污水再生过程中前体物及消毒副产物的变化规律与控制研究

发布时间：2018-04-03 11:19

本文选题：再生水　切入点：消毒副产物前体物　出处：《江南大学》2017年硕士论文

【摘要】：市政污水作为一种潜在的水资源,具有水量稳定、供给可靠等优点,对于解决水资源的匮乏及水的供需矛盾有重大意义。消毒工艺是保证再生水生物安全性的重要环节,但同时也伴随着消毒副产物(DBPs)问题。本研究主要针对市政污水处理过程中各工艺沿程DBPs前体物进行了分析和表征,研究前体物在不同处理工艺中的迁移、转化规律,并探究相应氯化DBPs的生成与变化规律。在此基础上,采用分子量(MW)分离和亲疏水性分离等手段对生物处理过程中DBPs前体物特性进行了分析,考察生物处理过程中前体物的变化规律以及不同特性前体物与DBPs之间的相关关系。同时,构建臭氧(O_3)-陶瓷膜系统对二级出水进行深度处理,考察陶瓷膜过滤、单独O_3预氧化和O_3-陶瓷膜耦合工艺对DBPs的作用机制。主要研究结果如下:(1)生活污水中DBPs前体物主要成分为腐殖质和脂肪烃,以亲水性组分(HPI)为主。生成的主要含碳消毒副产物(C-DBPs)为三卤甲烷(THM)和卤代乙酸(HAA),主要含氮消毒副产物(N-DBPs)为卤乙腈(HAN)。一级处理(沉淀)基于疏水性组分(HPO)与水互斥的物理性能对疏水性腐殖质有较好的去除效果。一级处理对腐殖质的去除会导致该过程出水的含碳消毒副产物生成势(C-DBPFP)降低,而含氮消毒副产物生成势(N-DBPFP)会由于DON/DOC的升高而略有增加。二级处理(生物处理)对腐殖质和脂类均有较好的去除效果,但会产生大量疏水性的溶解性微生物产物(SMP)。二级处理中SMP的累积导致了该过程出水的C-DBPFP和N-DBPFP均呈现大幅增加,分别增加了32.66%和68.66%。深度处理(滤布滤池)能截留部分腐殖质和疏水性的SMP。深度处理对SMP的截留作用会导致出水C-DBPFP和N-DBPFP的降低。(2)针对生物处理过程中前体物及DBPs变化情况进行深入研究,结果表明生物处理不仅能有效去除DOC和DTN,还会影响溶解性有机物(DOM)的MW分布及亲疏水性分布。缺氧池和好氧池会产生大量SMP,从而使缺氧池和好氧池中DOM表现为低MW、疏水性的特性。生物处理过程中DOM在100 kDa和5 kDa段产生的C-DBPFP最高。N-DBPFP随着MW的增加而减少。对于不同亲疏水性组分,HPO是生成C-DBPFP和N-DBPFP的主要前体物。(3)构建O_3-陶瓷膜系统,分别考察陶瓷膜过滤、O_3预氧化、O_3-陶瓷膜耦合工艺处理二级出水过程中对DBPs的作用机制。结果表明,小孔径(0.1μm和0.05μm)陶瓷膜对C-DBP和N-DBP前体物去除效果较好,0.1μm和0.05μm陶瓷膜对C-DBP和N-DBP前体物去除率分别为61.85%、68.10%和53.59%、58.85%。但小孔径陶瓷膜极易形成膜污染。5 mg/L O_3对C-DBP和N-DBP前体物去除率仅为36.74%和28.86%。O_3-陶瓷膜耦合工艺可有效缓解膜污染问题(相对于单独陶瓷膜过滤)并提高对C-DBP和N-DBP前体物的去除率(相对于单独O_3预氧化)。当O_3投加量为5 mg/L时,运行6h后,0.05μm和0.1μm陶瓷膜TMP分别为21.5 kPa和15 kPa,陶瓷膜使用寿命延长了近1倍;此时0.05μm和0.1μm陶瓷膜对二级出水C-DBP前体物去除率分别为59.20%和53.25%,对N-DBP前体物去除率分别为43.50%和41.45%。
[Abstract]:The results are as follows : ( 1 ) The formation potential ( C - DBPs ) of carbon - containing disinfection by - product ( N - DBPs ) in the process of biological treatment is mainly composed of humic substances and aliphatic hydrocarbons . The main research results are as follows : ( 1 ) The formation potential ( C - DBPs ) of carbon - containing disinfection by - products ( N - DBPs ) in the process of biological treatment is increased slightly . The results showed that the removal rates of C - DBP and N - DBP precursors were 61.85 % , 68.10 % and 53.59 % , 58.85 % respectively .

【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X703

【参考文献】