反渗透深度处理城市污水中磺胺类抗生素的试验研究

【摘要】：城市污水深度处理后回用是解决水资源短缺的有效途径之一。由于城市污水处理厂的尾水中仍含有一些残留的药品和个人护理用品(PPCPs)，而现有的污水处理厂对其去除效果较差，致使其进入环境，对生态环境和人类健康造成潜在危害。 抗生素类药物是PPCPs中较为重要的一类，也是人们广泛使用的一类药物，所以深度处理城市污水中的微量抗生素具有重要的现实意义。本文检测了九种磺胺类抗生素在城市污水处理厂的含量水平，并研究了接触过滤-纤维过滤-活性炭-反渗透工艺对各污染物的去除效果，阐述和分析了该装置的特点以及接触过滤的运行参数，分析了各部分的出水水质；研究了砂滤柱和反渗透膜的清洗情况。 通过静态烧杯试验比较了氯化铁、硫酸铝和聚合氯化铝三种混凝剂的混凝效果，根据试验结果，混凝剂选择聚合氯化铝，并考察了pH、温度对混凝的影响。通过试验分析，砂滤柱滤速为4m/h，混凝剂投加量为20mg/L为宜。砂滤柱采用气水联合反冲洗，气冲强度为16L/m2·s，冲洗时间为1.5min；气水联合冲洗时气冲洗强度为16L/m2·s，水冲洗强度为4L/m2·s，冲洗4min；最后水力冲洗强度为8L/m2·s，冲洗5min，反冲洗周期为13h。 接触过滤在最佳工况和试验条件下，预处理对浊度、TN、TP、CODcr、UV254、TOC平均去除率为89.5%、18.9%、51.9%、59.7%、27.6%、30.8%；组合工艺对浊度、无机盐、TN、TP、CODcr、UV254、TOC平均去除率分别为96.1%、97.8%、88.3%、99.4%、85.9%、98.3%、89.4%。 除磺胺脒、磺胺二甲氧嘧啶外，其余七种磺胺类抗生素在污水处理厂进水和出水中均有检出，其浓度范围分别为0.617~6.218μg/L和0.431~2.395μg/L，其在进水和出水中检出率73%以上，在城市污水处理厂中并不能完全被去除，去除率在-12.0%~73%之间。预处理对七种磺胺类抗生素的去除率分别为13.3%~16.9%、4.1%~19.3%、14.1%~37.4%、5.72%~28.8%、35.2%~62.4%、1.78%~59.6%、0.7%~27.8%；组合工艺对七种磺胺类抗生素的去除率均为100%。研究了温度对反渗透膜性能的影响，结果表明，膜通量和脱盐率随着温度的降低而降低。膜通量在一定的温度范围内，膜通量与温度存在正比线性关系，并且线性显著。 提出反渗透膜污染预防和化学清洗，先用2.0%柠檬酸，再用0.5%的氢氧化钠溶液对膜进行化学清洗。 【关键词】：接触过滤 反渗透 磺胺类 膜污染
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-25
• 1.1 污水回用的现状12-13
• 1.2 水环境中抗生素的污染现状13-15
• 1.3 抗生素残留的危害15-17
• 1.3.1 对生态环境的影响15-16
• 1.3.2 对人体健康的影响16-17
• 1.4 微量抗生素的控制技术17-21
• 1.4.1 生物处理17
• 1.4.2 吸附技术17-18
• 1.4.3 膜处理技术18-19
• 1.4.4 膜生物反应器19
• 1.4.5 化学氧化及高级氧化处理19-20
• 1.4.6 生态处理系统20-21
• 1.5 反渗透在污水深度处理中的进展21-23
• 1.5.1 反渗透膜分离的原理21-22
• 1.5.2 反渗透在污水深度处理中的研究进展22-23
• 1.6 本文研究的工作23-25
• 1.6.1 研究目的与意义23-24
• 1.6.2 研究的内容24-25
• 第2章 试验方案与试验方法25-33
• 2.1 试验方案设计25-27
• 2.1.1 试验原水25
• 2.1.2 试验流程与装置25-27
• 2.2 主要仪器和试剂27-29
• 2.3 分析项目与监测方法29
• 2.4 磺胺类抗生素的测定29-32
• 2.4.1 样品的采集与保存29
• 2.4.2 样品的预处理29-31
• 2.4.3 液相测定条件31
• 2.4.4 标准曲线31
• 2.4.5 标准的液相图谱31-32
• 2.5 试验数据处理方法32-33
• 第3章 预处理的试验结果及分析33-45
• 3.1 混凝剂的选择33-34
• 3.2 混凝条件的影响34-35
• 3.2.1 pH 的影响34
• 3.2.2 水温的影响34-35
• 3.3 接触过滤运行条件的优化35-44
• 3.3.1 投药量的确定35-39
• 3.3.2 砂滤柱滤速的确定39-42
• 3.3.3 砂滤柱的反冲洗42-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第4章 试验结果及分析45-60
• 4.1 试验结果分析45-57
• 4.1.1 浊度的去除效果45-46
• 4.1.2 无机盐的去除效果46
• 4.1.3 总氮和总磷的去除效果46-48
• 4.1.4 有机物的去除效果48-51
• 4.1.5 反渗透膜进出水 pH 值的变化51-52
• 4.1.6 磺胺类抗生素的去除效果52-57
• 4.2 温度对反渗透膜性能的影响57-59
• 4.3 本章小结59-60
• 第5章 反渗透膜污染及清洗方法的分析60-68
• 5.1 污染机理60-61
• 5.1.1 浓差极化60-61
• 5.1.2 不可逆污染61
• 5.2 反渗透膜污染61-63
• 5.2.1 反渗透膜污染的类型61-62
• 5.2.2 反渗透膜污染的控制62-63
• 5.3 膜污染的清洗63-65
• 5.3.1 清洗依据63
• 5.3.2 清洗方法63-65
• 5.4 本试验清洗方法的研究65-67
• 5.4.1 物理清洗65
• 5.4.2 化学清洗65-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第6章 结论与建议68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 建议69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-76
• 作者简介76
• 功读硕士期间发表的论文和研究成果76-77

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