕士学位论文天然沸石去除微污染水源水中氨氮、有机物研究姓名:康丹申请学位级别:硕士专业:市政工程指导教师:张玉先声明本人郑重声明:本论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,撰写成硕士学位论文!:丞丛进互圭睦丝运鎏丞塑壅主氢氢!直扭塑硒嚣:。除论文中已经注明引用的内容外,对论文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名席丹日申请同济大学硕}学位论丈摘要摘要水源普遍受到污染,水源水中氨氮和有机物的含量增加,常规给水处理很难将其有效去除。因此,改进水处理工艺,提高供水水质是急需解决的问题。针对微污染水源水中污染物的处理,选用天然沸石离子交换去除氨氮试验,探索最佳的运行工况,并研究进水浓度、水力负荷、水质变化对处理效果的影响。由于沸石离子交换试验中,沸石化学再生的成本较高,特进行空气+生物沸石生产性试验。探索沸石生物膜启动的性能变化及(来源：淘豆网[/p-3722630.html])沸石生物膜对微污染水源水中氨氮、有机物的去除效果。另外,对生物沸石滤柱去除氨氮的机理进行了理论分析和探究。试验结果表明:离子交换工艺在水力停留时间lO~12min时单个工作周期的通水量最大,效果最佳;沸石化学再生时,采用pH值10~II,Nagl浓度5%的再生液,逆流动态再生方式,再生的水力停留时间15min,再生效果最佳。生物滤柱工艺在停留时间lOmin的工况下运行,常年可达到氨氮去除率50%以上,cODlh去除率24%以上的效果。沸石生物膜启动期间,初期以沸石离子交换作用为主,末期以生物作用为主;应以NO,+一N氧化为NO;一N的转化率作为判断沸石生物膜成熟的标准;当该转化率不变时,才可以认为工艺稳定运行。生物沸石处理微污染水源水系统,可以认为是一种离子吸附交换一生化作用的综合反应器。关键词:天然沸石微污染水源氨氮生物膜法有机物离子交换申请同济大学硕士学位论文 AbstraclAbstractWith the development of agriculture and industry,(来源：淘豆网[/p-3722630.html])most of water resources havebeen polluted by now.The main pollutants are the ammonia and pound,which arc difficult to be removed mon treatment.A series of experiments with natural zeolite were performed to treat sli曲tlypolluted water.The research includes two processes,one is removing the ammoniafrom the slightly polluted water by ion exchange and regenerating the saturatedzeolite and recycling sewage from regeneration of zeolite,the other is removi(来源：淘豆网[/p-3722630.html])ng theammonia pound from the slightly polluted water by zeolite biofilter,including the experiment of start—up of zeolite biofilter and removing ammonia,at thesame time,the mechanism of reaCtor was studied.The results of the study tell:hl the experiment of ion exchange,T1Ie best hyaranlie load was 10m’/(1一‘h),the best parameter of regeneration was:pH was 10~11,the concentration of NaClwas 5%.the contact time was 15 minutes.In zcofite bioffltcr,the b(来源：淘豆网[/p-3722630.html])iomenbrane had almost grown up 30 days later when thezeolite biofilter started up.The end of the start·up stage was signaled by the stabilityof rate of removing ammonia,the low concentration of nitrite in the effluent,theappearaIt was better toadopt Up-flow to remove ammonia皿e best hydraulic load was lOm3/(m2’h),which caII remove above50%of ammonia and 24%of CODMn even during cold Seasons.The zeolite bi(来源：淘豆网[/p-3722630.html])ofilter was a biomenbrane reactor in which biochemical reactionplayed main role and ion exchange did less.Keywords:sliion exchange2申请同济大学碰二L学位论文1.1微污染水源1.1.1水资源现状第1章概述第章栅述1.1.1.1全球水资源现状据水文地理学家估算…,地球上的水资源总量约为13.8亿立方千米,淡水只占2 5%,而且绝大部分淡水为极地冰雪冰川和地下水,适宜人类享用的仅为0.01%,即1380亿立方米。自20世纪50年代之后,随着工业的发展和人口的急剧增长,人类对水资源的需求以惊人的速度增长。20世纪,人口增加了2倍,而水资源需求增加了5倍…;男一方面,日益严重的水污染严重蚕食大量可供消费的水资源,根据第三届世界水论坛提供的联合国世界水资源评(来源：淘豆网[/p-3722630.html])估报告显示.全球每天约有200吨垃圾倒入河流、湖泊和小溪。每升废水会污染8升淡水,所有流经亚洲城市的河流全部都被污染,美国40%的水资源流域被anT食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染,欧洲55条河流中仅有勉强符合水质要求。世界上许多国家面临着水资源危机:12亿入用水短缺,30亿人缺乏用水卫生设施,估计到2025年,水危机将蔓延到48个国家,35亿人为水所困。永资源危机带来的生态系统恶化和生物多样性破坏,也将严重威胁人类的生存。1.1.1.2我国水资源现状我国的水资源现状令人堪忧。我国是一个干旱严重缺水的国家,淡水资源总量居全球第四位,人均水资源量却为2300立方米,仅占世界人均水平的】/4,居世界第121位,是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。我国的现实可利用水资源仅为11000万立方米左右.人均可利用水资源约为900立方米。20世纪末,全国600多个城市中,存在供水不足的城市有400多个,其中110多个城市严重缺水,全国缺水总量60亿立方米。同时,我国水资源污染也非常严重。据国家环境保护总(来源：淘豆网[/p-3722630.html])局颁布的2003年中国环境状况公报“,2003年度七大水系407个重点监测断面中,38.1%的断面满足I~In类水质要求,32.2%的断面属Ⅳ、v类水质.29.7%的断面属劣V类水质。2003年监测的28个重点湖库中,满足II类水质的潮库有1个,占3,6%:IⅡ类水质湖库有6个,占21.4%;Ⅳ类水质湖库有7个,占25.O%;V类水质IⅡ类水质湖库有6个,占21.4%;Ⅳ类水质湖库有7个,占25.O%;V类水质申请I司济大学硕j学位论文第一章概述1.1微污染水源1.1.1水资源现状第i章概述1.1.1.1全球水资源现状据水文地理学家估算“’,地球上的水资源总量约为13.8亿立方千米,淡水只占2.5%,而且绝大部分淡水为极地冰雪冰川和地下水,适宜人类享用的仅为0.Ol%,即1380亿立方米。自20世纪50年代之后,随着工业的发展和人口的急剧增长,人类对水资源的需求以惊人的速度增长。20世纪,人口增加了2倍,而水资源需求增加了5倍…;另一方面,日益严重的水污染严重蚕食大量可供消费的水资源,根据第三(来源：淘豆网[/p-3722630.html])届世界水论坛提供的联合国世界水资源评估报告显示,全球每天约有200吨垃圾倒入河流、湖泊和小溪,每升废水会污染8升淡水,所有流经亚洲城市的河流全部都被污染,美国40%的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染,欧洲55条河流中仅有勉强符合水质要求。世界上许多国家面临着水资源危机:12亿人用水短缺,30亿人缺乏用水卫生设旆,估计到2025年,水危机将蔓延到48个国家,35亿人为水所困。水资源危机带来的生态系统恶化和生物多样性破坏,也将严重威胁人类的生存。I.1.I.2我国水资源现状我国的水资源现状令人堪忧。我国是一个干旱严重缺水的国家,淡水资源总量居全球第四位,人均水资源量却为2300立方米,仅占世界人均水平的I/4,居世界第121位,是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。我国的现实可利用水资源仅为1 1000万立方米左右,人均可利用水资源约为900立方米。20世纪末,全国600多个城市中,存在供水不足的城市有400多个,其中110多个城市严重缺水,全国缺水总量60亿立方米。同时,我国水(来源：淘豆网[/p-3722630.html])资源污染也非常严重。据国家环境保护总局颁布的2003年中国环境状况公报2,2003年度七大水系407个重点监测断面中,38.I%的断面满足I~IⅡ类水质要求,32.2%的断面属Ⅳ、V类水质,29.7%的断面属劣V类水质。2003年监测的28个重点湖库中,满足II类水质的湖库有1个,占3.6%:IH类水质湖库有6个,占21.4%;IV类水质湖库有7个,占25.0%;V类水质申请同济大学硕士学位论文第一章概述湖库有4个,占14.3%;劣V类水质湖库有IO个,占35.7%。2003年地下水水质在基本稳定的基础上有恶化趋势。大部分城市和地区存在一定程度的点状和面状污染。由于地表水和地下水的污染,集中式饮用水源的水质受到影响,很多城市饮用水源水质不达标,导致给水出水水质不达标,因此,微污染水源水的处理是水处理技术急需解决的问题。l‘1.2微污染水源1.1.2.1微污染水源水的概念微污染水源水是指受到有机物、氨氮、磷及有毒污染物较低程度污染的水源水“。水源水污染源包括:未经处理的工业废水、生活污水、农业灌(来源：淘豆网[/p-3722630.html])溉和养殖业排放水、未达到排放标准的处理水。水源水的污染物包括:有机物、氨氮、藻类分泌物、挥发酚、氰化物、重金属、农药等。这些指标大多超过或大大超过《地面水体环境质量标准》中III类水体的规定。从2003年中国环境状况公报也可以看出,各水系和湖泊的主要污染指数中,氨氮和有机物(高锰酸钾指数)指标出现的频率最高。1.1.2.2微污染水源水中主要污染物的危害由于水源水受到污染,经常规处理后仍难达到出水水质目标。就目前水源受污染的现状分析,最突出的反映在氨氮和有机物等指标的超标上,也由此带来了嗅、味、色度等的问题。有机污染可分为两类:一类为有毒有机化学物质的污染,这类有机物质往往难于降解,具有生物累积性和“致突变、致畸、致癌”的三致作用或慢性毒性,并且分布面极广“1。如二嚼英,内分泌干扰激素等,对人体健康有着毒理学影响;而腐殖酸,富里酸等,能和水处理过程中加入的消毒剂反应,生成具有三致作用的消毒副产物。另一类为耗氧有机物污染,如蛋白质、脂肪酸、氨基酸、碳水化合物、油脂等,在分解过程中大量消耗水中的溶解氧,从而导致水中的溶解氧不足,造成水体中好氧生物的大量死亡,从而破坏了水体的水质。水体中的氮化物以有机氮和无机氮两种形态存在。由于我国大多水厂都是采用折点氯化法消毒,对于高氨氮的水源水,为了获得自由性余氯,必须加入大量的氯来分解氨氮,使得加氯量大大增加,提高了饮用水处理的成本;同时,高的加氯量更加重了消毒副产物的问题。另外,水中的氨氮较高及残留有机物的存在,可能引起管道中异养菌孽生,导致水中的细菌指数不达标,这种水被人饮用会危害人体健康,这就是20世纪90年代提出的饮用水生物稳定性问题。饮用水中含4申请同济人学硕士学位论文第一章概述有的过量硝酸氮会在人胃中还原为亚硝酸氮,亚硝酸盐会在水中、食物中与仲胺或酰胺或类似氨氮化合物发生反应,形成直接致癌的亚硝基化合物如亚硝胺5“”。1.1.3微污染水源水中主要污染物的控制和治理措施1.1.3.1微污染水源进一步净化的必要性我国水资源的现状是:一方面水资源贫乏,另一方面有限的水资源又受到了不同程度的污染。虽然,我国在水污染防治工作上做了很多的工作,但是要在短期的时间内让已污染的水源完全恢复到原来的水质,这是不可能的。于是,水厂不得不取用污染原水作为生活饮用水的水源。与此同时,公众对饮用水的水质的要求却在不断提高。2001年卫生部提出了更为严格的《生活饮用水水质卫生规范》,该规范于2001年1月在全国实行。目前自来水厂的常规处理工艺包括混凝、沉淀或澄清、过滤、消毒,可以有效去除水中的浊度和细菌,但是对微污染水源水中的氨氮和有机物的去除效果不佳。现有常规净水工艺对有机物的去除率为20~40%,对氨氮的去除率为15%左右。因此,采用常规的水处理工艺处理微污染原水,出水水质很难达标。从事水处理的技术人员和专家们,不断开发新的工艺和采用新的材料,以解决这个问题1.1.3.2微污染水源水的处理技术概述除了以上提到的常规处理工艺外,对微污染水源水的其他处理方法概括如下:(1)物理吸附主要包括两种“1:粉末活性炭吸附和粘土吸附。目前活性炭在水处理中的应用比较广泛。活性炭具有发达的细孔结构和巨大的比表面积,能够有效的去除水中的溶解有机物,解决水中的臭味和色度等问题。不过,活性炭对水中的极性物质没有吸附作用”。(2)化学氧化化学氧化都是利用强氧化剂通过化学反应去除水中的污染物。常见的化学氧化剂有氯气、高锰酸钾、臭氧等。氯气预氧化和折点加氯是水源受到污染的自来水厂广泛采用的方法。其主要措施是通过加入足够的氯和水中的氨氮、有机物反应,运行操作很简单。但是加氯量很难控制,而且容易产生致癌的卤代副产物。高锰酸钾氧化除了去除大部分藻类和部分细菌、氧化有机物外,还可以作为混凝剂增强混凝效果,并能减少THMs生成量。但是高锰酸钾容易使处理水着色,甚至会穿透滤池,致使出厂水含锰量上升。申请同济大学硕士学位论文第一章概述臭氧氧化不仅可去除水中溶解的铁、锰及致臭、致色物质,而且臭氧分解后还可以向水中充氧,为后续处理(尤其是生物处理)提供了很好的条件。但是,臭氧氧化的成本较高,另外,有限的臭氧投加量并不能将有机物彻底氧化。(3)生物氧化01生物氧化一般用在预处理过程中,这是微污染水源水处理技术的~个重大进程。生物氧化是通过微生物的新陈代谢活动,降解处理水中的氨氮、亚硝酸盐、及铁、锰等物质。生物氧化法包括生物接触氧化法、生物陶粒滤池、生物流化床、生物转盘等。这些生物氧化法都能形成良好的生物膜和正常的生物相,对于去除氨氮和低沸点有机物效果较显著,降低耗氧有机物也有一定效果。根据处理效果和运行成本分析,认为接触氧化池和陶粒生物滤池更合适被采用。其中弹性填料生物氧化池已在上海等地得到广泛应用。生物氧化具有经济、简单、有效的优点,但是,容易受到外界因素如原水水温、水质等的影响,操作管理水平要求较高,而且,生物挂膜需要一定的启动时间。(4)膜处理膜处理技术被认为是2l世纪最具前景的水处理技术。分类有:微滤(MF)、超滤(uF)、纳滤(NF)以及反渗透(Ro)等。膜处理效果比较好,但是容易造成膜污染,加上膜处理的价格昂贵,故给膜处理技术的推广带来障碍。(5)光催化氧化法嘲“”光催化氧化法是以化学稳定性和催化活性很好的TiO。为代表的n型半导体为催化剂的一种光催化氧化,一般认为在合适的条件下,有机物经光催化氧化的最终产物是CO:和HzO等无机物。该方法的强氧化性、对作用对象的无选择性与最终可使用有机物完全矿化的特点,使光催化氧化在饮用水深度处理方面具有很好的应用前景。但是TiO:粉末颗粒细微,不便加以回收,同传统净水工艺相比,光催化氧化处理费用较高,设备复杂,近期内推广使用受到限制。(6)吹脱法…1吹脱法是水作为不连续相与空气接触,利用水中溶解化合物的实际浓度与平衡浓度之阅的差异,将挥发性组分不断由液相扩散到气相中,达到去除挥发性有机物的目的。但该法对难挥发性有机物去除效果很差。(7)超声空化法“”超声空化是指水中的微小泡核在超声波作用下被激化,表现为泡核的振荡、生长、收缩及崩溃等一系列的动力学过程。该技术具有少污染或者无污染、设备简单等优点,同时还有杀菌消毒作用,是一种很有潜力的水处理新技术。但是现阶段超声空技术主要用在实验室小水量的处理研究中,尚处于基础研究阶段。(8)组合工艺6申请同济大学硕士学位论文第一章概述结合各单独工艺的优点和不足,组合工艺进入了微污染水的处理。组合工艺中的各工艺可以互相取长补短,同时去除多种类型的污染物。常州市第二自来水厂的Of~沸石—GAC的深度处理工程““,沸石离子交换和GAC协同脱氨,弥补了GAC在低温时生物作用减弱去除氨氮困难的缺陷,对原水中污染物有很好的去除效果。1.2沸石在微污染水源水处理中的应用1.2.1沸石的结构和理化特征1.2.1.1沸石矿沸石于1756年由瑞典矿物学家F.A.F.Cronstedt命名为“Zeolite”,是沸石族矿物的总称““,呈架状结构,是~种含水的碱或碱土金属硅酸盐矿物。沸石有天然与合成两种。已发现40种天然沸石矿物,大多数很少见,以方沸石、菱沸石、斜发沸石、片沸石、毛沸石、镁碱沸石、浊沸石、丝光沸石、钙十字沸石较为常见。目前我国发现有方沸石、斜发沸石、丝光沸石、碱美沸石、钙十字沸石、红辉沸石等10多种天然沸石矿产。大量利用的,主要是斜发沸石、丝光沸石,其次有方沸石、红辉沸石。1.2.1.2沸石化学成分沸石化学成分主要由SiO:、A1。03、H20和碱、碱土金属离子四部分组成。四部分比例有很大变化,从而构成了多种沸石矿物。其一般化学式为:M。。缸l。Sin㈣]·p心0“”。式中,M代表碱金属(如K、Na、Li)或碱土金属(如Ca、Mg、Ba、Sr),N是阳离子电荷数si02、A1:03两种成分约占沸石矿物问题的80%,在不同的沸石矿物中,硅铝的含量比例不一致。按比值不同,沸石可分为高硅沸石(Si倪/A1她&8),中硅沸石,低硅沸石(≤4)。硅铝比的大小直接影响沸石的某些性能,尤其是离子交换性和耐酸性。国内斜发沸石、丝光沸石多属高硅沸石(硅酸比在7.85~11.28)。1.2.1.3沸石的结构特征沸石的特殊物理性质取决于沸石的晶格结构,沸石由SiO:和A1203四面体单元交错排列成空间网格。由于晶体结构的开放性,沸石含有许多大小不均匀的孔道和空腔。由于四面体中铝置换硅电价不平衡而导致的补偿正电荷的需要,这些孔道和空腔中常被碱金属或碱土金属离子和沸石水分子所占据。沸石水是以中性水分子形式存在于沸石族矿物晶格中的水。沸石水在矿物晶格中占有确定的位置。其含量有一个确定的上限值,但矿物的具体含水量则随外界条件而变。含水量的多少并不会影响晶格,但会改变折射率、比重。在适当的播放器加载中，请稍候...
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天然沸石去除微污染水源水中氨氮、有机物研究--优秀毕业论文 可复制黏贴 同济大学硕士学位论文天然沸石去除微污染水源水中氨氮、有机物研究姓名:康丹申请学位级别:硕士专业:市政工程指导教师:张玉先声明本人郑重声明:本论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,撰写成硕士学位论文!:丞丛进互圭睦丝运鎏丞...
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