城市污水处理厂不同生物处理工艺中THMs生成及转化研究

【摘要】：城市污水作为一种持续而稳定的水资源加以利用，是缓解水资源短缺的有效途径。污水再生处理工艺中，消毒是保证回用安全必不可少的环节之一。但消毒剂会与水中有机物发生反应，生成一定量的消毒副产物，在污水再生回用过程中，会对人体健康及生态环境产生一定的危害。相比饮用水，城市污水中污染物的种类和数量更多，消毒反应也更复杂，而国内外对城市污水消毒及消毒副产物的研究起步较晚，尚未形成完善的体系。因此，本文以NaClO作为消毒剂，以三卤甲烷(THMs)作为典型的消毒副产物，研究城市污水处理过程中THMs的生成及迁移转化规律，探讨典型的城市污水处理工艺中溶解性有机物对THMs生成贡献及转化影响规律，旨在为污水再生利用过程中减少消毒副产物的生成提供理论依据。 本试验以西安市四个城市污水处理厂的典型污水生物处理工艺为研究对象，通过对污水厂各阶段处理工艺过程中的氨氮、COD、SUVA、THMs等指标进行测定，分析溶解性有机物(DOM)及THMs在污水厂各处理工艺中的变化规律；通过对污水进行三维荧光光谱分析，探讨污水中六类溶解性有机物的分布规律；利用树脂分离技术将二沉池出水中DOM分离成五种组份，然后分别进行DOC、SUVA、三维荧光光谱及三卤甲烷生成潜能(THMFP)的测定，探讨不同生物处理工艺对城市污水中THMs生成及迁移转化影响规律。 试验结果表明： 1．试验期间，各污水处理厂运行正常，污水经典型生物处理工艺处理后，二沉池出水中NH_4~+-N、COD、DOC、UV_(254)等含量均明显降低，但SUVA和THMFP呈现上升趋势，这与经过生物处理工艺后污水中产生了SMP等消毒副产物前体物有关； 2．通过对典型污水厂各处理阶段的污水进行消毒试验，分别测定THMs的四种物质(三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和三溴甲烷)，其中三氯甲烷(CHCl_3)占总量的90%以上，是污水消毒副产物的主要组成成分； 3．通过三维荧光光谱分析得出，各个污水厂经过二级生物处理后，二级出水较进水明显增加了UV腐殖质和可见腐殖质。对比典型生物处理工艺，Orbal氧化沟工艺出水中可见腐殖质增加的最多； 4．利用树脂分离技术将各污水厂二沉池出水中DOM分成五种组份(HOB、HOA、HIB、HIN、HIA)，对各个组份进行三维荧光光谱分析，得出各污水厂二沉池出水中亲水性有机酸(HIA组份)所含UV腐殖质和可见腐殖质的含量最大，对THMFP的贡献最大，其次是疏水性有机酸(HOA组份)，说明酸性有机物中腐殖酸和富里酸是THMs主要的前体物； 5．通过对DOM各个组份进行λ_(0.5)(λex=320nm)值的测定得出，HIA芳香性最强，HOB最弱。含芳香族或链状结构中共轭键数量越多，在消毒过程中更易生成消毒副产物，HIA对THMFP值的贡献远大于HOA。 【关键词】：污水再生 消毒副产物 生物处理工艺 三维荧光特性 组份分离
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-23
• 1.1 水资源概况9-10
• 1.2 城市污水处理现状10-11
• 1.3 城市污水消毒技术11-19
• 1.3.1 常用的消毒技术比较12-16
• 1.3.1.1 氯消毒12-13
• 1.3.1.2 次氯酸钠消毒13-16
• 1.3.2 消毒副产物16-19
• 1.4 THMs 研究方法及研究现状19-22
• 1.4.1 气相色谱法测定三卤甲烷19-20
• 1.4.2 消毒副产物生成势(THMFP)20
• 1.4.3 DOM 组份分离技术20-21
• 1.4.4 三维荧光光谱分析技术21-22
• 1.5 课题来源22-23
• 2 研究目的、内容及方法23-26
• 2.1 研究目的23
• 2.2 研究内容23-25
• 2.3 研究方法25-26
• 3 THMs及前体物迁移转化规律26-35
• 3.1 水质分析与测试26-29
• 3.1.1 THMs 的测定方法26-27
• 3.1.2 试验试剂27
• 3.1.3 试验仪器及方法参数27
• 3.1.4 标准曲线的制作27-28
• 3.1.5 水样的测定28
• 3.1.6 三卤甲烷生成潜能(THMFP)的测定方法28-29
• 3.2 结果与分析29-33
• 3.2.1 城市污水处理过程中水质指标变化情况29-33
• 3.2.2 THMFP 值在污水处理过程中的变化情况33
• 3.3 本章小结33-35
• 4 DOM组份分离及其 THMFP 测定35-46
• 4.1 DOM 组份分级及 THMFP 的测定35-41
• 4.1.1 试验材料35-37
• 4.1.2 实验前树脂的预处理37
• 4.1.3 树脂分级分离步骤37-40
• 4.1.4 污水厂各处理阶段及 DOM 组份 THMFP 的测定40-41
• 4.2 试验结果分析41-44
• 4.2.1 DOM 各组份 THMFP 值41-42
• 4.2.2 DOM 各组份 THMs 前体物质的分布42-44
• 4.3 本章小结44-46
• 5 DOM及其组份三维荧光光谱分析46-55
• 5.1 三维荧光光谱（3DEEM）分析法简介46-47
• 5.2 试验结果分析47-53
• 5.2.1 城市污水三维荧光光谱分析47-49
• 5.2.2 二沉池出水 DOM 各组份的三维荧光光谱特征49-51
• 5.2.3 DOM 各组份的λ_(0.5)值51-53
• 5.3 本章小结53-55
• 6 结论与建议55-58
• 6.1 结论55-57
• 6.2 建议57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-64
• 攻读硕士学位期间论文发表情况64

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