高铁酸钾与污泥吸附剂强化混凝去除二级出水中污染物的研究

发布时间：2020-07-12 03:02

【摘要】：由于水资源短缺、水体污染严重,污水的回收再利用已经得到人们越来越多的关注。我国的污水处理大多采用以活性污泥处为代表的工艺,并不能有效地去除水中的污染物,因此城市污水厂二级出水中仍存在较多的有机物。混凝作为一种常规的水处理工艺,常被用在污水深度处理中。仅通过混凝沉淀对污染物的去除是十分有限的,通常将混凝与其它水处理工艺相结合,以提高对二级出水中各种污染物的去除作用。本实验以污水回用为目标,研究了高铁酸钾以及Fe(Ⅵ)/Fe(Ⅱ)体系对二级出水中污染物的处理效能;同时利用给水厂剩余污泥制作污泥吸附剂,研究其对二级出水中污染物的处理效能;最后在混凝沉淀过滤小试装置中验证氧化剂与吸附剂联合强化混凝对二级出水中各种污染物的处理效能。实验结果表明,高铁酸钾能起到良好的氧化和混凝作用,并能够将大分子有机物转化为小分子有机物。当高铁投量为10mg/L时,浊度的去除率为74.5%,COD和DOC去除率为50%和27.7%,氨氮和总氮的去除率分别为6.5%和24.2%。高铁酸钾对微污染物也有较好的去除效果,但对阿替洛尔、吉非罗齐、卡马西平和布洛芬这四种药物的去除率较低,分别为25%、26.7%、19.7%和14.6%。在Fe(Ⅵ)/Fe(Ⅱ)体系中,当Fe(Ⅵ)和Fe(Ⅱ)投加量分别为5mg/L和1mg/L时,能大大加强各种污染物的去除作用,此时浊度的去除率为90%,COD和DOC去除率为60%和32%,氨氮和总氮的去除率分别为32%和35%。利用给水厂污泥制作的污泥吸附剂,对污染物也有较好的去除效果,当污泥吸附剂投量为2g/L时,DOC的去除率为34.7%,氨氮和TN的去除率分别为23%和15.5%。金霉素、土霉素、恩诺沙星、诺氟沙星、磺胺甲嘧啶、新诺明和卡马西平这7种微污染物的去除率能达到90%以上。不同混凝剂与污泥吸附剂联用,污泥投加量为1g/L,PAC和Fe Cl3投量分别为40mg/L和50mg/L时,浊度去除率分别为82%和78%,TP去除率分别为54%和62%,这明显要大于单独投加1g/L污泥吸附剂时浊度与TP的去除率。当控制高密沉淀池的回流比为50%时,TP、浊度和DOC有最好的去除效果,去除率分别为74%、94%和47%。通过混凝沉淀过滤小试装置,控制回流比为50%,Fe(Ⅵ)和Fe(Ⅱ)投加量分别为5mg/L和1mg/L,污泥吸附剂投量为1g/L,进水流量为1L/h,连续运行10天,浊度平均去除率能达到90%以上,TP、COD、UV254的平均去除率能达到70%以上;金霉素、土霉素、苯扎贝特、恩诺沙星、诺氟沙星、阿替洛尔、磺胺甲嘧啶、新诺明、吉非罗齐、卡马西平、萘普生和阿特拉津这12种微污染物的去除率能达到了90%以上。遗传毒性结果表明,单独投加5mg/L高铁时,二级出水遗传毒性去除率为58.8%,Fe(Ⅵ)和Fe(Ⅱ)投加量分别为5mg/L和1mg/L时,遗传毒性去除率为82.8%;单独投加1g/L污泥吸附剂,遗传毒性去除率为80.4%;通过混凝沉淀过滤连续流小试装置后,遗传毒性去除率达到97%,表明高铁酸钾与污泥吸附剂强化混凝对于削减污水的遗传毒性效果显著。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703
【图文】：

示意图,试验装置,示意图,斜板沉淀池

1-蠕动泵 2-搅拌桨 3-快速混合池 4-慢速絮凝池 5-斜板沉淀池 6-中间水箱 7-砂滤池图 2-1 试验装置示意图混凝沉淀过滤反应装置由混凝反应与斜板沉淀池和砂滤柱单元组成。本试沉淀工艺采用斜板沉淀池，沉淀池总长 60cm，总宽 20cm，混合区和絮凝区的拌作用都由磁力搅拌器提供，沉淀出水进入中间水箱，水箱一直有搅拌桨搅拌使出水不会二次沉淀，过滤工艺选用砂滤，砂滤柱内径 4cm，总高 1.9m，进水蠕动泵控制从下而上。滤池中的滤料采用粒径大小为 0.6—1.2mm 的石英砂为，部以鹅卵石作承托层。滤柱结构由下而上分别为配水区、承托层、滤料层和清区，高度分别为 10cm、10cm、120cm 和 10cm。2.3 实验方法2.3.1 常规指标检测方法本实验的常规指标均按照国家标准方法（《水和废水检测分析方法》（第四版检测，具体分析方法见表 2-6。表 2-6 常规检测方法

谱图,高铁酸钾,荧光谱图

d）高铁 4mg/L 荧光谱图 e）高铁 5mg/L 荧光谱图 f）高铁 10mg/L 荧光谱图图 3-12 高铁酸钾处理前后的荧光谱图图 3-12 为不同浓度高铁酸钾处理后的荧光谱图。二级出水在谱图中存在四明显的峰，分别位于Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ区域内，可以推断在二级出水中含富里酸类腐质、苯环蛋白质、溶解性微生物代谢产物、腐殖酸类腐殖质等物质，并且腐殖类腐殖质等物质相对较多，这与实际相符合[68]；在Ⅰ区域内，响应值极低几乎零，在Ⅱ区域内的响应值较低，可以推测二级出水中几乎不含有酪氨酸类的蛋质，含有较低浓度的色氨酸类蛋白质，此类蛋白质大致代表了蛋白质类有机物根据荧光图谱的变化，各个区域的荧光都有不同程度的减弱。当高铁酸钾加量为 10mg/L 时，四个峰值和原水相比都有明显的削减。虽然高铁酸钾对污染都有作用，但从响应值可以看出，即使高铁酸钾的投加量达到 10mg/L，水中污物的响应值还是较高。后续的实验可采取某种方式强化氧化效果。3.2.5 高铁酸钾对微污染物的影响实验取 300mL 高铁酸钾处理后的水，进行固相萃取，洗脱浓缩后测试剩余污染物含量。不同浓度高铁酸钾对微污染物的去除率见图 3-13。

高铁酸钾与污泥吸附剂强化混凝去除二级出水中污染物的研究

不同Fe2+浓度

【参考文献】