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生物活性炭工艺去除水中氯代乙酰胺类除草剂的研究

作　者: 项菲菲
导　师: 陈忠林
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 城市水资源
关键词: 生物活性炭挂膜生物膜除草剂去除率活性炭吸附
分类号: TU991.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

目前,水源污染问题日益严重,常规水处理工艺难以保证出水水质满足最新水质标准要求。活性炭吸附技术以其显著优势已经成为世界上去除污染物最通用和最有效的深度处理技术之一,但是经过长期使用,对有机物的吸附达到饱和后,需要再生或换炭,这都增加了成本,随后出现生物活性炭工艺,该工艺能充分发挥活性炭的吸附作用和蓄积在活性炭表面微生物的生物降解作用,大大提高了除污染效率,取得良好的处理效果。本研究以生物活性炭工艺处理氯代乙酰胺类草胺除草剂污染的原水。用柱状活性炭、椰壳活性炭、纤维活性炭静态吸附四种目标草胺除草剂,并分别用Langmuir和Freundrich吸附等温模型分析三种炭对目标物的液相吸附情况,研究三种炭对目标物的吸附速率曲线以及活性炭动态吸附氯代乙酰胺类除草剂,绘制穿透曲线;研究生物活性碳在动态流状态下自然挂膜的启动过程,监测挂膜期间常规水质指标高锰酸盐指数、UV254、氨氮、亚硝酸盐氮、DOC、AOC等的变化规律;以BAC工艺为基础,改变流量、温度、pH值这三个工艺参数,开展BAC处理水最优化工艺参数的试验研究。试验结果表明,三种炭对四种目标除草剂的静态吸附符合Freundlish等温式。比较活性炭吸附平衡时的吸附容量和吸附能力为:纤维活性炭>柱状活性炭>椰壳活性炭。三种炭对污染物均有较好的吸附容量,适合进行挂膜试验。吸附速率曲线表明,纤维活性炭、柱状活性炭、椰壳活性炭分别在100 min,130 min,150 min时吸附达到平衡。穿透曲线表明,活性炭发生穿透的先后顺序是:纤维炭、柱状炭、椰壳炭。穿透时间依次为20 h,26 h,34 h。生物活性炭工艺在运行53天之后达到了稳定。经过对BAC除污染性能考察,发现经长期运行后其对水质指标高锰酸盐指数、UV254、氨氮、亚硝酸盐氮、DOC去除率逐渐趋于稳定,平均去除率分别为30.2%、25.2%、37.2%、35.8%、22.7%,认为此时挂膜成功,活性炭表面附着有黄褐色的生物膜。扫描电镜试验结果也表明炭表面附着有致密的菌胶团。BAC最优化工艺参数试验研究结果表明:流量范围为50~67 mL/min (空床停留时间EBCT为16~12 min),温度范围为25~29℃,pH值范围为5.5~7.5时,生物活性炭工艺对常规水质指标及四种除草剂去除效果最佳。对常规指标的去除率均在20%以上,对目标污染物的平均去除率也可达到40%以上。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-19
  1.1 课题研究背景  10-15
    1.1.1 农药使用现状及其对环境的污染现状  10-11
    1.1.2 农药的种类及特点  11
    1.1.3 酰胺类除草剂概况  11-12
    1.1.4 四种目标污染物的性质  12-15
  1.2 活性炭技术在水处理中的应用  15-18
    1.2.1 活性炭吸附技术  15
    1.2.2 活性炭水处理工艺在水处理中的应用现状  15-17
    1.2.3 生物活性炭应用现状和前景  17-18
  1.3 课题研究的目的和意义及主要研究内容  18-19
    1.3.1 课题来源  18
    1.3.2 课题研究的目的和意义  18
    1.3.3 课题主要研究内容  18-19
第2章试验材料及分析方法  19-25
  2.1 原水水质  19
  2.2 试验材料  19-22
    2.2.1 试验试剂  19
    2.2.2 试验仪器  19-20
    2.2.3 活性炭  20-22
  2.3 常规水质指标及目标污染物分析方法  22-25
    2.3.1 常规指标分析方法  22-23
    2.3.2 四种目标污染物检测方法  23-25
第3章三种活性炭的静态吸附试验和动态穿透试验  25-36
  3.1 引言  25
  3.2 影响活性炭吸附特性分析  25-27
    3.2.1 活性炭吸附的三种方式  25-26
    3.2.2 活性炭吸附的影响因素  26-27
  3.3 吸附容量试验  27-31
    3.3.1 吸附等温线拟合  27-28
    3.3.2 酰胺类除草剂吸附等温线拟合  28-31
  3.4 吸附速率试验  31-32
  3.5 活性炭的动态穿透试验  32-34
  3.6 本章小结  34-36
第4章活性炭的挂膜启动及除污染效能  36-48
  4.1 引言  36
  4.2 活性炭的挂膜  36-39
    4.2.1 挂膜的原理及影响因素  36-38
    4.2.2 试验装置  38
    4.2.3 试验的工艺参数  38-39
  4.3 挂膜期间各项水质指标的观测  39-44
    4.3.1 挂膜期间高锰酸盐指数的去除  39-40
    4.3.2 挂膜期间UV254 的去除  40-41
    4.3.3 挂膜期间氨氮的去除  41-42
    4.3.4 挂膜期间亚硝酸盐氮去除  42-43
    4.3.5 挂膜期间 DOC 的去除  43
    4.3.6 挂膜期间AOC 的去除  43-44
  4.4 挂膜阶段生物膜的生长状况  44-47
  4.5 本章小结  47-48
第5章生物活性炭工艺的除污效能及工艺参数优化  48-63
  5.1 引言  48
  5.2 流量对常规水质指标及四种草胺去除率的影响  48-53
    5.2.1 流量对常规水质指标去除率的影响  48-51
    5.2.2 流量对四种草胺去除率的影响  51-53
  5.3 温度对常规水质指标及四种草胺去除率的影响  53-58
    5.3.1 温度对常规水质指标去除率的影响  53-55
    5.3.2 温度对四种草胺去除率的影响  55-58
  5.4 pH 值对常规水质指标及四种草胺去除率的影响  58-62
    5.4.1 pH 值对常规水质指标去除率的影响  58-60
    5.4.2 pH 值对四种草胺去除率的影响  60-62
  5.5 本章小结  62-63
结论  63-65
参考文献  65-70
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果  70-72
致谢  72-73

生物活性炭工艺去除水中氯代乙酰胺类除草剂的研究

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