混凝-吸附工艺对养猪废水处理效果的研究

发布时间：2018-12-05 21:38

【摘要】：随着我国规模化生猪养殖的快速发展,日益增多的养猪废水已经成为我国主要的农业污染源之一,未经处理的污水对周边地区的水体、大气、土壤产生了严重污染,对居民健康也造成了显著危害。规模化猪场废水常用厌氧工艺进行处理,但厌氧处理具有水力停留时间长、构筑物容积大、初期投资成本高和氨氮去除效果差等缺点。本论文选用无机、有机絮凝剂复配的混凝工艺和沸石材料吸附的联合物理工艺对养猪废水进行预处理,研究其对养猪废水的净化效果。研究所选的聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝铁(PAFC)、聚合硅酸铝铁(PSAF)等4种无机絮凝剂,以及阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、阴离子聚丙烯酰胺(APAM)和非离子聚丙烯酰胺(NPAM)等3种有机絮凝剂对养猪废水均有较好的处理效果,其中浊度、COD和TP去除效果较好,而NH3-N和TN去除较差。通过比对筛选得到了最适宜的无机和有机絮凝剂分别为PAFC和CPAM,在处理1 L的养猪废水时,100 g/L的PAFC最佳投加量为11mL,2 g/L的CPAM投加量为5 mL。在pH为5时,混凝出水最为澄清,浊度和COD的去除率最高,但调节pH至5耗酸较多,且TP在酸性条件去除较差;在原水pH下,出水浊度、COD去除稍差,但TP去除效果大幅提高,更为经济适用。无机絮凝剂在静置15 min左右后沉降达到稳定,有机絮凝剂静置5 min左右沉降稳定。通过正交试验确定了PAFC在烧杯试验的最佳水力条件为:混合阶段搅拌30 s,搅拌速度350 r/min,反应阶段搅拌20min,搅拌速度40 r/min;CPAM最佳水力条件为:混合阶段搅拌30 s,搅拌速度350r/min,反应阶段搅拌30 min,搅拌速度60 r/min。在用无机、有机絮凝剂复配混凝处理养猪废水时,应先投加无机絮凝剂PAFC后投加有机絮凝剂CPAM,且保持60~90 s的间隔时间。无机、有机絮凝剂复配最佳的使用条件为:100 g/L的PAFC投加8 mL,2 g/L的CPAM投加3.5 mL,静置沉淀5 min。在最优混凝条件下,污水浊度、COD和TP去除率分别可达到89.39%、84.85%和89.93%,但NH3-N和TN去除效果不理想。文中比对了2种天然沸石(FS1和FS2)对NH4Cl模拟废水中氨氮的吸附效果,选取了较优的颗粒沸石(FS2KL)合成了一种脱氮除磷填料(FS2TL)。4种材料对模拟废水氨氮的等温吸附特征均能较好的符合Langmuir和Freundlich曲线,其饱和吸附量分别为13.95 mg/g、13.98 mg/g、9.94 mg/g和8.02 mg/g。材料对氨氮的动力学过程均呈现出“快速吸附,缓慢平衡”的特点,其中FS1、FS2、FS2KL的动力学曲线采用准二级动力学方程较准一级动力学方程拟合更好,而FS2TL更符合准一级动力学方程。pH在5~7时,材料氨氮吸附量受pH影响不大,pH超过7后,吸附量略微下降,pH从8增加到9,吸附量明显降低。废水氨氮去除率均随着沸石材料投加量的增加呈现出先快速增高后逐渐稳定的趋势,单位质量沸石的氨氮吸附量则是随投加量的增加而快速降低,下降速度逐渐放缓。4种材料对氨氮的吸附量是随着温度的上升而上升,表明其对氨氮的吸附均为吸热反应。填料FS2TL对混凝出水氨氮的饱和吸附量为5.71 mg/g,明显小于模拟配水氨氮的饱和吸附量8.02 mg/g。在采用FS2TL动态吸附处理混凝出水时,吸附柱对污水中NH3-N、TN和TP都有较好的处理效果,但对COD吸附效果不佳。随着进水流速增大,污水在柱层中停留时间减少,吸附柱穿透和饱和时间点提前;随着填料柱层高度增加,吸附剂质量增加,柱层停留时间随之延长,吸附柱穿透和饱和速度减慢。因此,适当减小进水流量或增加柱层高度,可以有效提高吸附柱对NH3-N、TN、TP、COD等污染物的去除效率。
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【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X713

【参考文献】