臭氧—活性炭深度处理城市污水厂尾水的试验研究

【摘要】：随着人类社会发展，用水需求的增长与水资源短缺的矛盾日益凸显，而城市污水厂尾水深度处理后回用无疑是解决这一问题的有效方式。但是，深度处理出水中可能还会残存部分微量污染物，其会对环境和人类健康造成危害。因此，我们不仅需要考虑深度处理工艺对常规水质指标的去除效果，还要研究水中微量污染物的控制技术。 本文以污水厂二级出水为原水，分别研究了接触过滤+臭氧氧化和接触过滤+活性炭吸附工艺处理水中传统污染物和6种β-内酰胺类抗生素的效果，由不同工况对应的水质指标去除效果确定了臭氧和活性炭工艺的最佳运行参数，并由动力学原理对臭氧氧化和活性炭吸附工艺处理水中痕量目标药物的速率进行了阐述。试验结果表明：臭氧工艺的最佳运行参数为：臭氧投加量为8mg/L，接触反应时间为20min；活性炭工艺的最佳运行参数为：空床停留时间为10min，炭层高度为75cm。通过对臭氧氧化过程和活性炭吸附过程做动力学分析后可知，当臭氧投加量为8mg/L时，6种目标药物被氧化速率由大到小为：头孢克洛、头孢他啶、头孢唑啉、头孢曲松、盐酸普鲁卡因、头孢噻肟；当炭层高度为100cm时，6种目标药物被吸附速率由大到小为：头孢曲松、头孢唑啉、头孢克洛、头孢噻肟、盐酸普鲁卡因、头孢他啶。 通过应用上述臭氧阶段和活性炭阶段的最佳运行参数，研究了接触过滤+臭氧+活性炭联用工艺对水中微量污染物的去除效果。试验结果表明：当污水厂二级出水中浊度、CODCr、UV254、TOC、6种目标药物、TN、TP、细菌总数、总大肠菌群分别为1.51~2.14NTU、23.4~36.1mg/L、0.095~0.109cm~(-1)、8.339~10.510mg/L、0.703~4.631μg/L、11.28~14.43mg/L、1.18~2.21mg/L、1.8×106~6.7×106个/L、1.0×105~2.2×105个/L时，组合工艺对上述污染物的平均去除率分别为92.29%、80.03%、92.48%、74.16%、67.59%~83.85%、53.38%、49.87%、99.99%、99.99%。 【关键词】：城市污水 β-内酰胺类抗生素 臭氧氧化 活性炭吸附 动力学
【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12-26
• 1.1 我国水资源现状12-13
• 1.1.1 我国水资源概况12
• 1.1.2 水资源短缺的原因12-13
• 1.2 污水回用现状及发展趋势13-15
• 1.2.1 污水回用现状13-14
• 1.2.2 污水回用的途径与方式14
• 1.2.3 污水再生过程中存在的问题14-15
• 1.3 痕量污染物在自然环境中的迁移转化15-17
• 1.3.1 PPCPs 的危害及自身转化15-16
• 1.3.2 PPCPs 在自然环境中残留状况16-17
• 1.4 PPCPS 检测技术17
• 1.5 PPCPS 类污染物控制技术17-21
• 1.6 臭氧-活性炭工艺处理 PPCPs 技术研究现状21-25
• 1.6.1 臭氧-活性炭工艺概述21
• 1.6.2 臭氧-活性炭工艺理论基础21-24
• 1.6.3 臭氧-活性炭工艺应用研究进展24-25
• 1.7 研究目的和内容25-26
• 1.7.1 研究目的和意义25
• 1.7.2 研究内容25-26
• 第2章 试验材料和方法26-32
• 2.1 试验材料26-28
• 2.1.1 试验原水26
• 2.1.2 试验工艺流程26-28
• 2.2 监测项目与分析方法28-32
• 2.2.1 常规水质参数监测项目与方法28
• 2.2.2 PPCPs 监测分析方法28-30
• 2.2.3 气态臭氧浓度和产量的确定30-32
• 第3章 臭氧去除微量污染物的试验结果与分析32-49
• 3.1 投加量对臭氧反应试验的影响32-36
• 3.1.1 投加量对去除 CODCr的影响32-33
• 3.1.2 投加量对去除 UV254的影响33
• 3.1.3 投加量对去除 TOC 的影响33-34
• 3.1.4 投加量对去除 6 种β-内酰胺类抗生素的影响34-35
• 3.1.5 投加量对去除微生物的影响35-36
• 3.2 接触时间臭氧反应试验的影响36-39
• 3.2.1 接触时间对去除 CODCr的影响36-37
• 3.2.2 接触时间对去除 UV254的影响37
• 3.2.3 接触时间对去除 TOC 的影响37-38
• 3.2.4 接触时间对去除 6 种β-内酰胺类抗生素的影响38-39
• 3.2.5 接触时间对去除微生物的影响39
• 3.3 臭氧氧化对水中污染物去除效果分析39-45
• 3.3.1 臭氧氧化对浊度的去除效果分析39-40
• 3.3.2 臭氧氧化对有机物的去除效果分析40-42
• 3.3.3 臭氧氧化对 6 种β-内酰胺类抗生素的去除效果分析42-43
• 3.3.4 臭氧氧化对 TN、TP 的去除效果分析43-44
• 3.3.5 臭氧氧化对微生物的去除效果分析44-45
• 3.4 臭氧反应动力学研究45-47
• 3.4.1 臭氧反应的动力学公式建立45-46
• 3.4.2 臭氧反应动力学结果分析46-47
• 3.5 本章小结47-49
• 第4章 活性炭去除微量污染物的试验结果及分析49-71
• 4.1 活性炭比选49-53
• 4.1.1 活性炭吸附速度的比较49-51
• 4.1.2 吸附等温线的比较51-53
• 4.2 空床停留时间对活性炭吸附试验的影响53-58
• 4.2.1 空床停留时间对去除浊度的影响54
• 4.2.2 空床停留时间对去除有机物的影响54-56
• 4.2.3 空床停留时间对去除 6 种β-内酰胺类抗生素的影响56-57
• 4.2.4 空床停留时间对去除 TN、TP 的影响57-58
• 4.3 炭层高度对活性炭吸附试验的影响58-63
• 4.3.1 炭层高度对去除浊度的影响59
• 4.3.2 炭层高度对去除有机物的影响59-61
• 4.3.3 炭层高度对去除 6 种β-内酰胺类抗生素的影响61-62
• 4.3.4 炭层高度对去除 TN、TP 的影响62-63
• 4.4 活性炭吸附对水中污染物去除效果分析63-67
• 4.4.1 活性炭吸附对浊度的去除效果分析63
• 4.4.2 活性炭吸附对有机物的去除效果分析63-65
• 4.4.3 活性炭吸附对 6 种β-内酰胺类抗生素的去除效果分析65-66
• 4.4.4 活性炭吸附对 TN、TP 的去除效果分析66-67
• 4.5 活性炭吸附动力学研究67-69
• 4.5.1 活性炭吸附的动力学公式建立67-68
• 4.5.2 活性炭吸附动力学结果分析68-69
• 4.6 本章小结69-71
• 第5章 臭氧-活性炭对水中微量污染物的去除效果71-78
• 5.1 试验条件71
• 5.2 试验结果分析71-77
• 5.2.1 臭氧-GAC 对浊度的去除效果分析71-72
• 5.2.2 臭氧-GAC 对有机物的去除效果分析72-73
• 5.2.3 臭氧-GAC 对 6 种β-内酰胺类抗生素的去除效果分析73-75
• 5.2.4 臭氧-GAC 对 TN、TP 的去除效果分析75-76
• 5.2.5 臭氧-GAC 对微生物的去除效果分析76-77
• 5.3 本章小结77-78
• 结论78-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-87
• 作者简介87-88
• 攻读硕士期间发表的论文和研究成果88-89

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