【摘要】：近年來(lái),污水廠二級(jí)處理水中較高的殘余有機(jī)物濃度以及復(fù)雜的污染物種類,使得常規(guī)混凝-沉淀-過(guò)濾工藝在污水深度處理和再生利用過(guò)程中的局限性日益凸顯。對(duì)此,通過(guò)臭氧預(yù)氧化提升常規(guī)處理工藝效率的做法逐漸引起人們的重視。然而,預(yù)臭氧工藝對(duì)于混凝效果的提升往往受臭氧投加量以及有機(jī)物種類分布與含量的限制�；诖�,本研究以西安某A2O工藝為主體的城市污水處理廠為研究對(duì)象,分析表征了城市污水處理廠二級(jí)出水溶解性有機(jī)物特性,研究了臭氧與二級(jí)出水溶解性有機(jī)物的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程,探討了臭氧預(yù)氧化對(duì)常規(guī)工藝效果的影響,從而建立了臭氧混凝互促增效反應(yīng)體系,研發(fā)了基于臭氧混凝增效機(jī)制的微氣泡臭氧氣浮一體化工藝,并將其應(yīng)用于污水深度處理中,研究結(jié)果對(duì)于豐富污水深度處理工藝和強(qiáng)化污水再生利用效率提供了理論依據(jù)與應(yīng)用基礎(chǔ)。論文的主要研究?jī)?nèi)容及主要成果如下:(1)通過(guò)XAD-8樹(shù)脂對(duì)二級(jí)出水溶解性有機(jī)物進(jìn)行分級(jí)表征,結(jié)果表明,HOA(疏水性酸性有機(jī)物)和HON(疏水性中性有機(jī)物)為其主要成分,其中腐殖質(zhì)類物質(zhì)含量較多,含有較多的苯環(huán)碳、脂肪碳和羧基碳,分子量主要分布在500~1000 Da。HOB(疏水性堿性有機(jī)物)和HI(親水性有機(jī)物)組分含量相對(duì)較少,主要以蛋白類物質(zhì)為主,以脂肪碳有機(jī)物為主,分子量主要分布在0.01~100 kDa。(2)在臭氧氧化的過(guò)程中,疏水性組分特別是HOA和HON均有向HI組分轉(zhuǎn)化的趨勢(shì),而且HOA在低臭氧投加量時(shí)會(huì)優(yōu)先轉(zhuǎn)化為HON,隨后HON進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為HI組分。臭氧氧化會(huì)降低疏水性腐殖質(zhì)類及蛋白類物質(zhì)的熒光強(qiáng)度,破壞芳香性官能團(tuán)構(gòu)造以提高HON組分中脂肪碳和羰基碳的含量。研究結(jié)果表明,臭氧與有機(jī)物的反應(yīng)具有顯著的選擇性,即臭氧易于與HON反應(yīng),隨后才會(huì)與HOA反應(yīng),且臭氧易于與分子量小于10 kDa的疏水性蛋白類熒光物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。(3)針對(duì)傳統(tǒng)混凝-沉淀-過(guò)濾深度處理工藝對(duì)溶解性有機(jī)物的去除效果有限,以及預(yù)臭氧氧化改善混凝效果受臭氧投加量影響顯著的問(wèn)題,建立了復(fù)合式臭氧混凝耦合反應(yīng)體系(Hybrid Ozonation-Coagulation,HOC),使混凝和臭氧氧化在一個(gè)體系內(nèi)同時(shí)作用,并利用鋁鹽混凝劑中的金屬離子實(shí)現(xiàn)臭氧的催化效應(yīng)以產(chǎn)生大量羥基自由基(?OH),進(jìn)而強(qiáng)化有機(jī)物的臭氧氧化反應(yīng)效率。研究表明,PAC在HOC體系中比AlCl3?6H2O產(chǎn)生更多的羥基自由基。對(duì)于兩種混凝劑而言,在不同pH條件下,臭氧氧化后Alb的含量都有所升高,Alb中主要以Al13為主,Al13含量的提高可以強(qiáng)化有機(jī)物的混凝效率。因此,在HOC反應(yīng)體系中,存在臭氧和混凝劑之間的互促增效機(jī)制。(4)基于臭氧與混凝劑的互促增效機(jī)制,提出了微氣泡臭氧溶氣氣浮工藝(DOF),該工藝結(jié)合了臭氧氧化與氣浮兩種工藝,可在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)臭氧氧化、混凝、氣浮固液分離與消毒等多個(gè)水處理反應(yīng)過(guò)程。針對(duì)有機(jī)物和懸濁質(zhì)去除及消毒效果進(jìn)一步強(qiáng)化的需求,充分利用DOF工藝不能溶解的多余臭氧氣體和DOF氣浮柱的水位差,分別提出了多級(jí)臭氧氣浮(DOIF)和微濾膜臭氧氣浮(MDOF)改進(jìn)工藝,實(shí)現(xiàn)了在不增加占地面積和在沒(méi)有高壓泵抽吸的情況下膜過(guò)濾產(chǎn)水,降低了污水深度處理的能耗,有效提升了濁度的去除和消毒效果。同時(shí),由于臭氧的氧化作用,MDOF工藝中微濾膜的膜污染問(wèn)題得到緩解,延長(zhǎng)了膜組件的清洗周期。
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

水的社會(huì)循環(huán)[6]

2.3.3二級(jí)出水溶解性有機(jī)物分子量分布在進(jìn)行二級(jí)出水分子量分布分析時(shí)，采用熒光檢測(cè)器，根據(jù)圖2.3所示EEM圖譜，選擇檢測(cè)激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)分別為Ex/Em 355/430 nm及Ex/Em 230/340 nm來(lái)表示腐殖質(zhì)類及蛋白類物質(zhì)。由圖2.4可以看出，腐殖質(zhì)類物質(zhì)的分子量分布較為集中，主要分布在分子量在500~1000 Da。對(duì)于蛋白類物質(zhì)而言(圖2.5)，其分子量分布較為廣泛，在0.01~100 kDa均有分布。-10001002003004005006007008000 5 10 15 20 25Time (min)Intesnity圖2.4二級(jí)出水中腐殖質(zhì)類溶解性有機(jī)物分子量分布

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本文編號(hào)：2730130