论文摘要
随着社会经济的快速增长以及日益严峻的水污染问题,中国水资源短缺逐渐凸显,而城市污水深度处理能有效缓解这一状况。磁性树脂作为一种全新的固液分离技术,与混凝联用能有效去除水体中大部分有机物,也为污水深度处理的大规模应用提供了可能。虽然有大量文献对磁性树脂去除DOM机理以及增强混凝的机制进行了报道,但是并没有得到很好的统一,仍需要进行专门的研究。本文选取了三个不同城市污水厂的二级出水作为实验水体,对各自出水DOM进行了亲疏水性、三维荧光、分子量(膜切割和GPC)、红外、紫外—可见扫描以及酸碱滴定等一系列表征,结果显示三种水体DOM在红外图谱上并没有明显差别,但对比DOM的其它性质可以看出,DOM亲水性物质含量越高,腐殖质含量越低,分子量越小,但电荷密度较低,在三维荧光图谱上主要表现为类蛋白物质；而疏水性物质含量越高,腐殖质含量越高,分子量也相对较大,但电荷密度却越高,在三维荧光图谱上主要表现为类腐殖酸物质。从GPC多分散性系数的计算结果来看,江心洲DOM具有较复杂的分子量分布。为了考察影响磁性树脂吸附去除DOM的主要因素,实验采用课题组自制的NDMP树脂对处理前后DOM各性质进行了对比,结果发现NDMP对DOM的亲疏水性、SUVA、分子量并没有特殊的选择性。对比树脂处理前后DOM电荷密度的变化,可发现NDMP主要去除由羧酸提供的酸度,而对羟基酸度去除能力较弱,脱附液Zeta电位表征说明了NDMP主要去除带负电或者负电性强的DOM。动力学结果显示NDMP对五龙口、江心洲、大厂的平衡去除率分别为82%、71%及63%,即DOM的电荷密度越高,NDMP的去除率也越高。但电荷密度高的DOM同时也会造成树脂的累积效应,树脂投加量实验也表明了高电荷密度的水体需要更多的树脂投加量来进行反应。为了探索树脂增强混凝作用机理,本文以Fe盐作为混凝剂考察了NDMP处理前后各水体混凝效果的变化。混凝剂投加量实验发现水体最佳投加量与各自的电荷密度有着很高的相关性,絮体电位表征结果也表明混凝主要对电负性有机物进行去除,由此可推断NDMP预处理能增强混凝也主要是因为NDMP去除了部分带负电或负电性强的DOM,使得絮体之间的静电力减弱,架桥与网捕作用增强,从而使絮体尺寸、强度以及对电中性DOM的去除能力均有所提高。树脂处理前后絮体尺寸及强度变化也很好的验证了这一机理。与单独混凝作用相比,NDMP与混凝耦合工艺不仅能提高水体有机物的去除率,而且达到相同处理效果相应混凝剂投加量可减少50%0～70%。