典型難生物降解污水的毒性鑒別和高效處理技術(shù)研究.pdf

1、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

2、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CU2+，Pb2+和Zn2+。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

3、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0.3 gFe3+/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10 g/L，反應(yīng)時(shí)間為90 min時(shí)，殘留COD約為407

4、mg/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)

5、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：H2O2/Fe2+摩爾比2.5，F(xiàn)e2+劑量為10 mg/L，pH為3，反應(yīng)時(shí)間為30 min。類(lèi)Fenton法降解PPCPs的較優(yōu)條件為：H2O2/Fe3+摩爾比2.5，F(xiàn)

6、e3+劑量為10 mg/L，pH為3，反應(yīng)時(shí)間為120 min。在污水總?cè)芙庥袡C(jī)碳(DOC)為8.287 mg/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

7、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

8、，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_H2O2/Fe2+摩爾比2.5，F(xiàn)e2+劑量為20 mg/L，pH為3，反應(yīng)時(shí)間為30 min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

9、H2O2/Fe3+摩爾比2.5，F(xiàn)e3+劑量為20 mg/L，pH為3，反應(yīng)時(shí)間為120 min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)265-275 nm范圍內(nèi)有一個(gè)較明顯的峰。這個(gè)峰和UV254，SUVA2s4值的降低可能表明Fenton法和類(lèi)F

10、enton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)254 nm處的吸光度的相對(duì)變化(△A254/A2540)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△A254/A2540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。
　　 (

11、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(△TF腐殖酸類(lèi)/TF腐殖酸類(lèi)0)和峰熒光強(qiáng)度相對(duì)變化(△PF腐殖酸類(lèi)/PF腐殖酸類(lèi)0)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)Fen