高级氧化、高效吸附与生物膜法联用对城市污水深度处理试验研究

【摘要】：城市污水的深度处理技术是解决中水回用的直接方法。目前国内外的水处理技术虽然都较为成熟，但各种单一方法都存在局限性。本文针对污水厂二级出水中NH_3-N、P和COD等多种污染物同步去除难的问题进行芬顿高级氧化、高效吸附和生物膜法联用的深度处理，以探索一种互补其短的多功能高效、经济、节能、环保的污水深度处理方法。 本文对处理NH_3-N、P和COD的芬顿试剂运行条件进行研究，对NH_3-N、P和COD等多种污染物的吸附材料进行静态筛选及性能试验研究，确定复合吸附剂的配比，并进行多种方法动态联用对比试验研究，以确定高级氧化、高效吸附和生物膜法联用的最佳模式，为实际应用提供理论依据和参考。 通过静态试验确定芬顿试剂的最佳运行条件：当H_2O_2/Fe~(2+)的摩尔比为15:1，pH值为6，振荡强度为100r/min，反应时间20min时，对磷的去除率可达90%，对COD的去除率达50%，但对NH_3-N的去除效果不明显，仅在10%左右。将芬顿试剂与单独双氧水、硫酸亚铁的除磷效果进行对比试验，芬顿试剂的除磷效果优于二者，揭示了芬顿试剂的除磷机理。将芬顿试剂对P和COD共存水样和单一P和COD的水样处理效果进行了对比试验研究，揭示了P和COD共存时不会影响各自的去除效果，而且会发生协同作用。 通过对吸附材料的静态试验研究，筛选出NH_3-N、P和COD的优良吸附剂，即沸石对NH_3-N、钢渣对P、活性炭对COD的吸附效果最好，并建立等温吸附模型，三种吸附均符合Freundlich方程。通过计算，针对城市污水厂二级出水的水质确定复合吸附剂钢渣、沸石和活性炭的质量比为1:4:10。 通过吸附柱、芬顿-吸附联用柱、生物膜-吸附联用柱、芬顿-生物膜-吸附联用柱的动态对比试验研究，确定芬顿-生物膜-吸附柱对城市污水二级出水中的NH_3-N、P和COD的处理效果均为最优，并揭示高级氧化、高效吸附与生物膜协同作用的净化机理。 【关键词】：高级氧化 高效吸附 生物膜 深度处理 城市污水
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X703
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 1 绪论13-26
• 1.1 城市污水深度处理背景、目的及意义13-14
• 1.1.1 城市污水深度处理背景13-14
• 1.1.2 城市污水深度处理的目的及意义14
• 1.2 城市污水的概况14-17
• 1.2.1 城市污水的来源14-15
• 1.2.2 城市污水的成分15-17
• 1.2.3 城市污水二级出水水质17
• 1.3 城市污水深度处理的国内外研究现状17-22
• 1.3.1 吸附法18
• 1.3.2 生物法18-19
• 1.3.3 高级氧化法19-20
• 1.3.4 城市污水深度处理工艺的联用20-22
• 1.4 存在问题22-23
• 1.5 研究内容、目标、方法、创新点与技术路线23-26
• 1.5.1 研究内容23
• 1.5.2 研究目标23-24
• 1.5.3 研究方法24
• 1.5.4 创新点24
• 1.5.5 技术路线24-26
• 2 污水深度处理基本理论及试验材料概述26-33
• 2.1 高级氧化法26-28
• 2.1.1 高级氧化法的基本原理26-27
• 2.1.2 芬顿试剂概述及反应机理27-28
• 2.2 吸附法28-31
• 2.2.1 吸附法的基本原理28
• 2.2.2 沸石的概述及吸附机理28-30
• 2.2.3 活性炭的概述及吸附机理30
• 2.2.4 钢渣的概述及吸附机理30-31
• 2.3 生物膜法的概述及基本原理31-33
• 2.3.1 生物膜法概述31-32
• 2.3.2 生物膜法基本原理32-33
• 3 试验水样、器材及方法33-38
• 3.1 试验水样33
• 3.2 试验材料33-34
• 3.2.1 高级氧化材料33
• 3.2.2 吸附材料33
• 3.2.3 生物膜接种污泥33-34
• 3.3 试验仪器、设备34
• 3.4 试验方法34-38
• 3.4.1 氨氮的分析测定方法34-35
• 3.4.2 磷的分析测定方法35
• 3.4.3 COD 的分析测定方法35-36
• 3.4.4 静态试验方法36-37
• 3.4.5 动态试验方法37-38
• 4 芬顿试剂对污水深度处理的静态试验研究38-48
• 4.1 芬顿试剂对污水深度处理的效果及影响因素的试验研究38-41
• 4.1.1 双氧水投加量对处理效果的影响38-39
• 4.1.2 H_2O_2/Fe~(2+)摩尔比对处理效果的影响39
• 4.1.3 pH 值对处理效果的影响39-40
• 4.1.4 反应时间对处理效果的影响40-41
• 4.1.5 振荡强度对处理效果的影响41
• 4.2 双氧水、硫酸亚铁和芬顿试剂对含 P 水样的处理效果分析41-44
• 4.2.1 双氧水对含 P 水样的处理效果41-42
• 4.2.2 硫酸亚铁对含 P 水样的处理效果42
• 4.2.3 芬顿试剂对含 P 水样的处理效果42-43
• 4.2.4 双氧水、硫酸亚铁和芬顿处理含 P 水样处理效果的对比分析43-44
• 4.3 芬顿试剂对单独 COD 水样和混合水样的处理效果分析44-46
• 4.3.1 芬顿试剂对单独 COD 水样的处理效果44
• 4.3.2 芬顿试剂对混合水样的处理效果44-45
• 4.3.3 芬顿试剂对单独水样与混合水样处理效果的对比分析45-46
• 4.4 本章小结46-48
• 5 吸附剂对污水深度处理的静态试验研究48-56
• 5.1 吸附材料的静态比选48-50
• 5.2 沸石、钢渣和活性炭的吸附等温式的确定50-54
• 5.2.1 钢渣吸附 P 的吸附等温线50-52
• 5.2.2 沸石吸附 NH_3-N 的吸附等温线52-53
• 5.2.3 活性炭吸附 COD 的吸附等温线53-54
• 5.3 吸附材料的配比54-55
• 5.4 本章小结55-56
• 6 污水深度处理的动态试验研究56-72
• 6.1 动态试验装置的自制和运行控制条件56-57
• 6.2 单独吸附的动态试验研究57-59
• 6.2.1 单独吸附对 NH_3-N 的处理效果57-58
• 6.2.2 单独吸附对 P 的处理效果58-59
• 6.2.3 单独吸附对 COD 的处理效果59
• 6.3 芬顿-吸附联用的动态试验研究59-62
• 6.3.1 芬顿-吸附联用对 NH_3-N 的处理效果59-60
• 6.3.2 芬顿-吸附联用对 P 的处理效果60-61
• 6.3.3 芬顿-吸附联用对 COD 的处理效果61-62
• 6.4 吸附-生物膜法联用的动态试验研究62-65
• 6.4.1 吸附-生物膜法联用对 NH_3-N 的处理效果62-63
• 6.4.2 吸附-生物膜法联用对 P 的处理效果63-64
• 6.4.3 吸附-生物膜法联用对 COD 的处理效果64-65
• 6.5 芬顿-生物膜法-吸附联用的动态试验研究65-67
• 6.5.1 芬顿-生物膜法-吸附联用对 NH_3-N 的处理效果65-66
• 6.5.2 芬顿-生物膜法-吸附联用对 P 的处理效果66-67
• 6.5.3 芬顿-生物膜法-吸附联用对 COD 的处理效果67
• 6.6 动态试验对比分析67-70
• 6.6.1 NH_3-N 处理效果对比分析68
• 6.6.2 P 处理效果对比分析68-69
• 6.6.3 COD 处理效果对比分析69-70
• 6.6.4 综合分析70
• 6.7 本章小结70-72
• 结论与展望72-74
• 参考文献74-78
• 作者简历78-80
• 学位论文数据集80-81

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