人工湿地处理电镀废水的净化效果与应用研究

论文摘要

在我国电镀行业中，大多数的电镀废水基本上都是通过化学法来处理，化学法具有见效快、技术成熟的优势，但存在着费用高、效果不稳定的缺点，所以必须寻求一种既投资少又操作简单的方法作为后续处理，使废水能够稳定达标排放。采用人工湿地进行污水净化的研究与应用始于20世纪70年代末期，人工湿地具有低投资、低能耗、低成本、运行维护要求低、出水水质好等优点，是正在不断得到研究应用和发展的污水处理实用新技术。这项技术适合我国国情，具有及其广阔的应用前景，但该项技术在我国尚处于研究起步阶段，尤其是应用于电镀废水中重金属污染物的处理的研究很少。本论文以电镀废水经化学沉淀法处理后的出水为研究对象，采用潜流人工湿地小试系统和垂直流．水平潜流复合人工湿地中试系统作为处理工艺，主要从潜流人工湿地处理电镀废水的效果及去除途径、潜流人工湿地处理电镀废水的影响因子、潜流人工湿地不同区域对电镀废水的去除特性、潜流人工湿地处理电镀废水动力学模型与复合人工湿地中试系统深度处理电镀废水的效果等五个方面对电镀废水的处理效果进行了一系列综合试验研究。现将主要研究成果总结如下：1、通过潜流人工湿地小试系统，对人工湿地处理电镀废水的去除效果和去除途径进行研究。结果表明，潜流人工湿地对电镀废水的去除效果是显著的，Cr6+、Zn2+、Mn2+、Cu2+的去除率达到65％～80％左右，其中Cu2+的去除率最高。比较三个潜流人工湿地的去除效率，有植物系统>无植物系统>灭菌系统，在试验初期三个系统对Cr6+、Zn2+、Mn2+、Cu2+均具有很高的去除效率，可见人工湿地对重金属的去除机理主要是因为基质吸附、植物吸收及重金属本身沉降等综合作用的结果，且基质吸附作用的贡献率最大。2、对人工湿地主要影响因素进行了考察，发现水力负荷、进水浓度、回流对潜流人工湿地处理电镀废水有一定的影响。随着水力负荷的降低，Cr6+、Zn2+、Mn2+、Cu2+的去除率呈现先升高后下降的趋势，在0．27 m3／（m2·h）时去除率达到最大，因此，本试验的水力负荷控制在0．27 m3／（m2·h）较为合适。电镀废水的进水浓度越低，潜流人工湿地对Cr6+、Zn2+、Mn2+、Cu2+的处理能力越强，但相对于进水浓度的剧烈变化，Cr6+、Zn2+、Mn2+、Cu2+的去除率的变化不大。通过回流措施能够有效提高潜流人工湿地对电镀废水的去除效率。3、通过潜流人工湿地沿程和不同深度区域对电镀废水Cr6+、Zn2+、Mn2+、Cu2+的去除规律的分析探讨，研究了潜流人工湿地不同区域对电镀废水的去除特性。结果表明，随着废水的沿程流动，Cr6+、Zn2+、Mn2+、Cu2+在距进水口35cm处的去除速率最大，随后去除速率减慢，在距进水口55cm处去除率略微升高，最后在湿地床尾部趋于稳定，可见潜流人工湿地对Cr6+、Zn2+、Mn2+、Cu2+的去除主要是在距进水口35cm～45cm处。随着废水在湿地床内的的垂直流动，Cr6+、Zn2+、Mn2+、Cu2+在距床底30cm处的去除率达到最大，且距床底10cm处的去除率要大于距床底为45cm处，可见，潜流人工湿地对Cr6+、Zn2+、Mn2+、Cu2+的去除主要是在距床底30cm的深度以下。4、采用人工配置电镀废水模拟试验，在试验测定的基础上对人工湿地去除电镀废水中Cr6+、Zn2+、Mn2+、Cu2+的动力学模型进行探讨。结果表明，一级动力学模型可以较好地模拟潜流人工湿地小试系统Cr6+、Zn2+、Mn2+、Cu2+的去除规律，Cr6+、Zn2+、Mn2+、Cu2+的相关系数（R2）较高，分别为0．9201、0．9273、0．9316、0．9495，对应的去除速率系数K值分别为0．0792、0．0801、0．0525、0．085。5、采用垂直流-水平潜流复合人工湿地对金华清湖电镀厂排放的电镀废水尾水进行深度处理。结果表明，复合人工湿地对电镀废水的净化效果非常显著，处理后Zn2+、Cu2+、Mn2+、Cr6+的去除率达到70％～88％之间，COD的去除率为60％左右，稍低于人工湿地处理生活污水和其他废水中有机物的去除率。其中，Cu2+、Mn2+和COD出水均符合《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准，而Zn2+、Cr6+并未达到标准。复合人工湿地对电镀废水的去除效率存在一个最适宜的处理时间，过短和过长的处理时间都不利于污染物的去除。低、高水力负荷对比试验研究表明，水力负荷对COD的去除效果影响较大，对Zn2+、Cu2+、Mn2+、Cr6+的影响较小，在高水力负荷条件下，复合人工湿地对Zn2+、Cu2+、Mn2+、Cr6+仍具有较高的去除率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 电镀废水
• 1.1.1 我国电镀废水污染现状
• 1.1.2 电镀废水主要处理方法
• 1.2 人工湿地污水处理系统概述
• 1.2.1 人工湿地的定义
• 1.2.2 人工湿地的类型
• 1.2.3 人工湿地的组成及其作用
• 1.2.4 人工湿地的净化机理
• 1.2.5 影响人工湿地净化效果的因素
• 1.2.6 人工湿地的研究进展与应用现状
• 1.3 本文研究目的、意义与内容
• 1.3.1 研究的目的及意义
• 1.3.2 研究的主要内容
• 第二章 潜流人工湿地处理电镀废水的效果及去除途径研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试验装置
• 2.1.2 试验过程
• 2.1.3 试验水质
• 2.1.4 测定方法
• 2.1.5 数据处理
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 潜流人工湿地对电镀废水的去除效果
• 2.2.2 潜流人工湿地对电镀废水的去除途径
• 2.3 讨论
• 第三章 潜流人工湿地处理电镀废水的影响因子研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试验装置
• 3.1.2 试验过程
• 3.1.3 试验水质
• 3.1.4 测定方法
• 3.1.5 数据处理
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 水力负荷对潜流人工湿地处理电镀废水的效果影响
• 3.2.2 进水浓度对潜流人工湿地处理电镀废水的效果影响
• 3.2.3 回流对潜流人工湿地处理电镀废水的效果影响
• 3.3 讨论
• 第四章 潜流人工湿地不同区域对电镀废水的去除特性研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 试验装置
• 4.1.2 试验过程
• 4.1.3 试验水质
• 4.1.4 测定方法
• 4.1.5 数据处理
• 4.2 结果与分析
• 6+、Zn²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺的去除规律'>4.2.1 潜流人工湿地系统沿程对Cr⁶⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺的去除规律
• 6+、Zn²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺的去除规律'>4.2.2 潜流人工湿地系统不同深度对Cr⁶⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺的去除规律
• 4.3 讨论
• 第五章 潜流人工湿地处理电镀废水的动力学模型研究
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 试验装置
• 5.1.2 试验过程
• 5.1.3 试验水质
• 5.1.4 测定方法
• 5.1.5 数据处理
• 5.2 结果与分析
• 6+的动力学模型'>5.2.1 Cr⁶⁺的动力学模型
• 2+的动力学模型'>5.2.2 Zn²⁺的动力学模型
• 2+的动力学模型'>5.2.3 Mn²⁺的动力学模型
• 2+的动力学模型'>5.2.4 Cu²⁺的动力学模型
• 5.3 讨论
• 第六章 复合人工湿地中试系统深度处理电镀废水的效果
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 复合人工湿地系统概况
• 6.1.2 试验过程
• 6.1.3 试验水质
• 6.1.4 测定方法
• 6.1.5 数据处理
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 复合人工湿地对电镀废水的去除效果
• 6.2.2 水力负荷对复合人工湿地去除能力的影响
• 6.3 讨论
• 第七章 结论与展望
• 7.1 研究结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文