（环境工程专业论文）高铁酸钾辅助pac去除污水中cuⅡ、codcr、氨氮和总磷的研究.pdf

太原理t 大学硕士研究生学位论文 模拟污水，进行以下实验： ( 1 ) 配置c u 2 + 为o 8 m g t l 、c o d 。，为5 0 m g l 、氨氮为5 m g l 、 总磷为o 5 m g l 拘混合溶液作为原液。考查单独投加无机絮凝剂聚 合氯化铝( p a c ) 时各物质的去除效果。 ( 2 ) 配置相同原液，考查单独投加高铁酸钾时各物质的去除效 果。 ( 3 ) 配置相同原液，进行高铁酸钾辅助聚合氯化铝强化混凝处 理。考查高铁酸钾投加量、聚合氯化铝( p a c ) 投加量、氧化段p h 值、氧化时间、絮凝段p h 值、絮凝时间六个因素对高铁酸钾辅助去 除效果的影响，并初步探讨其去除作用机理，分析高铁酸钾的辅助去 除效果及各物质在去除过程中的相互影响。 ( 4 ) 配置c u 2 + 为0 8 m g l 、c o d 。，为5 0 m g l 、氨氮为5 m g l l 拘 原液。考查高铁酸钾投加量、聚合氯化铝( p a c ) 投加量、氧化段p h 值、氧化时间、絮凝段p h 值、絮凝时间六个因素对去除效果影响， 并初步探讨其去除作用机理，分析高铁酸钾的辅助去除效果及各物质 在去除过程中的相互影响。 ( 5 ) 配置c u 2 + 为0 8 m g l 、c o d 。，为5 0 m g l 、总磷为0 5 m g l 的原液。考察高铁酸钾投加量、聚合氯化铝( p a c ) 投加量、氧化段 p h 值、氧化时间、絮凝段p h 值、絮凝时间六个因素对去除效果的 影响，并初步探讨其去除作用机理，分析高铁酸钾的辅助去除效果及 各物质在去除过程中的相互影响。 主要结论为： 太原理工大学硕上研究生学位论义 ( 1 ) 高铁酸钾辅助p a c 强化混凝同时去除污水中c u 2 + 、 c o d 。，、氨氮和总磷的最佳反应条件为k 2 f e o 。投加量为10 m g l ， p a c 投加量为3 0 m g l ，氧化段p h 是7 0 ，絮凝p h 是7 0 ，氧化时间 l5 r a i n ，絮凝时问3 0 m i n 。 ( 2 ) 高铁酸钾辅助p a c 同时去除污水中c u 2 + 、c o d 。，、氨氮和 总磷的过程中c u 2 + 、氨氮和总磷去除率较单一去除的去除率均有所 降低，c o d 。，的去除率较单一去除的去除率差别不大。 ( 3 ) 采用以联合投加的方法，对城市生活污水中的c u 2 + 、氨 氮、总磷的去除更佳有效。高铁酸钾辅助处理污水厂二级出水不 仅可以从一定程度上强化对重金属和有机物的去除，并且还能够 有效的提高水中总磷和氨氮的去除效能。氨氮和有机物对重金属 的去除具有一定的提升作用，总磷对重金属并无明显影响。 ( 4 ) 出水符合城镇污水处理厂污染物排放标准 ( g b t 1 8 9 2 0 2 0 0 2 ) ( 重金属c u ( i i ) 0 5 r a g l ) 一级a 类标准。 关键词：聚合氯化铝，高铁酸钾，重金属，污水，强化混凝 太原理t 大学坝卜研究生学位论文 太原理工大学硕士研究生学位论义 r e s e a r c ho nr e m o v a lo fc u 2 + ，c o d c r ，a m m o n i an i t r o g e n a n dt o t a lp h o s p h o r u sf r o ms e w a g e b yp o t a s s i u m f e r ra t ea s s i s t e dp a c a bs t r a c t w i t h t h es o c i a l a n de c o n o m i c d e v e l o p m e n t ，u r b a n i z a t i o n a c c e l e r a t e d ，w a t e rp o l l u t i o n a n dw a t e rs c a r c i t yb e c o m et h ec o m m o n p r o b l e m s i nt h ef a c eo ft h ee n v i r o n m e n t a l o u rc o u n t r y sh e a v y m e t a l p o l l u t i o n i s v e r yp r e s s i n g ，h e a v y m e t a l p o l l u t i o n i sd i f f i c u l t t o c o n t r 0 1 t h r e a tt oh u m a nh e a l t h ，s on e e dt ot a k es o m em e a s u r e st o c o n t r o l a n dp r e v e n th e a v ym e t a lp o l l u t i o n n o wm o r ec o m m o n l yu s e di n o r g a n i c a l u m i n u ms a l tc o a g u l a n t p a c ，a 1 3 + i st h eb y p r o d u c to fp a cs o l u b l ei nw a t e rh a v el a r g eh a r mo n h u m a nb o d y ，u s e dp a ca l o n ew o u l dh a v el a r g ed o s a g e ，t h ee f f e c t i sn o t o b v i o u s s ot oe n h a n c et h ee f f e c to fp a ca n dr e d u c et h es e c o n dp o l l u t i o n m u s tt oc o o p e r a t ew i t ho t h e ra g e n t s ，s ot h a tw ec a ng e tt h ee f f i c i e n t a n d e c o n o m i ce f f e c t p o t a s s i u mf e r r a t e ( k 2 f e 0 4 ) i st h ed e v e l o p m e n to fn e w m u l t i f u n c t i o nw a t e rt r e a t m e n ta g e n t ，c a ne n h a n c et h ec o a g u l a t i o ne f f e c t o ft h ep a ce f f e c t i v e l y i n t h e f i e l do fw a t e rt r e a t m e n t ，b e c a u s eo fi t s s u p e r i o ro x i d a t i o n r e s i s t a n c ea n dg r e e nf e a t u r e sa r ea t t r a c t e da t t e n t i o n 太原删工大学硕士研究生学位论文 i n c r e a s i n g l y ，h a v eg o o dp r o s p e c t sf o rd e v e l o p m e n t i nt h i sp a p e r ，m a i n l yu s eo ft h es t r o n go x i d a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f p o t a s s i u m f e r r a t ei nw a t e rt r e a t m e n t p r o c e s s ，v i ap o t a s s i u m f e r r a t e a s s i s t e dp a co x i d a t i o n c o a g u l a t i o ne x p e r i m e n t s ，s i m u l a t i o ns t u d yo f r e lnt h es e c o n d a r ；t e w a t e l t r e a t m e n ta u x i l i a r p a c p o t a s s i u m l e r r a t e1 nt h es e c o n d a r yw a s t e w a t e lt r e a t m e n ta u x l1 a r y c o a g u l a t i o nr e m o v a lo fh e a v ym e t a l sc u ( i i ) ，a tt h es a m et i m ee x a m i n e s s e v e r a l t y p i c a lp o l l u t a n t s ( c o d c r ，a m m o n i an i t r o g e n ，t o t a lp h o s p h o r u s ) r e m o v a le f f i c i e n c y ，a n a l y s i so nt h em a i nf a c t o r so fr e m o v i n g ，t h eb e s t r e m o v ec o n d i t i o n s a n df u r t h e re x p l o r et h eh i g hi r o np o t a s s i u ma n d p o l y m e r i z a t i o nm e c h a n i s ma n d e f f e c to ft h er e m o v a l p r o c e s s e a c h m a t e r i a l i n f l u e n c et oe a c ho t h e r t h i sp a p e rb a s e do nd i s c h a r g es t a n d a r do fp o ll u t a n t sf o rm u n i c i p a l w a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n tl e v e l 1 t y p e as t a n d a r d ，p r e p a r a t i o no f s i m u l a t e dw a s t e w a t e ri nt h el a b o r a t o r y ，f o rt h ef o l l o w i n ge x p e r i m e n t ： ( 1 ) c o n f i g u r a t i o n o fc u 2 + 0 8 m g l ，c o d c ri s 5 0 m g l ，a m m o n i a 。 n i t r o g e ni s5 m g l ，t o t a lp h o s p h o r u si so 5 m g lm i x e ds o l u t i o n a st h e l i q u i d t e s tr e m o v a le f f i c i e n c yo fe a c hm a t e r i a l sw h e ni n d i v i d u a ld o s i n g i n o r g a n i cf l o c c u l a n tp a c ( 2 ) c o n f i g u r et h es a m el i q u i d ，i n c r e a s i n gt h eh e i g h to fas i n g l ec a s t i r o n p o t a s s i u m w h e nt h em a t e r i a lr e m o v a le f f i c i e n c y t e s tr e m o v a l e f f i c i e n c yo fe a c hm a t e r i a l sw h e ni n d i v i d u a ld o s i n gp o t a s s i u mf e r r a t e i i 太原理工大学硕二卜研究生学位论文 二一 ( 3 ) c o n f i g u r e t h es a m el i q u i d b y p o t a s s i u m f e r r a t ea s s i s t e dp a c c o a g u l a t i o n t r e a t m e n t e x a m i n et h ed o s a g e o fp o t a s s i u mf e r r a t e ，t h e d o s a g eo fp a c ，t h e o x i d a t i o ns e c t i o no fp h ，o x i d a t i o nt i m e ，f l o c c u l a t i o n s e g m e n tp h ，f l o c c u l a t i o n t i m es i xf a c t o r sf o r t h er e m o v a le f f e c t ，a n d p r e l i m i n a r ye x p l o r e t h em e c h a n i s mo fr e m o v a l ，a n a l y s i so fp o t a s s i u r n f e r r a t ea s s i s t e dr e m o v a le f f e c ta n di nt h ep r o c e s so fr e m o v i n gi n f l u e n c e e a c ho t h e r ( 4 ) c o n f i g u r a t i o n c u 2 + i s0 8 m g l ，c o d c r i s 5 0 m g l ，a m m o n i a n i t r o g e ni s5 m g lo fl i q u i d e x a m i n et h ed o s a g eo fp o t a s s i u mf e r r a t e ，t h e d o s a g eo fp a c ，t h eo x i d a t i o n s e c t i o no fp h ，o x i d a t i o nt i m e ，f l o c c u l a t i o n s e g m e n tp h ，f l o c c u l a t i o n t i m es i xf a c t o r sf o rt h er e m o v a le f f e c t ，a n d p r e l i m i n a r ye x p l o r e t h em e c h a n i s mo fr e m o v a l ，a n a l y s i s o fp o t a s s i u m f e h a t ea s s i s t e dr e m o v a le f f e c ta n di nt h ep r o c e s so fr e m o v i n gi n f l u e n c e e a c ho t h e r ( 5 ) c 。n f i g u r a t i 。n c u 2 + i s0 8 m g l ，c o d c r i s 5 0 m g l ，t 。t a l p h o s p h o r u s i s 0 5 m g l o fl i q u i d e x a m i n et h ed o s a g eo fp o t a s s i u m f e h a t e ，t h ed o s a g e o f p a c ，t h e o x i d a t i o ns e c t i o n o f p h ，o x i d a t i o n t i m e , f l o c c u l a t i o ns e g m e n tp h ，f l o c c u l a t i o n t i m es i xf a c t o r sf o r t h e r e m o v a le f f e c t ，a n dp r e l i m i n a r y e x p l o r e t h em e c h a n i s m o f r e m o v a l ，a n a l y s i so fp o t a s s i u mf e r r a t e a s s i s t e dr e m o v a le f f e c ta n di nt h e p r o c e s so fr e m o v i n g i n f l u e n c ee a c ho t h e r t h em a i nc o n c l u s i o n si n c l u d e ： i i i 太原理工人学硕士珂究生学位论义 一 一一 ( 1 ) p o t a s s i u m t e r r a t ea s s i s t e dp a ce n h a n c e dc o a g u l a t i o n a n dt h e r e m o v a lo fc u 2 + ，c o d c r ，a m m o n i an i t r o g e n a n dt o t a lp h o s p h o r u sf f o m s e w a g e t h eo p t i m u mc o n d i t i o n si sk 2 f e 0 4d o s a g e 1 0 m g l ，p a cd o s a g eo f 3 0 m g l ，t h eo x i d a t i o no f s e c t i o np hi s7 0 ，f l o c c u l a t i o np hi s7 0 ，o x i d a t i o n t i m ei sl5 m i n ，f l o c c u l a t i o nt i m ei s3 0 m i n ( 2 ) p o t a s s i u m f e r r a t e a u x i l i a r y p a ca n dr e m o v a lo f c u 2 + ，c o d c r ，a m m o n i an i t r o g e na n dt o t a lp h o s p h o r u si ns e w a g et o g e t h e r t h a nt h er e m o v a lr a t eo fs i n g l er e m o v a li sd e c r e a s e d ，c o d c rr e m o v a lr a t e i sn o tv e r yd i f f e r e n t ( 3 ) t h e u s eo fj o i n t d o s i n g m e t h o di 、o rt h e c i t y o fs e w a g e c u 2 + a m m o n i a n i t r o g e n a n d p h o s p h o r u s r e m o v a li sm o r e e f f e c t i v e ，p o t a s s i u mf e r r a t e a s s i s t st od e a lw i t h2 n ds t a n d a r do fs e w a g e t r e a t m e n tp l a n tn o to n l yc a ns t r e n g t h e nt h er e m o v a lo fh e a v ym e t a l sa n d o r g a n i cf r o ma c e r t a i ne x t e n t ，a n da l s ob ea b l et oe f f e c t i v e l yi m p r o v et h e r e m o v a le f f i c i e n c yo f ft o t a lp h o s p h o r u s a n da m m o n i an i t r o g e ni n w a t e r a m m o n i an i t r o g e na n do r g a n i cm a t t e re n h a n c et h er o l eo ft h e r e m o v a lo fh e a wm e t a l s ，t o t a lp h o s p h o r u st h e r ei sn oo b v i o u si m p a c t ( 4 ) e f f l u e n tc a r l r e a c ht h er e q u i r e m e n to f ( g b t 18 9 2 0 2 0 0 2 ) ( h e a v ym e t a lc u ( i i ) 0 5 m g l ) l e v e l1t y p ea s t a n d a r d k e y w o r d s ：p o l y a l u m i n i u mc h l o r i d e ，p o t a s s i u m f e r r a t e ，h e a v y i v 太原理t 大学硕士研究生学位论文 m e t a l ，s e w a g e ，e n h a n c e d c o a g u l a t i o n v 太原理三查兰堕竺壅竺兰篁堡兰 一 v i 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 1 我国水资源状况 第一章文献综述与选题背景 1 1 1 我国水资源的特点 水是地球的万物之源，水滋润万物、哺育生命、创造了文明。随着我国经济不断发 展，人民生活水平迅速提高，污水排放量也在持续增长，随之我国淡水资源的需求和消 耗也在不断增加，致使我国水资源短缺及水质恶化，水资源污染日趋严重，水质也变得 更加复杂1 ，给污水治理增加了更大的难度。水资源的污染不仅在一定程度上限制了水 体的使用功能心1 ，且更进一步的加剧了水资源短缺问题，严重威胁到居民的饮水安全和 人民群众的身体健康。 淡水资源短缺问题在我国十分严重。据数据统计，在全国城市中有4 0 0 多座城市具 有缺水问题，大部分的城市存在供水不足问题。我国也是世界1 3 4 严重缺水的国家之一， 全国城市年缺水量达6 0 亿立方米，人均拥有量仅为2 3 0 0 立方米，仅仅是世界人均水平的 2 5 n 1 ，而每年的废水的排放量却达3 0 0 多亿立方米，耗水量和污水排放量均是世界第一 位n 1 。目前我国城市供水来源主要以地表水和地下水为主，或者两种混合供给，很多地 区已经严重透支地下水，导致出现区域地下水位下降的现象，最终形成区域地下水位的 降落漏斗畸3 ，并且这些问题一直未能得到很好的解决。水作为地球的重要组成元素是各 生物赖以生存的基础，在人类生产和生活中占有至关重要的地位，具有不言而喻的重要 价值。 1 1 2 我国水资源的污染现状 随着城市化、工业化进程的加快，用水量的不断增加，对污水治理的要求越来越高。 目前我国城市污水处理形势十分严峻，城市污水污染负荷越来越大，而许多城市市政设 施相对薄弱，污水治理能力相当滞后，城镇污水处理率不高，有的地区甚至连生活污水 收集处理系统也没有，污水甚至未经处理就直接排放，污水的肆意排放会给地表水和地 下水水质产生严重的影响，进而对我国居民生活用水造成严重威胁。我国很多城市的地 下水污染情况都相当严重，浅层地下水污染问题较为突出。目前在人口密度大的地域， 河流污染已相当严重，河流的稀释净化作用己大大削弱，早已超出了河流的自净界限， 1 太原理工大学硕士研究生学位论文 严重影响了我国社会经济的发展3 。 由于工业废水的大量肆意排放，我国8 0 以上的地表水和地下水被不同程度的污染 【7 ，而在全国工业行业中化工行业废水排放量一直排在首位，在国家规定总量控制的污 染物中，化工行业废水中排放的砷、石油类、硫化物和砷化物等污染物的排放量均排在 所有行业中的前几位。这些化学物质进入水体后，产生的污染很难被治理，如水中含有 的h g 、c r 等重金属，砷化物、亚硝酸盐等无机物和有机溶剂、农药和有机物给我国水资 源带来了很严重的污染旧1 。在城市污水中除了工业废水，城市生活污水的排放量也在逐 年的上升，在1 9 9 9 年生活污水污染负荷已经超过了工业废水，我国水资源污染治理的重 心已经从工业为主，正逐步转变成以城市生活污水为主的控制旧1 。经济和城镇建设迅猛 发展的今天，生活污水和工业废水的排放量增长迅速，势必会 0 h , n 淡水资源的不断恶化 和进一步短缺1 ，水污染问题必将成为制约我国可持续发展的重大因素。因此，我们要 对水污染问题引起足够的重视。不可否认，近年来随着社会发展的需要，我国环境保护 工作引起了国家的高度重视，并取得了显著成效。但目前污水处理主要针对的是c o d 、 b o d 、s s 、氨氮和总磷等指标，污染治理重点关注在治标上，而对于重金属污染，国家 还缺乏专门的针对性治理。因此，着手制定经济有效的污水重金属的防治规范已成为我 国当前污水处理的重中之重。 1 2 污水中主要污染物及其危害 1 2 1 重金属来源、危害及治理现状 重金属污染已成为我国面l 临的重要污染问题之一。重金属是指汞( 水银) 、镉、铅、 铬以及类金属砷等生物毒性显著的元素和具有毒性的铜、锡、钒、钴、镍等。重金属在 大气、水体、土壤、生物体等自然环境中分布非常广泛。污水中的重金属主要来自于生 活污水、商业和工业废水等1 ，再通过各种途径进入水体后对水体产生污染，极小的重 金属含量即可表现出极大的毒性，对环境和人类的具有非常大的危害n 2 ，1 3 1 。重金属进入 自然环境中，不仅会造成各类环境元素的直接污染，也会随着各物质的相互迁移形成间 接污染，对生态系统也会产生严重的危害。某些进入污水厂的污水中含有的重金属离子， 在普通的二级处理中只能去除一小部分，其余则流出系统，会对水体产生严重污染。 重金属污染与其他物质的污染相比，在环境中难降解，具有富集性、隐蔽性、长期 性和不可逆转性等特点n 屯1 5 1 。重金属进入人体后可以和体内某些有机成分结合，形 2 太原理工大学硕士研究生学位论文 成金属络合物或金属整合物，这些物质对人体的各个发展阶段都会产生不良影响。 而污泥往往是重金属的最后储存库和归宿n6 | ，当环境变化时，底泥中的重金属形 态将发生转化并释放造成污染n7 。，在环境或生态系统中以各种形态存在的重金属元 素，会存留、积累和迁移，对环境及生态系统产生极大危害n 卜2 0 1 。但目前，关于去除有 机污染物及脱氮除磷效果的研究较多，而对重金属的去除研究甚少。我国还没有关于重 金属污染防治的专门法律，重金属污染的防治与消除应该引起人们更多的关注。 对于治理重金属污染最关键的就是要从源头着手，因为所有的污染修复方法都只有 起到补救的作用，不可能将环境完全恢复到以前的状态陋1 。目前污水处理中重金属的方 法主要有化学沉淀、吸附法、絮凝沉淀法、生物法离子交换、膜过滤、混凝、絮凝、浮 选和电化学方法等8 | 。传统的城市污水处理方法一般主要是去除污水中的悬浮颗粒和有 机物等，但在去除这些物质的同时重金属也会被去除。在污水二级处理中往往采用生化 处理方法，方法机理主要有同化吸收作用、生物吸附作用和生物混合基质对颗粒态金属 的截留作用。细菌、真菌、藻类等微生物对污水中重金属有富集、吸附和转化作用，可 通过改变价态降低毒性或改变价态在使用物化法使金属离子析出，从而去除重金属。苑 志华，桂和荣等以混凝沉淀法运用高铁酸钾处理矿井水的研究中，在加药量3 0 m g l 、 p h 为1 0 时，对铜的去除率为9 0 7 比引，具有良好的处理效果。 1 2 2 有机物危害 有机污染物是指以碳水化合物、蛋白质、氨基酸及脂肪等形式存在的天然有机物及 某些可生物降解的人工合成有机物质组成的污染物。有机物污染的特征是耗氧，有毒 物污染的特征表现为生物毒性。传统上以一些间接指标反映有机物的污染含量及污染 状况，主要为天然有机物和人工合成有机物两大类。污水中主要的有机污染物主要有酚 类化合物、苯类化合物、卤烃类化合物及各种油类。近年来有机物对水体的污染日趋严 重，有机物种类也越来越多，目前在水中能够测出的有机化学污染物就有2 2 0 0 多种。虽 然很多有机化合物可以由自然界物理、化学或生物的本身能力净化，使其害性降低甚至 消除，但有些有机物在自然环境中很难被降解，具有很强的积累性，能迁移到偏远的极 低地区，通过食物链对人类健康和生态环境造成危害。如果水中的有机物要进行生物氧 化分解，需要消耗水中的溶解氧，从而会导致水中缺氧，同时会出现腐败发酵，使细菌 滋生，水质恶化；污水中各种有机物质超过一定含量时，会对人体健康产生不良影响， 引起致癌、致畸等危害；工业废水的有机污染，还会降低产品的品质。水中有机物去除 3 太原理工大学硕士研究生学位论文 的常用方法有：混凝澄清和强化混凝处理；石灰处理；吸附处理；反渗透和超滤等乜3 | 。 1 2 3 氨氮来源及其危害 目前我国很多地域的水体环境都出现了不同程度的污染，氨氮废水的排放也是污染 元素之一。废水中的氨氮来源很广，水中氨氮主要来源于生活污水中含氮有机物证4 l ；工 业废水中，如钢铁厂，选矿厂，化工，炼钨厂，饲料加工工业等行业中排出的含氮污水 乜5 l ；在农业中，由于大量使用无机肥，化肥行业会有大量氨氮废水排放，而且因为化肥 利用率不高而造成大量的氨氮流失出去，致使水体的氨氮污染日渐加剧。还有在小城镇 的田间生活污水和生活垃圾在未经处理或处理不完全的情况下任意排放心6 矧，含氮污染 物污染水体，造成水体富营养化现象。 氨氮对人体和生态环境都具有严重危害。水中的氨氮可以在一定环境条件下转化成 亚硝酸盐，水中的亚硝酸盐会和人体内蛋白质结合形成亚硝胺，这是一种很强的致癌物 质，长期饮用，对人体健康极其不利，尤其是一些工业行业排放出的氨氮废水的成分相 当复杂，毒性较大，具有极强的致癌性。氨氮同时也是造成水体富营养化的主要因素之 一，由于大量的氨氮废水排入水体，尤其是高浓度氨氮废水进入水体会使海洋出现赤潮， 湖泊出现水华现象，会使微生物和藻类迅速繁殖，消耗大量水中的溶解氧，最终导致鱼 类等生物的大量死亡，甚至出现湖泊干涸现象。具有氨氮污染的水体水质会出现恶化， 形成生物垢损害管道及设备，影响热效益等瞳引。氨氮废水处理已引起水处理领域的足够 重视，己研究了很多去除氨氮的方法，现有的氨氮处理技术大体可以分为两大类，一种 是物理化学处理方法，主要包括空气吹脱法、折点加氯法、化学沉淀法、膜吸收法、离 子交换法等；另一类是生物脱氮法，主要包括传统生物脱氮工艺、厌氧氨氧化工艺、短 程硝化一反硝化工艺等汹1 。国内多采用物化法和生化法，国外以化学法和生物法为主， 力求经济有效的脱氮技术将是今后研究的重点。 1 2 4 磷来源及其危害 磷是维系生态系统营养物质循环的重要元素，也是构成生物体和新陈代谢过程必不 可少的元素，在加快海洋生物生长、保持海洋生态平衡等方面起到了无可替代的作用m 。 磷的主要存在形态可分为无机磷和有机磷。污水中的磷主要来自于各种洗涤剂、工业原 料、农业肥料的生产过程以及人体的排泄等，而含磷洗衣粉是目前废水中磷污染的主要 来源。排入水体中的磷总量过大，当水体中磷含量过高( 超过0 2 m s l ) 时，将导致水体的 富营养化，破坏了原有的生态平衡，藻类、植物繁殖及水质恶化，鱼虾难以生存甚至绝 4 太原理工大学硕士研究生学位论文 迹，以至于水体透明度降低。磷化物进入人体会出现呕吐、腹泻、头痛甚至中毒身亡。 我国许多的江河湖泊都出现不同程度的磷污染问题，这给海产养殖业、渔业捕捞等行业 都造成了巨大的经济损失b 卜3 3 1 。所以，对含磷废水的处理是目前亟待解决的问题。 随着污水技术的发展，新的除磷理论不断涌现，除磷工艺也在向着更高的技术发展。 近年来越来越多的污水处理厂，采用脱氮除磷工艺b 引，通过对脱氮除磷问题的研究可以 看出，很多脱氮除磷的工艺较为复杂，对一次性投资和工艺参数的要求较高，但得到的 去除效果较好。目前，国内外污水除磷技术主要有化学法、生物法两类，主要适用于处 理低浓度及有机态含磷废水。化学法主要有混凝沉淀法、结晶法、反渗透、电渗析、离 子交换吸附法等，主要处理无机态含磷废水。城市污水除磷技术中，化学法工艺简单， 但操作复杂，运行费用较高，药剂费用昂贵，且除磷处理效果不佳。生物法则因运行简 便、工艺简单，处理效果好等优点，现己成为污水除磷的主要方法，得到了广泛得应用。 1 3 污水处理中重金属处理过程 1 - 3 1污水生物处理技术 城市污水处理是指为了改变污水的性质，用各种方法将污水中的污染物分离出来或 将其转化成无害物，使污染物对环境水体不产生危害而采取的净化措施b5 。污水处理对 环境污染具有相当重要的作用。最初的污水处理工艺极为简单，采用的是物理、化学处 理，较大颗粒或杂物先经过格栅等初级处理，再经絮凝沉淀等工艺处理有机物等污染物 质，根本得不到有效处理，效果极差口引，并且随着城市工业发展，污水中污染物的成份 日渐复杂，变得更加难以治理。现在伴随着科学技术的发展，污水处理技术也在不断进 步，现在生化处理已普遍应用于废水处理中，具有良好的处理效果和较强的实用性。城 市污水处理一般分为三级： 1 预处理工艺 一级处理：一级处理中主要是运用物理法将污水中悬浮态的固体污染物，不溶解的 物质和寄生虫卵等去除。主要方法有格栅、沉淀、沉砂、油分离、气浮等。处理的目 的是截流大块物质，去除污水中携带的石和砂等大颗粒物，以防止它们在后续构 筑物中出现沉降，减少设备淤砂，以免造成磨损堵塞，保护后续水泵管线、设备 不受损坏。一级处理工艺目的是尽可能地将污水中悬浮物沉降去除，主要是设初 级沉淀池，一般情况下初次沉淀池可去除5 0 左右的悬浮物。 5 太原理工大学硕士研究生学位论文 2 二级处理工艺 二级处理：是使用生物处理法将污水中各类有机物氧化降解为简单的物质，主要由 曝气池与二次沉淀池组成。二级处理的主要是目的大幅度去除污水中呈胶体和溶解态 的有机污染物。主要是利用曝气装置向曝气池里供氧，经微生物的新陈代谢过程使 污水中的污染物转化成c 0 2 和h 2 0 ，反应后曝气池中的微生物与水一起进入二沉 池，微生物在池底沉降后，再将微生物通过管道和泵送回到曝气池前端和新流入曝 气池中的污水混合，二沉池上层澄清的水则通过出水堰流出。目前常用的处理方法 有活性污泥法和它们的改良型，如缺氧好氧生物脱氮除磷法( a o ) 、缺氧一厌氧一好氧一生 物脱氮除磷法( n a o ) 、序批式活性污泥法( s b r ) 、氧化沟法等。这些工艺主要是促使生 化需氧量、化学需氧量、酚类等有机物质进一步降解，可以更好地去除污水中氮和磷等 物质。 随着我国城市经济的高速发展，污水水质复杂性的增强，深度处理必将会成 为未来污水处理的必要环节。污水深度处理的目的主要是为了能够达到高标准受 纳水体的标准要求或者用于回用水等特定用途而进行的深一步处理，工艺有过滤 和混凝沉淀等。 3污泥处理 剩余污泥可以进行浓缩、消化、脱水、农用填埋和堆肥等处理。浓缩有重力浓缩 和机械浓缩。污泥消化一般为厌氧中温消化，消化后产生的沼气可以用作能源燃烧、发 电或者用于制成化工产品等。消化后的污泥性质较稳定，具有肥效，经过脱水，减少体 积，便于运输。污泥还可以用于堆肥，堆肥后的污泥是一种非常好的土壤改良剂。 1 3 2 污水处理中重金属的去除原理及状况 进入城市污水处理厂污水中的重金属主要以颗粒物结合态和溶解态两种形态 存在。传统活性污泥工艺中在去除污水中有机物、氮和磷等污染物的同时，也去 除了污水中的重金属。活性污泥工艺处理污水中重金属的机理很复杂，通过利用 微生物表明结构的特性及生化代谢作用，吸附污水中的重金属离子，使重金属与 水体分离或降低重金属毒性，通过固液两相分离从而去除污水中的重金属。目前 普遍接受的去除重金属的机理是7 | ：沉淀作用，微生物的胞外高聚物产生的生物 吸附作用和胞内吸附作用。重金属的沉淀作用主要是通过污泥中微生物的新陈代 谢产物与金属离子生成难溶性沉淀，或者将重金属进行还原再与其生成难溶性的 6 太原理工大学硕士研究生学位论文 沉淀，从而将其从水中去除。对重金属的吸附作用是利用微生物的自身结构、分 泌物或代谢产物来完成的，如蓝细菌等能产生胞外聚合物，如天然多聚糖等分泌 物上的阳离子能够与水中的二价重金属离子发生离子交换将重金属去除。活性污 泥法处理重金属污水过程中，不能将污水中的重金属分解破坏，只能将其存在的 位置转移或改变其物理化学形态，而且重金属对污泥中的微生物有很强的毒害作 用阻碍微生物作用的发挥。 目前，虽然对生物法处理污水中重金属的研究取得了较大进展，确认了生物 法去除重金属的应用前景。但目前对污水处理过程中不同工段中重金属的去除效 果研究较少，对于重金属的很多去除机理等还不是很明确。然而，活性污泥对不 同种类的重金属离子附吸能力差别较大，同时也受到如p h 、温度、污泥泥龄、金 属浓度和工艺运行状况等因素的影响b 引，重金属的去除效果不尽相同，所以为了 在不同的状况下使出水能够达到出水标应加大深度处理所占比例。卢吉文等口们人 研究了各种金属离子在不同工段的去除效率，其中铜离子在曝气池的去除率为 3 8 5 ，不同种类的重金属去除效果差异较大。 1 3 3 污水处理行业的发展趋势 我国在促进经济增长的同时也把环境保护问题放在了突出的位置。在2 0 0 7 年 我国水污染治理投资达到三千多亿元，比上一年增加了3 2 ，取缔一级水源保护区内排 污口共9 4 2 个，叫停二级水源保护区内会造成污染的建设项目共1 2 9 4 个，限期治理的 有9 3 1 个。虽然很多大城市中已经开始进行建设污水处理厂的规划工作，但很多中小城 镇还没有污水处理配套设施。当前我国污水处理工作主要存在的问题是相关政策、法规 制定尚不完善，地方配套的污水收集管网建设滞后，污水收集率低，很多城镇污水处理 厂的水量和设计要求相差较大，对企业排污监督制度的不完善等问题，都亟待解决。 城市污水再生利用已经成为污水处理研究中的一个重要课题。城市污水厂主要通过 严格控制有机物、悬浮物和重金属等污染物的含量防止微生物的生长和重金属污染，在 经过适当的处理后，达到回用水质标准，可成为一种再生资源，用于工业用水( 冷却用 水、工艺水等) 、生活用水( 洗涤、冲厕等) 、市政用水( 绿化、消防、景观等) 和农业用 水等用途，有效提高水资源利用率。城市再生水的回用应满足以下要求：对人体健康不 产生不良影响；对环境质量和生态保护不产生不良影响；再生水水质应达到各类使用规 定中的水质标准；再生水应可以使使用者及公众接受；用于生产的回用水对产品质量不 7 太原理工大学硕士研究生学位论文 会产生不良影响；在经济上是价廉的，在水价上要有竞争能力的；再生水回用系统在技 术上应是可行的；必须加强使用者安全使用方面的教育。因此可以看出，污水再生利用 将会成为保护水资源的一项重要举措5 | 。 经济发展的速度越快，伴随着水环境污染也就越严重。此背景下，污水处理行业 成为新兴产业，并发展迅速，目前与自来水生产、供水、排水、中水回用等行业在水处 理中处于同等重要的地位。我国现阶段的污水处理水平还处于初级阶段，为了使污水处 理与经济发展协调发展，避免环境污染的进一步恶化，就要从改革生产工艺入手，从源 头解决污染，进行清洁生产，生产绿色产品。对已经建成投产的生产线，要进行限期治 理。不断提高污水产业技术国产化、成套化、系列化水平。加快开发与国外先进水平差 距较大或国内空白的污水技术和产品，巩固和提高具有一定优势n 引，适合我国国内市场 发展且需求量大的技术和产品，实施污水的治理同经济发展相协调的战略，加强污水处 理的管理，减少能耗。因此，保护、合理利用水资源将是目前以及未来我国城市生态建 设中必须要长期坚持的一项重要内容。 1 4 高铁酸钾的性质及应用 1 4 1 高铁酸钾的性质 1 4 1 1高铁酸钾的结构和物理性质 高铁酸钾是一种比高锰酸钾、臭氧、氯气、过氧化氢氧化能力更强的强氧化剂，具 有高效、无毒、无害等优点，是一种集氧化、吸附、助凝、絮凝、灭藻、杀菌、去浊、 脱色、除臭、去除有机污染物和重金属离子等多种功能的新型高效水处理剂。高铁酸钾 的分解产物为铁锈，不会对人和环境产生危害，用于处理污水不会衍生出有害的金属离 子或其它有害衍生物，并且在净水方面的作用效果显著。高铁酸钾作为一种强氧化剂， 可强化混凝效果，使用安全方便，可广泛应用于各类水质处理条件，发挥其在净水方面 的各种功能h 1 4 2 3 。因此，它是一个安全、高效、无污染的理想的水处理剂，具有很大的 应用潜力。 高铁酸钾是铁的六价化合物，为暗红色有光泽的粉末状晶体，极易溶于水，其水溶 液为紫红色h3 l 。在常温下，干燥的高铁酸钾可以在空气中长期稳定保存，1 9 8 c 以上才 开始分解，含水的高铁酸钾稳定性就会明显下降，在8 0 。c 时便迅速分解为f e (