组合填料渗滤处理雨水中重金属的实验研究

发布时间：2020-06-17 03:17

【摘要】：城市面源污染对于地表水环境的污染越来越受到关注,尤其初期雨水径流中含有众多有机污染物和重金属污染物,对于河道水体水质的影响甚大,有效收集、净化、处理、利用初期雨水对水环境污染防治有着重要意义。人工快速渗滤系统(CRI)应用于初期雨水径流处理的相关研究较少。本文依托“十二五”宜兴水专项“城区水污染控制和水环境功能提升技术研究”展开,重点研究了沸石和石灰石对雨水中常见低浓度铅、铜、锌、镉四种重金属离子共同存在时的去除规律,再考虑到兼顾去除初期雨水径流中COD、总氮、总磷、氨氮等有机物,在沸石和石灰石做填料的情况下又加入河砂、粉煤灰、钢渣、木糠等新型填料,探究CRI系统对于处理初期雨水径流的可行性和有效性。本文的主要实验结果如下:(1)沸石和石灰石对四种低浓度离子共存的吸附实验表明两种吸附剂去除重金属离子,在一定范围内,吸附剂投加量越大,重金属去除效果越好;实验中吸附剂增加到0.5 g后,所有重金属的去除效果变化不再明显。对于沸石和石灰石,重金属的去除率随接触时间增加而增加,当时间增加到300 min后,去除率均变化不再明显。温度对石灰石和沸石去除重金属影响并不完全相同,不同重金属离子受温度变化影响也不尽相同。重金属初始浓度对沸石和石灰石去除重金属的影响不同,不同重金属离子受浓度变化影响也不同。(2)Langmuir和Freundlich方程都能描述沸石和石灰石对4种重金属离子的等温吸附曲线,针对不同离子拟合效果不尽相同。零级方程、准一级动力学方程和准二级动力学方程对不同重金属吸附过程的拟合效果不同,其中零级方程对吸附过程的拟合效果不佳,准一级动力学和准二级动力学方程对不同重金属吸附过程的拟合效果均较好。(3沸石对四种重金属元素的竞争吸附体系下,各离子的竞争吸附能力强弱为Pb~(2+)Zn~(2+)Cd~(2+)Cu~(2+)。石灰石对四种重金属元素的竞争吸附体系下,各离子的竞争吸附能力强弱为Cd~(2+)Zn~(2+)Cu~(2+)Pb~(2+)。脱附实验表明,NaCl对沸石具有很好的脱附作用,四种重金属离子的脱附量几乎与钠离子的浓度成正比。(4)对人工快速渗滤系统填料进行优化,用于处理初期雨水径流中的重金属和有机物。实验分析可知,CRI系统对重金属的去除再生能力表现了很好的结果,系统稳定时对于Pb~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)的平均去除率分别为83.05%、79.02%、68.69%、95.74%。本文所采用的CRI系统对有机物也具有很好的去除性能,系统稳定时对于COD、TN、TP、氨氮的平均去除率分别为86.60%、84.38%、71.95%、75.00%。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X52
【图文】：

路线图,研究技术,路线图

静态实验主要探索了沸石和石灰石吸附去除重金属的可行性以及实验室条件下不同因素变化对于去除结果的影响，具体包括：（1）沸石和石灰石对重金属元素吸附性能研究（吸附剂投加量、接触时间的影响）；（2）沸石和石灰石对重金属元素去除效果的影响因素（温度、重金属初始浓度）研究；（3）沸石和石灰石去除重金属元素机理分析；（4）沸石和石灰石对重金属元素竞争吸附特性研究；（5）NaCl 对于沸石吸附重金属后的脱附研究。动态实验主要包括将静态实验所试沸石、石灰石作为去除重金属的主填料，考虑到初期雨水径流中不仅存在铅、铜、锌、镉等重金属元素，还有大量的有机污染物存在，故加入钢渣、粉煤灰、木糠等对去除有机物有效的填料设计了一个人工快速渗滤装置，使其在有效去除初期雨水中的重金属污染物的同时兼顾去除COD、TN、TP、氨氮等有机污染物，提高装置利用率，更好地处理初期雨水径流，净化其水质，以期为实际工程应用提供帮助。1.4.2 技术路线

扫描图,扫描图,沸石

西安建筑科技大学硕士学位论文2 实验方案与分析方法2.1 实验设计2.1.1 实验用吸附剂沸石是一种具有阴离子型架状结晶结构的硅铝酸盐矿物质，它的表面不规则，具有较大的比表面积。同时沸石内部多为凹陷的多孔颗粒状结构，含有许多大小不一但又彼此贯通的与外界相连的空穴和通道，极具开放性，正是由于沸石所具有的特殊骨架结构使得沸石具有吸附和离子交换能力[47]，同时也因为沸石在自然界内分布广泛，价格低且性能好，被广泛应用于水处理领域。本实验中用到的天然斜发沸石购自河北灵寿县，沸石粒径为 0.88～1.3 mm，SEM 扫描图如图 2.1。uab

【参考文献】