城市污水处理中颗粒物对多环芳烃的吸附去除特性研究

论文摘要

多环芳烃（PAHs）是环境中广泛存在的一类持久性微量有机污染物,因其具有致畸、致癌、致突变性,美国环保署将16种多环芳烃列为优先控制污染物,分别为萘、苊、二氢苊、芴、蒽、菲、苯并（a）蒽、屈、荧蒽、芘、苯并（a）芘、二苯并（a,h）蒽、苯并（b）荧蒽、苯并（k）荧蒽、苯并（ghi）苝、茚并（1,2,3-cd）芘。生活污水和工业废水是水环境中PAHs的主要来源,城市污水处理在阻断和控制PAHs进入天然水体方面具有重要的意义。本研究以萘、菲、芘三种典型多环芳烃为吸附质,分别以石英砂、高岭土、黄土为无机吸附剂（用来描述各处理单元中的悬浮固体颗粒）,以实验室培养的活性污泥为有机吸附剂,进行吸附实验,研究城市污水中PAHs的吸附去除机理。通过设置不同的吸附实验条件,分析PAHs吸附过程的影响因素。同时对城市污水处理工艺的不同阶段水体中三种PAHs的含量进行为期一年的监测,研究传统处理工艺对PAHs的去除效果和去除特性。研究结果表明:1. PAHs在无机颗粒上的吸附遵循Langmuir等温吸附模型,为单分子层吸附;PAHs在活性污泥上的吸附过程遵循Freundlich吸附等温模型,为多分子层吸附;2.无机颗粒的比表面积和有机质含量越高,对PAHs的饱和吸附容量越大;活性污泥的吸附能力高于无机颗粒;PAHs的辛醇-水分配系数越高,越容易被吸附剂吸附;3.不同温度下（10℃、25℃、30℃）,进行高岭土和活性污泥对萘的吸附实验,研究温度对吸附的影响。研究发现,高岭土对萘的吸附容量随温度的升高而减小,为放热反应;活性污泥对萘的吸附能力随温度的升高而增加,为吸热反应;4.在不同pH值下（6.0、7.0、8.0）进行吸附实验,发现pH值的升高使高岭土和活性污泥的吸附能力略有提高,但是变化不明显;5.通过对城市污水中PAHs的监测发现,二级处理工艺对三种多环芳烃具有较好的处理效果,平均去除率约为79%,其中以生物处理单元贡献最大,去除率约为68%;6.城市污水处理中,PAHs的去除是无机颗粒和活性污泥共同吸附的结果,其中以活性污泥的作用为主。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 多环芳烃的来源及分布
• 1.1.1 多环芳烃的来源
• 1.1.2 多环芳烃的分布及迁移
• 1.2 多环芳烃的性质及危害
• 1.2.1 多环芳烃的性质
• 1.2.2 危害
• 1.3 国内外多环芳烃研究现状
• 1.4 课题的来源及研究内容
• 2 实验材料和方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验药品
• 2.1.3 实验器皿
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 无机吸附剂的预处理
• 2.2.2 PAHs 标准溶液的制备
• 2.2.3 活性污泥的培养
• 2.2.4 洗液的制备
• 2.2.5 等温吸附实验
• 2.2.6 不同条件下的吸附实验
• 2.3 测试分析方法
• 2.3.1 化学分析
• 2.3.2 仪器分析
• 2.4 吸附理论及吸附模型
• 2.4.1 吸附理论
• 2.4.2 吸附动力学理论
• 2.4.3 等温吸附模型
• 3 不同固体颗粒物对典型多环芳烃的吸附特性
• 3.1 吸附过程分析
• 3.1.1 活性污泥对萘的吸附过程
• 3.1.2 活性污泥对萘的吸附动力学
• 3.2 吸附等温线分析
• 3.2.1 无机颗粒的吸附等温线
• 3.2.2 活性污泥的吸附等温线
• 3.2.3 两种吸附模型的比较
• 4 影响多环芳烃吸附去除的因素分析
• 4.1 多环芳烃物化特性的影响
• 4.2 吸附剂性质的影响
• 4.2.1 无机颗粒的性质
• 4.2.2 活性污泥的性质
• 4.3 温度的影响
• 4.3.1 温度对高岭土吸附萘的影响
• 4.3.2 温度对活性污泥吸附萘的影响
• 4.4 PH 值的影响
• 4.4.1 pH 值对高岭土吸附萘的影响
• 4.4.2 pH 值对活性污泥吸附萘的影响
• 5 城市污水处理过程中多环芳烃的吸附去除特点分析
• 5.1 研究范围
• 5.2 水样的采集与预处理
• 5.3 结果与讨论
• 5.4 多环芳烃在城市污水处理中的去除特点
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士研究生期间参与的科研项目
• 作者在读期间的研究成果