水源突发氨氮污染的应急处理技术研究

发布时间：2017-07-07 21:16

  本文关键词：水源突发氨氮污染的应急处理技术研究

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【摘要】：水是人们赖以生存和发展的物质基础,近年来水污染事故时有发生,给人们的饮水安全带来了严重的威胁。水源突发性氨氮污染问题,是城市供水厂面临的重要课题和难题。因此,研究应对突发氨氮污染事故的应急处理技术,对于防治城市供水厂突发性氨氮污染,保障人们饮用水安全具有重大的意义。现有的生物处理法在污染突发时无法紧急启动,微生物培养和管理难度大；化学法容易产生二次污染；而物化法具有快速有效、简单易行、无二次污染等优点。天然沸石对氨氮具有很好的选择性吸附,以沸石作为供水厂突发性氨氮污染的应急技术具有安全和无二次污染等优点,有重要的意义和应用前景。本课题用微波和氯化钠(NaCl)对颗粒状天然沸石进行改性,以实验室模拟的氨氮污染水源水为处理对象,通过单因素试验探究了粒径、投加量、pH、时间和初始浓度对去除氨氮效果的影响,进行了吸附动力学模型和等温吸附模型拟合,结合试验结果和数据,分析探讨了天然沸石和改性沸石吸附氨氮的机理和吸附特性,得到以下结论：(1)天然沸石去除氨氮的试验结果表明,最佳试验条件为天然沸石粒径为0.5-1.0mm,投加量6.0 g,pH为6.5,反应时间60 min,此时天然沸石对浓度为10mg/L的氨氮溶液去除效果最好,去除率为34.54%,处理后的剩余氨氮浓度为6.55 mg/L。(2)改性沸石对氨氮去除能力顺序依次为：NaCl+微波改性沸石(N+MZ)NaCl沸石(NZ)微波+NaCl改性沸石(M+NZ)微波NaCl同时改性沸石(M-NZ)微波改性沸石(MZ)天然沸石(Z)。其中天然沸石先用NaCl溶液后用微波改性效果最佳,去除率为87.76%,处理后溶液剩余氨氮浓度降低至1.22 mg/L(3)pH的大小直接影响改性沸石对氨氮的去除效果,pH太高或太低都不利于改性沸石对氨氮的去除,合适的pH值为6.5。(4)天然沸石和改性沸石对氨氮的吸附过程均符合“快速吸附,缓慢平衡”的特点,经过NaCl溶液充分改性后的沸石更快达到吸附平衡。准二级反应动力模型最适合反映天然沸石和改性沸石对氨氮的吸附过程,该过程不单单是颗粒间扩散控制的,而是受到多个步骤控制的。(5)随着氨氮初始浓度的增加,天然沸石和改性沸石对氨氮的等温吸附曲线变化趋势相同。Freundlich模型比Langmuir模型能更好的拟合实际的吸附过程,具有更高的相关系数。(6)通过改性前后沸石的性能进行试验发现,COD、磷和阳离子的存在对经过NaCl充分改性的沸石去除氨氮的影响较小,对未经NaCl充分改性的沸石去除氨氮的影响较大。阳离子对天然沸石去除氨氮的影响大于NaCl+微波改性沸石,影响程度大小分别为Mg2+Ca2+K+。
【关键词】：突发性水源污染 应急处理技术 氨氮 沸石
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-26
• 1.1 课题研究背景14-17
• 1.1.1 我国水环境现状14-16
• 1.1.2 水污染突发事件简述16-17
• 1.2 我国水源水质氨氮污染现状17-20
• 1.2.1 氨氮的来源与危害17-19
• 1.2.2 氨氮在饮用水中的限值19-20
• 1.3 国内外氨氮应急处理技术20-24
• 1.3.1 物化法20-23
• 1.3.1.1 吸附法20-21
• 1.3.1.2 膜分离技术21
• 1.3.1.3 离子交换技术21-22
• 1.3.1.4 化学沉淀法22-23
• 1.3.1.5 折点加氯法23
• 1.3.2 生物法23-24
• 1.4 课题研究目的和意义及主要内容24-26
• 1.4.1 研究目的和意义24
• 1.4.2 研究内容24-26
• 第二章 实验材料及分析方法26-31
• 2.1 实验仪器、材料与药品26-27
• 2.1.1 实验材料26
• 2.1.2 实验仪器26-27
• 2.1.3 实验药品27
• 2.2 实验分析方法27-31
• 2.2.1 实验试剂的配制27-28
• 2.2.2 氨氮标准工作曲线的绘制28-29
• 2.2.3 数据的计算处理29-30
• 2.2.4 实验步骤30-31
• 第三章 试验方法与原理31-34
• 3.1 天然沸石去除氨氮的试验研究31-32
• 3.1.1 沸石粒径和投加量对沸石去除氨氮效果的影响31
• 3.1.2 pH对沸石去除氨氮效果的影响31
• 3.1.3 时间对沸石去除氨氮效果的影响31-32
• 3.1.4 氨氮浓度对沸石去除氨氮效果的影响32
• 3.2 改性沸石的制备试验32-34
• 3.2.1 微波改性沸石制备实验32
• 3.2.2 NaCl改性沸石制备实验32
• 3.2.3 微波NaCl同时改性沸石制备实验32-33
• 3.2.4 微波+NaCl改性沸石制备实验33
• 3.2.5 NaCl+微波改性沸石制备实验33-34
• 第四章 实验结果与讨论34-48
• 4.1 天然沸石实验结果34-37
• 4.1.1 沸石粒径和投加量对天然沸石去除氨氮效果的影响34-35
• 4.1.2 pH对天然氨氮去除氨氮效果的影响35-36
• 4.1.3 反应时间对天然沸石去除氨氮效果的影响36
• 4.1.4 氨氮浓度对天然沸石去除氨氮效果的影响36-37
• 4.2 改性沸石试验结果37-43
• 4.2.1 微波和NaCl改性条件的确定37-38
• 4.2.2 投加量对改性沸石去除氨氮的影响38-39
• 4.2.3 pH对改性沸石去除氨氮的影响39-41
• 4.2.4 反应时间对改性沸石去除氨氮的影响41-42
• 4.2.5 氨氮浓度对改性沸石去除氨氮的影响42-43
• 4.3 沸石性能的实验研究43-46
• 4.3.1 COD、磷对沸石去除氨氮的影响43-44
• 4.3.2 阳离子对沸石去除氨氮的影响44-46
• 4.4 本章小结46-48
• 第五章 沸石对氨氮的吸附动力学和等温吸附模型分析48-57
• 5.1 吸附动力学模型拟合分析48-51
• 5.1.1 Lagergren准一级动力学方程49-50
• 5.1.2 准二级吸附动力学50-51
• 5.1.3 颗粒内扩散动力学模型51
• 5.2 等温吸附模型拟合分析51-54
• 5.2.1 Langmuir等温吸附52-53
• 5.2.2 Freundlich等温吸附53-54
• 5.3 沸石SEM分析54-55
• 5.4 本章小结55-57
• 结论57-59
• 参考文献59-65
• 攻读学位期间发表的论文65-67
• 致谢67

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本文编号：531858