【摘要】：隨著人類(lèi)生活水平的提高和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，排放到環(huán)境中的污染物的種類(lèi)和數(shù)量也日益增加。其中，尤為令人擔(dān)憂的就是難生物降解的污水，這些污水通常具有毒性大，易生物積累等特點(diǎn)，如不加以妥善處理，其必然對(duì)人類(lèi)的生存環(huán)境造成巨大影響。 本論文主要研究了三種典型的難生物降解污水：化工廢水，老齡垃圾滲濾液和目前引起廣泛關(guān)注的藥品與個(gè)人護(hù)理用品污水的毒性鑒別和相關(guān)處理措施，具體可分為如下3個(gè)部分： 1.以老齡化工廢水為例，創(chuàng)新的采用小麥根伸長(zhǎng)抑制毒性試驗(yàn)和傳統(tǒng)的大型蚤急性毒性試驗(yàn)，鑒別出了化工廢水中的主要有毒污染物為Cl-和重金屬Cu~(2+)，Pb~(2+)和Zn~(2+)。根據(jù)該廢水的高鹽度特點(diǎn)，研究發(fā)現(xiàn)附近泰達(dá)污水處理廠的連續(xù)間歇曝氣(DAT-IAT)工藝對(duì)生活污水與化工廢水混合污水的化學(xué)需氧量(COD)，總磷(TP)和總氮(TN)的去除率可達(dá)85.08%，89.29%和96.54%，處理后的污水毒性可降低到0.5TU。證明對(duì)化工廢水和生活污水共處理是一種可行且成本較低的方法。 2.從常規(guī)污染物去除和生態(tài)毒性削減兩方面，研究了混凝吸附聯(lián)用法對(duì)垃圾滲濾液的處理效果，結(jié)果表明：聚合硫酸鐵(PFS)對(duì)老齡垃圾滲濾液的處理效果最佳，在投加量為0.3gFe~(3+)/L，pH為5.5時(shí)，COD去除率為70%，濁度去除率為99%，懸浮固體(SS)去除率為93%，毒性去除率為74%。以PFS處理后的垃圾滲濾液為活性炭吸附法的進(jìn)水，在活性炭劑量為10g/L，反應(yīng)時(shí)間為90min時(shí)，殘留COD約為407mg/L。混凝吸附聯(lián)用法總的COD去除率可達(dá)86%，毒性削減率可達(dá)78%。 3.研究了Fenton法和類(lèi)Fenton法對(duì)污水處理廠出水中常檢測(cè)到的藥品與個(gè)人護(hù)理用品(PPCPs)：對(duì)乙酰氨基芬，安替洛爾，雙氯芬酸，美托洛爾，狄蘭汀，已酮可可堿，咖啡因，碘普羅胺，氟西汀，甲氧卞氨嘧啶，普奈洛爾，磺胺甲惡唑，布洛芬，奈普生，二甲苯氧庚酸，避蚊胺，立痛定，氧苯酮，雙酚A和阿特拉津的降解效率優(yōu)化和降解動(dòng)力學(xué)，以及在Fenton和類(lèi)Fenton反應(yīng)過(guò)程中，二級(jí)出水中有機(jī)物(EfOM)的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律和氧化副產(chǎn)物，并探討了EfOM的紫外光譜參數(shù)和熒光光譜參數(shù)與PPCPs降解率的關(guān)系，具體結(jié)論如下： (1)綜合考慮PPCPs降解效率和處理成本，F(xiàn)enton法降解PPCPs的較優(yōu)條件為：H_2O_2/Fe~(2+)摩爾比2.5，F(xiàn)e~(2+)劑量為10mg/L，pH為3，反應(yīng)時(shí)間為30min。類(lèi)Fenton法降解PPCPs的較優(yōu)條件為：H_2O_2/Fe~(3+)摩爾比2.5，F(xiàn)e~(3+)劑量為10mg/L，pH為3，反應(yīng)時(shí)間為120min。在污水總?cè)芙庥袡C(jī)碳(DOC)為8.287mg/L和較優(yōu)條件下，PPCPs的去除率都可達(dá)到90%以上。 (2) Fenton對(duì)PPCPs的降解動(dòng)力學(xué)符合聯(lián)合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；類(lèi)Fenton法對(duì)雙氯酚酸，氟西汀和二甲苯氧庚酸的降解符合二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；對(duì)其余PPCPs的降解符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。 (3)采用競(jìng)爭(zhēng)動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算了Fenton和類(lèi)Fenton反應(yīng)中OH氧化PPCPs的反應(yīng)速率常數(shù)kPPCPs-OH，除了由于反應(yīng)條件差異造成避蚊胺，甲氧卞氨嘧啶，布洛芬，雙氯芬酸，咖啡因和二甲苯氧庚酸與報(bào)道值有偏差外，其余都和報(bào)道值接近，這證明了在Fenton和類(lèi)Fenton反應(yīng)中，PPCPs本質(zhì)上是被OH氧化降解，而不是被混凝作用去除的。 (4) Fenton法和類(lèi)Fenton法通過(guò)OH氧化和混凝共同作用對(duì)DOC的去除率最大可達(dá)30%和38%，分子排阻色譜(SEC)數(shù)據(jù)表明，F(xiàn)enton法和類(lèi)Fenton法優(yōu)先去除高表觀分子量的有機(jī)物，并且可以將大分子量有機(jī)物氧化分解為小分子量有機(jī)物。 (5) Fenton法和類(lèi)Fenton法氧化EfOM的產(chǎn)物為甲酸、乙酸、草酸和濃度相對(duì)較低的甲醛、乙醛、丙醛和乙醇醛，其中，在H_2O_2/Fe~(2+)摩爾比2.5，F(xiàn)e~(2+)劑量為20mg/L，pH為3，反應(yīng)時(shí)間為30min的條件下，F(xiàn)enton法中羧酸類(lèi)有機(jī)物和醛類(lèi)有機(jī)物的產(chǎn)率分別為11.62%和1.01%；在H_2O_2/Fe~(3+)摩爾比2.5，F(xiàn)e~(3+)劑量為20mg/L，pH為3，反應(yīng)時(shí)間為120min的條件下，類(lèi)Fenton法中羧酸類(lèi)有機(jī)物和醛類(lèi)有機(jī)物的產(chǎn)率分別為13.2%和1.34%。 (6)隨著Fenton和類(lèi)Fenton試劑劑量和反應(yīng)時(shí)間的增加，污水EfOM的紫外光譜逐漸降低。EfOM的差值吸光度光譜在波長(zhǎng)265-275nm范圍內(nèi)有一個(gè)較明顯的峰。這個(gè)峰和UV254，SUVA254值的降低可能表明Fenton法和類(lèi)Fenton法會(huì)優(yōu)先去除芳香族有機(jī)物。 污水的紫外吸光光譜容易受無(wú)機(jī)離子的影響，在消除干擾的情況下，對(duì)于同一種廢水，在Fenton反應(yīng)或類(lèi)Fenton反應(yīng)中，波長(zhǎng)254nm處的吸光度的相對(duì)變化(A_(254)/A_(254)~0)與PPCPs降解，OH暴露和羧酸濃度都具有一致的關(guān)系，且該關(guān)系不受時(shí)間或劑量條件影響，說(shuō)明A_(254)/A_(254)~0可以用來(lái)監(jiān)測(cè)Fenton高級(jí)氧化過(guò)程中的PPCPs的降解和EfOM氧化程度。 (7)根據(jù)污水EfOM的三維熒光光譜，可將EfOM分為分為蛋白質(zhì)類(lèi)有機(jī)物/可溶性微生物代謝產(chǎn)物，腐殖酸類(lèi)有機(jī)物和富里酸類(lèi)有機(jī)物三種，其中，蛋白質(zhì)類(lèi)有機(jī)物/可溶性微生物代謝產(chǎn)物最容易被Fenton法和類(lèi)Fenton法去除；腐殖酸類(lèi)有機(jī)物的區(qū)域總熒光強(qiáng)度相對(duì)變化(TF0腐殖酸類(lèi)/TF腐殖酸類(lèi))和峰熒光強(qiáng)度相對(duì)變化(PF腐殖酸類(lèi)/PF0腐殖酸類(lèi))與PPCPs降解，OH暴露和羧酸濃度變化存在一致的關(guān)系，且該關(guān)系不受Fenton反應(yīng)或類(lèi)Fenton反應(yīng)或反應(yīng)條件影響。因此，該參數(shù)可用來(lái)監(jiān)測(cè)高級(jí)氧化過(guò)程中PPCPs的降解和EfOM氧化。
【學(xué)位授予單位】：南開(kāi)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：X703
【圖文】：

第一章 緒論或進(jìn)入地表水；人類(lèi)的使用和排泄則是環(huán)境 PPCPs 的最大來(lái)源。藥品進(jìn)入人體或牲畜體內(nèi)后，經(jīng)過(guò)腎代謝以尿液的形式或經(jīng)過(guò)膽代謝以糞便的形式排入下水道；對(duì)于個(gè)人護(hù)理用品，使用后隨洗漱過(guò)程進(jìn)入城市污水處理廠；過(guò)期的 PPCPs可能會(huì)直接被丟棄到下水管道或以垃圾形式被直接丟棄而進(jìn)入固體廢物處理系統(tǒng)，總之，污水處理廠是 PPCPs 的最大匯集地[17,18]。圖 1.1 表明了 PPCPs 化合物在環(huán)境中的主要循環(huán)過(guò)程。PPCPs 進(jìn)入污水處理廠后，經(jīng)過(guò)各種工藝降解和轉(zhuǎn)化后，仍然有大量 PPCPs 不能被完全降解。研究表明，城市污水處理廠的二級(jí)出水還包含許多不同的 PPCPs[20]。未被降解完全的PPCPs以及PPCPs的代謝產(chǎn)物可能會(huì)排放到受納水體中。環(huán)境水體中的PPCPs又可以通過(guò)飲用水取水口進(jìn)入給水廠，經(jīng)給水廠的處理工藝凈化后，未被去除的 PPCPs 有可能隨城市供水進(jìn)入日常生活[17]。

第一章 緒論3100 ng/L，咖啡因 6000 ng/L，痛可寧 1200 ng/L，雙氯芬酸 1030 ng/L，降固醇酸 600 ng/L，地爾硫 79 ng/L，紅霉素 1700 ng/L，雌酮 124.6 ng/L，呋塞米 57 ng/L，加樂(lè)麝香 141 ng/L，吉非羅爾 790 ng/L，布洛芬 1100 ng/L，酮洛芬 120 ng/L，奈普生 390 ng/L，普里米酮 635 ng/L，羅紅霉素 180 ng/L，磺胺甲惡唑 1900 ng/L以及吐納麝香 46 ng/L[21]。歐洲和北美的城市水體中已經(jīng)檢測(cè)到了很多 PPCPs 和它們的代謝產(chǎn)物。歐洲第 5 次 Framework Poseidon 項(xiàng)目報(bào)道，地表水中 PPCPs 的暴露濃度很少超過(guò)100ng/L，但是經(jīng)常會(huì)高于 10 ng/L[22]。1999 年，Kolpin 等[23]對(duì)美國(guó)境內(nèi) 139 條河流研究發(fā)現(xiàn)，其中 40%的河流有 80%以上的時(shí)間都含有類(lèi)固醇，殺蟲(chóng)劑和非處方藥。類(lèi)固醇，香水，荷爾蒙，非處方藥和驅(qū)蟲(chóng)劑的濃度分別占總有機(jī)污染物的 20%，1.8%，1.0%，10%和 0.9%。Herberer 等[24]分析了 30 個(gè)柏林地表水樣品發(fā)現(xiàn)，PPCPs 殘留物最高濃度可達(dá) 1000 ng/L，其中氯貝酸和雙氯芬酸的檢出濃度常大于 100 ng/L。

4.1 pH 對(duì)三氯化鐵去除垃圾滲濾液 SS，濁度和 COD 的影響(三氯化鐵劑量為 0.7 gF表 4.2 列出了在 pH 為 5.5 的條件下，不同三氯化鐵的劑量(0.3-0.8 gF垃圾滲濾液 COD，SS 和濁度的去除率。在最佳 Fe3+劑量 0.6 gFe3+/L 時(shí)，鐵對(duì) COD，SS 和濁度的去除率分別為 93%，97%和 68%。當(dāng)三氯化鐵劑 0.6 gFe3+/L 后，COD 的去除率不再增加，其原因可以用電荷中和理論來(lái)三氯化鐵加入到垃圾滲濾液中時(shí)，F(xiàn)e3+和它的水解離子可以與帶負(fù)電的膠中和，使膠體脫穩(wěn)發(fā)生混凝，但是當(dāng)超過(guò)一定劑量后，膠體會(huì)吸附陽(yáng)離正電，使膠體粒子因電荷排斥而重新穩(wěn)定。表 4.2 不同三氯化鐵劑量對(duì)垃圾滲濾液 SS，濁度和 COD 去除率的影響 (pH=5.5氯化鐵劑量(g Al3+/L)SS 去除率 (%) 濁度去除率(%)COD 去除率(%)污泥體積0.3 82 85 55 2380.4 84 92 60 2650.5 91 96 65 292

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳迪;劉丹;劉詠;;Fenton試劑處理難降解垃圾滲濾液的研究[J];環(huán)境科學(xué)與管理;2010年01期

2 郭瑾;盛豐;馬民濤;秦俠;彭永臻;;污水二級(jí)生化出水有機(jī)物(EfOM)性質(zhì)表征及去除研究現(xiàn)狀[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年01期

3 梅卓華,樓霄;廢水毒性鑒別評(píng)價(jià)方法[J];重慶環(huán)境科學(xué);1997年04期

4 沈國(guó);李茵;;廢水處理系統(tǒng)中有機(jī)物分子量分布及其變化[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2010年11期

5 ;我國(guó)與世界的水資源現(xiàn)狀[J];紡織導(dǎo)報(bào);2008年08期

6 王里奧,黃本生,呂紅,袁輝,林建偉;光催化氧化處理生活垃圾滲濾液[J];中國(guó)給水排水;2003年06期

7 田麗娟;紀(jì)振;陳莉;;混凝/水解/好氧/氣浮工藝處理高濃度醫(yī)藥化工廢水[J];中國(guó)給水排水;2009年18期

8 吳元清;杜樹(shù)新;嚴(yán)峗;;水體有機(jī)污染物濃度檢測(cè)中的紫外光譜分析方法[J];光譜學(xué)與光譜分析;2011年01期

9 魏康林;溫志渝;武新;張中衛(wèi);曾甜玲;;基于紫外-可見(jiàn)光譜分析的水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展[J];光譜學(xué)與光譜分析;2011年04期

10 孫劍輝;孫勝鵬;王慧亮;李成杰;;Fenton氧化技術(shù)處理難降解工業(yè)有機(jī)廢水研究進(jìn)展[J];工業(yè)水處理;2006年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李春娟;芬頓法和類(lèi)芬頓法對(duì)水中污染物的去除研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李泰平;徑河高濃度化工廢水治理方案研究[D];華中科技大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2787894