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双驱动动态膜压法研究水体黑臭现象

作　者: 葛爱清
导　师: 徐承天
学　校: 华东师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 水体黑臭双驱动动态膜压法滞后环面积(Area) 表面膜压(л) CODCr DO NH3-N CH I
分类号: X52
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

水体黑臭是当前水环境研究和监控的重要课题之一。到目前为止,有关水体黑臭的研究报导大多集中在探讨水体黑臭的成因、机理、判断指标、确定黑臭标准等,并选用一些判断方法判断一些实际水体的黑臭程度。已有的一些判断黑臭的方法主要是利用传统监测手段测定水体中的CODCr、DO、BOD5、NH3-N和TP等传统指标,然后结合黑臭临界指标或黑臭判别关系式和黑臭标准确定水质是否黑臭。这些方法具有成本高、工作量大,易造成二次污染等局限性。水体黑臭指标的研究,是判断其黑臭程度及科学地管理水体的重要内容。水体中含有机污染物是导致水体黑臭的主要因素之一。城市生活污水及工业污水的成分复杂,常含有较多的表面活性物质及表面活性剂,这些物质的分子含有疏水基团和亲水基团,易在水体表面形成表面膜,这层有机膜覆盖了水面,不同程度地影响了水体与大气层的水气交换速率,是导致水体黑臭的重要原因之一。动态膜压法则是建立在界面化学理论基础上的一种方法,它利用有机污物分子易趋向富集于水体表面且具有表面超量的特性,通过测定水体的表面膜压和滞后环面积表征水体表面的有机物含量。本文即是利用动态膜压法探索表面有机物含量与水体黑臭的关系,此方法具有快速简便、·无二次污染等特点。实验选择了以下溶液:①简单糖与简单酸类化合物混合溶液;②蛋白胨、牛肉浸膏与无机盐混合溶液;③桃浦江梅川段河水;④桃浦江虬江交叉段河水;⑤曹杨污水厂进水;⑥桃浦污水厂进水;⑦曹杨污水厂底泥加自来水配成两种浓度的水样。其中溶液①、②是参考文献配置的模拟水体。本文利用双驱动动态膜压法,测定上述不同水体黑臭演变过程的表面膜压和滞后环面积(Area),辅以测定水体的CH(色度)、CODCr、DO、NH3-N等数据的变化,并由嗅觉感知水体的气味变化。通过实验数据寻找各类水体的表面膜压、滞后环面积与上述辅助数据的关系以及与水体黑臭的关系,探讨能否用表面膜压或滞后环面积作为描述水体黑臭的指标。实验分别得出如下的结果:Ⅰ光照和避光对溶液①发黑发臭的影响较小,对溶液②的影响较大。溶液①从未黑臭向黑臭状态转变,膜压值逐渐增大,溶液②则相反。①、②两类模拟水体黑臭与否的膜压临界指标值近似为Ⅱ=10 mN/m。Ⅱ③、④水体从黑臭状态向不黑臭状态转化,膜压均随时间逐渐减小。由于水体有机污染物的生物降解,水体表面膜有机污染物含量减小,有利于水气交换,从而水体黑臭逐渐消失。③水体黑臭基本消失时的指标为:CH=21.0,л=10.13mN/m,Ⅰ=4.62,CODcr=29.7 mg/L,Area=7.39;④水体黑臭基本消失时的指标为:CH=23.2,Ⅱ=15.14 mN/m,Ⅰ=8.34, CODCr=55.4 mg/L,Area=67.7。Ⅲ⑤水体从黑臭状态向不黑臭状态转化,膜压逐渐减小,其黑臭基本消失时,CH=21.0,Ⅱ=6.13 mN/m,I=22.0,CODCr=40.1 mg/L,Area=2.83;⑥水体所测膜压变化与水体黑臭现象关系性较差,可能是由于水体内含有紫色颜料所致。Ⅳ⑦水体从未黑臭向黑臭状态转变,其膜压、CH、CODcr均逐渐增加,说明吸附在底泥颗粒上的有机污染物是逐渐向水体中释放的,将对水体造成二次污染;配方⑦两种浓度的水体发黑发臭时,CODCr>40 mg/L, CH>21.5,Ⅰ>5,Ⅱ>10 mN/m。综合本文研究水体的实验结果,考虑到预防水体黑臭的安全性,建议污染水体膜压指标的监控水平:对于自然水体为л≤10 mN/m,对于污染严重的城市污水为л≤6.13 mN/m。利用双驱动动态膜压仪研究水体黑臭现象,至今在国内外未见报导。本工作初步探索了用动态膜压法研究预防水体黑臭的水质指标,为今后进一步开展这方面的研究打下了良好的工作基础,有很好的应用前景。

全文目录

摘要  8-10
ABSTRACT  10-13
第1章综述  13-33
  1.1 我国水污染现状简介  13-14
  1.2 国内外对水体黑臭研究简况  14-20
    1.2.1 水体黑臭的定义及表观划分  15
    1.2.2 水体黑臭的成因  15-18
    1.2.3 现有的水体黑臭评价方法、实例及标准难以统一的原因  18-20
  1.3 黑臭水体常见传统监测指标的介绍  20-26
  1.4 水体表面微层中有机混合膜的介绍  26-29
    1.4.1 有机物在水体表面微层的富集  27
    1.4.2 水体有机混合膜的介绍  27-29
  1.5 动态膜压法在水质监测的应用  29-31
    1.5.1 吊片法测表面张力的原理  29-30
    1.5.2 动态膜压仪工作原理  30-31
    1.5.3 动态膜压仪的构造及分类  31
    1.5.4 一些动态膜压法的应用实例  31
  1.6 本课题研究的目的和意义  31-33
第2章动态膜压法研究模拟水体的黑臭指标  33-45
  2.1 实验部分  33-37
    2.1.1 仪器与药品  33-34
    2.1.2 实验内容  34-37
  2.2 结果与讨论  37-44
    2.2.1 关于溶液①  37-40
    2.2.2 关于溶液②  40-44
  2.3 本章小结  44-45
第3章动态膜压法研究城市内河水体的黑臭指标  45-51
  3.1 实验部分  45-47
    3.1.1 仪器与药品  45-46
    3.1.2 实验内容  46-47
  3.2 结果与讨论  47-50
    3.2.1 关于5#水样  47-48
    3.2.2 关于6#水样  48-50
  3.3 本章小结  50-51
第4章动态膜压法研究城市污水的黑臭指标  51-57
  4.1 实验部分  52-53
    4.1.1 仪器与药品  52
    4.1.2 实验内容  52-53
  4.2 结果与讨论  53-56
    4.2.1 关于7#水样  53-55
    4.2.2 关于8#水样  55-56
  4.3 本章小结  56-57
第5章动态膜压法研究含污染底泥水体的黑臭指标  57-64
  5.1 实验部分  58-59
    5.1.1 仪器与药品  58
    5.1.2 实验内容  58-59
  5.2 结果与讨论  59-63
    5.2.1 关于9#水样  59-62
    5.2.2 关于10#水样  62-63
  5.3 本章小结  63-64
第6章全文总结  64-66
参考文献  66-70
致谢  70

双驱动动态膜压法研究水体黑臭现象

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