【摘要】：隨著人類生活水平的提高和現代工業(yè)的發(fā)展，排放到環(huán)境中的污染物的種類和數量也日益增加。其中，尤為令人擔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，如不加以妥善處理，其必然對人類的生存環(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注的藥品與個人護理用品污水的毒性鑒別和相關處理措施，具體可分為如下3個部分： 1.以老齡化工廢水為例，創(chuàng)新的采用小麥根伸長抑制毒性試驗和傳統(tǒng)的大型蚤急性毒性試驗，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+)。根據該廢水的高鹽度特點，研究發(fā)現附近泰達污水處理廠的連續(xù)間歇曝氣(DAT-IAT)工藝對生活污水與化工廢水混合污水的化學需氧量(COD)，總磷(TP)和總氮(TN)的去除率可達85.08%，89.29%和96.54%，處理后的污水毒性可降低到0.5TU。證明對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，研究了混凝吸附聯用法對垃圾滲濾液的處理效果，結果表明：聚合硫酸鐵(PFS)對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，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水，在活性炭劑量為10g/L，反應時間為90min時，殘留COD約為407mg/L�；炷铰撚梅ǹ偟腃OD去除率可達86%，毒性削減率可達78%。 3.研究了Fenton法和類Fenton法對污水處理廠出水中常檢測到的藥品與個人護理用品(PPCPs)：對乙酰氨基芬，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)化和降解動力學，以及在Fenton和類Fenton反應過程中，二級出水中有機物(EfOM)的遷移轉化規(guī)律和氧化副產物，并探討了EfOM的紫外光譜參數和熒光光譜參數與PPCPs降解率的關系，具體結論如下： (1)綜合考慮PPCPs降解效率和處理成本，Fenton法降解PPCPs的較優(yōu)條件為：H_2O_2/Fe~(2+)摩爾比2.5，Fe~(2+)劑量為10mg/L，pH為3，反應時間為30min。類Fenton法降解PPCPs的較優(yōu)條件為：H_2O_2/Fe~(3+)摩爾比2.5，Fe~(3+)劑量為10mg/L，pH為3，反應時間為120min。在污水總溶解有機碳(DOC)為8.287mg/L和較優(yōu)條件下，PPCPs的去除率都可達到90%以上。 (2) Fenton對PPCPs的降解動力學符合聯合一級反應動力學；類Fenton法對雙氯酚酸，氟西汀和二甲苯氧庚酸的降解符合二級反應動力學；對其余PPCPs的降解符合一級反應動力學。 (3)采用競爭動力學模型計算了Fenton和類Fenton反應中OH氧化PPCPs的反應速率常數kPPCPs-OH，除了由于反應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道值有偏差外，其余都和報道值接近，這證明了在Fenton和類Fenton反應中，PPCPs本質上是被OH氧化降解，而不是被混凝作用去除的。 (4) Fenton法和類Fenton法通過OH氧化和混凝共同作用對DOC的去除率最大可達30%和38%，分子排阻色譜(SEC)數據表明，Fenton法和類Fenton法優(yōu)先去除高表觀分子量的有機物，并且可以將大分子量有機物氧化分解為小分子量有機物。 (5) Fenton法和類Fenton法氧化EfOM的產物為甲酸、乙酸、草酸和濃度相對較低的甲醛、乙醛、丙醛和乙醇醛，其中，在H_2O_2/Fe~(2+)摩爾比2.5，Fe~(2+)劑量為20mg/L，pH為3，反應時間為30min的條件下，Fenton法中羧酸類有機物和醛類有機物的產率分別為11.62%和1.01%；在H_2O_2/Fe~(3+)摩爾比2.5，Fe~(3+)劑量為20mg/L，pH為3，反應時間為120min的條件下，類Fenton法中羧酸類有機物和醛類有機物的產率分別為13.2%和1.34%。 (6)隨著Fenton和類Fenton試劑劑量和反應時間的增加，污水EfOM的紫外光譜逐漸降低。EfOM的差值吸光度光譜在波長265-275nm范圍內有一個較明顯的峰。這個峰和UV254，SUVA254值的降低可能表明Fenton法和類Fenton法會優(yōu)先去除芳香族有機物。 污水的紫外吸光光譜容易受無機離子的影響，在消除干擾的情況下，對于同一種廢水，在Fenton反應或類Fenton反應中，波長254nm處的吸光度的相對變化(A_(254)/A_(254)~0)與PPCPs降解，OH暴露和羧酸濃度都具有一致的關系，且該關系不受時間或劑量條件影響，說明A_(254)/A_(254)~0可以用來監(jiān)測Fenton高級氧化過程中的PPCPs的降解和EfOM氧化程度。 (7)根據污水EfOM的三維熒光光譜，可將EfOM分為分為蛋白質類有機物/可溶性微生物代謝產物，腐殖酸類有機物和富里酸類有機物三種，其中，蛋白質類有機物/可溶性微生物代謝產物最容易被Fenton法和類Fenton法去除；腐殖酸類有機物的區(qū)域總熒光強度相對變化(TF0腐殖酸類/TF腐殖酸類)和峰熒光強度相對變化(PF腐殖酸類/PF0腐殖酸類)與PPCPs降解，OH暴露和羧酸濃度變化存在一致的關系，且該關系不受Fenton反應或類Fenton反應或反應條件影響。因此，該參數可用來監(jiān)測高級氧化過程中PPCPs的降解和EfOM氧化。
【學位授予單位】：南開大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：X703
【圖文】：

第一章 緒論或進入地表水；人類的使用和排泄則是環(huán)境 PPCPs 的最大來源。藥品進入人體或牲畜體內后，經過腎代謝以尿液的形式或經過膽代謝以糞便的形式排入下水道；對于個人護理用品，使用后隨洗漱過程進入城市污水處理廠；過期的 PPCPs可能會直接被丟棄到下水管道或以垃圾形式被直接丟棄而進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)過程。PPCPs 進入污水處理廠后，經過各種工藝降解和轉化后，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的代謝產物可能會排放到受納水體中。環(huán)境水體中的PPCPs又可以通過飲用水取水口進入給水廠，經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檢測到了很多 PPCPs 和它們的代謝產物。歐洲第 5 次 Framework Poseidon 項目報道，地表水中 PPCPs 的暴露濃度很少超過100ng/L，但是經常會高于 10 ng/L[22]。1999 年，Kolpin 等[23]對美國境內 139 條河流研究發(fā)現，其中 40%的河流有 80%以上的時間都含有類固醇，殺蟲劑和非處方藥。類固醇，香水，荷爾蒙，非處方藥和驅蟲劑的濃度分別占總有機污染物的 20%，1.8%，1.0%，10%和 0.9%。Herberer 等[24]分析了 30 個柏林地表水樣品發(fā)現，PPCPs 殘留物最高濃度可達 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，鐵對 COD，SS 和濁度的去除率分別為 93%，97%和 68%。當三氯化鐵劑 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三氯化鐵加入到垃圾滲濾液中時，Fe3+和它的水解離子可以與帶負電的膠中和，使膠體脫穩(wěn)發(fā)生混凝，但是當超過一定劑量后，膠體會吸附陽離正電，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】

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本文編號：2787894