水窖底泥污染物迁移转化特性的实验研究

发布时间：2017-05-02 10:02

  本文关键词：水窖底泥污染物迁移转化特性的实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在我国的西北部,不少地区由于降雨量少、光照强、蒸发量大,缺少人畜饮水,严重影响了当地民众的生活。通过修建水窖利用屋面、场院、沟坡等设施蓄水,已经成为解决西北部地区缺水问题有效而实用的方法。水窖不但可以缓解黄土高原干旱与水土流失的矛盾,同时也是解决部分水资源短缺地区饮水困难的重要途径。然而随着不同形式的水窖在解决农村饮水安全中的大规模应用,窖水水质问题也日益受到关注。大气降水是窖水的主要组成部分,剩余很小部分靠地下水或河流补给。由于水窖构造不利于清洗,雨污水流入、大气沉降的同时污染物会进入窖水水体,再由水体的自然沉降富集在水窖底泥中。其整个过程实际上是污染物在窖水底泥与窖水之间的迁移转化,而底泥在污染物的迁移转化过程中起着非常重要的载体作用。因此,为了保障西北地区村镇饮用水的安全以及深入探索干旱半干旱地区集水体系,研究水窖底泥污染物的迁移转化特性具有深刻的现实意义。本实验选用水窖中具有代表性的几种污染物进行分析,通过动力学等实验方式,在不同影响因素下,研究水窖底泥污染物的迁移转化特性。本文的研究内容和成果主要包括以下几个方面:(1)查阅有关底泥文献资料,通过对河、湖、库区底泥的了解探究可能存在于水窖底泥中的污染物以及影响其迁移转化的因素,最终确定目标污染物为氨氮、COD_(Mn)、UV_(254)以及电导率,实验影响因素为水相污染物初始负荷、底泥含量、紊乱程度以及温度;进行实地考察,记录窖体内外环境情况,了解水窖使用情况;对实验所需底泥进行预处理并储存,分析其理化性质。(2)根据河、湖、库区底泥吸附释放污染物的相关作用机理,分析了污染物在水窖底泥和窖水之间的吸附释放规律,展现了研究水窖底泥污染物的迁移转化特性的重要意义;介绍了准一级、准二级动力学方程等常见水质模型的内容、特点和各自的拟合方法。(3)以水相氨氮初始浓度、底泥含量、紊乱程度和温度为变量,对水窖底泥吸附氨氮进行了动力学实验,建立水窖底泥吸附氨氮的准一级、准二级动力学模型,来考察底泥含量、水相氨氮初始浓度、紊乱程度和温度分别对吸附过程的影响机理。结果表明:不同底泥含量时,平衡时单位质量底泥对氨氮的吸附量与底泥含量负相关,准二级动力学方程比准一级方程能够较好的表示不同底泥含量对氨氮吸附过程的影响;不同水相氨氮初始浓度时,平衡时单位质量底泥对氨氮的吸附量与氨氮初始浓度正相关,准二级动力学方程比准一级方程能够较好的表示不同氨氮初始浓度对氨氮吸附过程的影响;不同紊乱程度时,平衡时单位质量底泥对氨氮的吸附量与紊乱程度正相关,准一级动力学方程比准二级方程能够较好的表示不同紊乱程度对氨氮吸附过程的影响;不同温度时,平衡时单位质量底泥对氨氮的吸附量与温度负相关,准二级动力学方程比准一级方程能够较好的表示不同温度对氨氮吸附过程的影响。(4)以底泥含量、紊乱程度和温度为变量,对水窖底泥释放COD_(Mn)进行了动力学实验,建立水窖底泥释放COD_(Mn)的准一级、准二级动力学模型,来考察底泥含量、紊乱程度和温度分别对释放过程的影响机理。结果表明:不同底泥含量时,平衡时单位质量底泥对COD_(Mn)的释放量与底泥含量正相关,准二级动力学方程比准一级方程能够较好的表示不同底泥含量对COD_(Mn)释放量过程的影响;不同紊乱程度时,平衡时单位质量底泥对COD_(Mn)的释放量与紊乱程度正相关,准二级动力学方程比准一级方程能够较好的表示不同紊乱程度对氨氮吸附过程的影响;不同温度时,平衡时单位质量底泥对COD_(Mn)的释放量与温度正相关,准二级动力学方程能够较好的表示不同温度对COD_(Mn)释放过程的影响。(5)以底泥含量、紊乱程度和温度为变量,对水窖底泥吸附UV_(254)进行了动力学实验,来考察底泥含量、紊乱程度和温度分别对吸附过程的影响机理。结果表明:不同底泥含量时,当底泥含量为2g/L以内时,最大UV_(254)吸附容量随底泥含量的上升迅速增大;不同紊乱程度时,当紊乱程度在230r/min以内时,最大UV_(254)吸附容量随紊乱程度的增大而增大,但增速是逐渐放缓的;不同温度时,最大UV_(254)吸附容量随着温度的升高在逐渐减小,当温度在25~30℃中间时,最大UV_(254)吸附容量下降的速率最大。(6)以底泥含量、紊乱程度和温度为变量,对水窖底泥释放电导率进行了动力学实验,对水窖底泥释放电导率进行线性拟合,来考察底泥含量、紊乱程度和温度分别对释放过程的影响机理。结果表明:不同底泥含量时,随着底泥含量的上升,平衡时电导率的释放量也在增大,水相电导率值随着底泥含量的增加总体呈线性增加趋势;不同紊乱程度时,随着紊乱程度的上升,平衡时电导率的释放量也在增大,水相电导率值随着紊乱程度的增加总体呈线性增加趋势;不同温度时,随着温度的上升,平衡时电导率的释放量也在增大,水相电导率值随着温度的上升总体呈线性增加趋势。
【关键词】：水窖底泥 污染物迁移转化 窖水水质 吸附释放
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-26
• 1.1 研究背景12-15
• 1.1.1 我国西北部地区水窖现状12-13
• 1.1.2 国内外研究进展13-15
• 1.2 底泥的理化特性分析15-16
• 1.3 污染物迁移转化方式及影响因素16-20
• 1.3.1 污染物的迁移16-18
• 1.3.2 污染物的转化18
• 1.3.3 影响污染物迁移转化的因素18-20
• 1.4 水窖底泥吸附释放污染物的机理与模型20-23
• 1.4.1 底泥吸附污染物机理20-21
• 1.4.2 底泥释放污染物机理21-22
• 1.4.3 动力学模型22-23
• 1.5 研究的目的及意义23
• 1.6 研究内容及技术路线23-26
• 1.6.1 研究内容23-24
• 1.6.2 技术路线24-26
• 2 实验材料、仪器和方法26-30
• 2.1 实验材料26-28
• 2.1.1 水窖概况26-27
• 2.1.2 实验用水窖底泥的采集和预处理27
• 2.1.3 实验用水窖底泥理化性质分析27-28
• 2.2 实验测定法方及所需仪器、试剂28-30
• 3 水窖底泥对氨氮吸附的实验研究30-48
• 3.1 底泥含量对氨氮吸附过程的影响30-35
• 3.1.1 实验设计30-32
• 3.1.2 实验结果分析32-33
• 3.1.3 底泥含量对氨氮吸附过程的动力学拟合33-35
• 3.2 水相氨氮初始浓度对吸附过程的影响35-39
• 3.2.1 实验设计35-36
• 3.2.2 实验结果分析36-37
• 3.2.3 水相氨氮初始浓度对氨氮吸附过程的动力学拟合37-39
• 3.3 紊乱程度对氨氮吸附过程的影响39-43
• 3.3.1 实验设计39-40
• 3.3.2 实验结果分析40-41
• 3.3.3 紊乱程度对氨氮吸附过程的动力学拟合41-43
• 3.4 温度对氨氮吸附过程的影响43-46
• 3.4.1 实验设计43
• 3.4.2 实验结果分析43-45
• 3.4.3 温度对氨氮吸附过程的动力学拟合45-46
• 3.5 本章小结46-48
• 4 水窖底泥对COD_(Mn)释放的实验研究48-59
• 4.1 底泥含量对COD_(Mn)释放过程的影响48-52
• 4.1.1 实验设计48-49
• 4.1.2 实验结果分析49-50
• 4.1.3 底泥含量对COD_(Mn)释放过程的动力学拟合50-52
• 4.2 紊乱程度对COD_(Mn)释放过程的影响52-55
• 4.2.1 实验设计52-53
• 4.2.2 实验结果分析53
• 4.2.3 紊乱程度对COD_(Mn)释放过程的动力学拟合53-55
• 4.3 温度对COD_(Mn)释放过程的影响55-57
• 4.3.1 实验设计55
• 4.3.2 实验结果分析55-56
• 4.3.3 温度对COD_(Mn)释放过程的动力学拟合56-57
• 4.4 本章小结57-59
• 5 水窖底泥对UV_(254)吸附的实验研究59-67
• 5.1 底泥含量对UV_(254)吸附过程的影响59-62
• 5.1.1 实验设计59-60
• 5.1.2 实验结果分析60-62
• 5.2 紊乱程度对UV_(254)吸附过程的影响62-64
• 5.2.1 实验设计62-63
• 5.2.2 实验结果分析63-64
• 5.3 温度对UV_(254)吸附过程的影响64-65
• 5.3.1 实验设计64
• 5.3.2 实验结果分析64-65
• 5.4 本章小结65-67
• 6 水窖底泥对电导率释放的实验研究67-75
• 6.1 底泥含量对电导率释放过程的影响67-69
• 6.1.1 实验设计67-68
• 6.1.2 实验结果分析68-69
• 6.1.3 底泥含量对电导率释放过程的线性拟合69
• 6.2 紊乱程度对电导率释放过程的影响69-71
• 6.2.1 实验设计69-70
• 6.2.2 实验结果分析70-71
• 6.2.3 紊乱程度对电导率释放过程的线性拟合71
• 6.3 温度对电导率释放过程的影响71-73
• 6.3.1 实验设计71-72
• 6.3.2 实验结果分析72-73
• 6.3.3 温度对电导率释放过程的线性拟合73
• 6.4 本章小结73-75
• 7 结论与展望75-77
• 7.1 结论75-76
• 7.2 展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81

【参考文献】

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本文编号：340721