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二级水中溶解性有机物在土壤含水层处理中的迁移及转化

2020-12-06阅读(1096)

二级水中溶解性有机物在土壤含水层处理中的迁移及转化

论文摘要

污水处理厂二级出水经人工地下水回灌后回用已成为许多干旱半干旱地区解决水资源短缺的有效途径之一,其中土壤含水层处理（SAT）是地下水回灌过程中的重要组成部分。在SAT中,溶解性有机物（DOM）由于是回用水加氯消毒过程中具有致癌性的消毒副产物（DBP）的前体物而备受关注。本实验利用DOM在XAD-8/XAD-4树脂柱上的不同吸附特性将其分级为疏水性有机酸（HPO-A）、疏水性有机中性物质（HPO-N）、过渡亲水性有机酸（TPI-A）、过渡性亲水性中性物质（TPI-N）和亲水性有机物（HPI）,然后通过氯化实验、紫外光谱、红外光谱等多种实验手段来研究DOM在SAT过程中的迁移及转化。HPO-A及HPI为二级水DOM的最主要组分,约占到二级水DOC含量的60%,HPO-N、TPI-A及TPI-N含量相对较低。其中HPO-A是加氯消毒时产生三卤甲烷（THMs）的主要前体物质,HPI次之,两者贡献了二级水总三卤甲烷生成势（THMFP）的65%。SAT过程对二级水DOM的去除率为68.3%,其中对HPI及TPI-N的去除率较高,而对其他三种组分的去除率相对较低,各组分DOM的去除率依次为HPI>TPI-N>TPI-A>HPO-A> HPO-N;SAT出水DOM各分级组分的三卤甲烷生成活性（STHMFP）均出现了增长,特别是HPI。通过对比进水分别未添加NaN3和添加了NaN3的2个土壤柱系统的模拟实验,研究了SAT系统、以及SAT系统中非好氧生物降解+吸附作用对DOM的去除。二级水SAT（NaN3）土壤柱及SAT土壤柱对二级水中DOM的去除率分别为27.5%和68.3%。SAT土壤柱中好氧生物降解作对二级水DOM的去除作用较大。实验结果表明中性DOM组分（HPO-N和TPI-N）比酸性DOM组分（HPO-A和TPI-A）更容易被好氧生物降解作用所去除,而酸性DOM组分比中性DOM组分更容易被SAT系统中非好氧生物降解+吸附作用所去除。非好氧生物降解+吸附作用对控制SAT出水THMFP作用明显,与SAT土壤柱相较,SAT（NaN3）土壤柱出水各组分STHMFP增幅较慢。通过在进水中加入活性炭（GAC）来研究GAC前处理条件下SAT处理过程中DOM的去除,GAC对DOM的去除主要表现在对HPO-A、HPO-N和TPI-A等大分子物质的吸附;而后续的SAT主要表现在对生化性能良好的HPI的生物降解作用及对分子量较大、疏水性较强的HPO-A和HPO-N的吸附作用。GAC处理过程对HPO-A、TPI-A和TPI-N中THMs前体物的去除作用明显;而后续的SAT过程对二级水中HPI中THMs前体物质的生物降解作用明显。GAC+SAT组合工艺与单纯的SAT工艺相比较,能较大的降低出水各组分的STHMFP,其对二级水资源化过程中THMFP的有效控制意义重大。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 污水资源化的意义和途径
  • 1.2 国内外水资源回用及现状
  • 1.3 地下水回灌技术
  • 1.3.1 地下水回灌的定义及功能
  • 1.3.2 地下水回灌的水质要求
  • 1.3.3 回灌水中溶解性有机物的性质及特点
  • 1.3.4 消毒副产物种类及性质
  • 1.4 土壤含水层处理
  • 1.4.1 土壤含水层处理的概念及特点
  • 1.4.2 土壤含水层处理的净化机理及运行管理
  • 1.4.3 土壤含水层处理的应用实践
  • 1.4.4 土壤含水层处理的研究现状和进展
  • 1.4.5 土壤含水层处理出水的利用
  • 1.5 课题研究意义及内容
  • 1.5.1 课题研究意义
  • 1.5.2 课题来源
  • 1.5.3 课题研究内容
  • 第2章 实验材料及方法
  • 2.1 实验材料
  • 2.1.1 实验水质
  • 2.1.2 实验土质
  • 2.1.3 实验所用药品试剂及其他材料
  • 2.2 实验工艺装置及设备
  • 2.2.1 实验总体设计
  • 2.2.2 主要实验仪器与设备
  • 2.3 测定项目和分析方法
  • 2.3.1 实验分析方法
  • 2.3.2 THMs测定方法
  • 2.3.3 其他水质测定方法
  • 第3章 二级水SAT过程中DOM及其分级组分的去除
  • 3.1 二级水SAT过程中DOC的总体去除
  • 3.2 二级水DOM及其各分级组分性质分析
  • 3.2.1 二级水DOM各分级组分的DOC分布
  • 3.2.2 二级水DOM各分级组分的UV-254 分布
  • 3.2.3 二级水DOM各分级组分的SUVA分布
  • 3.2.4 二级水DOM各分级组分的THMFP分布
  • 3.2.5 二级水DOM各分级组分的STHMFP分布
  • 3.2.6 二级水DOM各分级组分的官能团特性
  • 3.3 二级水SAT过程中DOM及其各分级组分的去除及转化
  • 3.3.1 SAT对DOM及其分级组分DOC的去除
  • 3.3.2 SAT对DOM及其分级组分UV-254 的去除
  • 3.3.3 SAT对DOM及其分级组分SUVA的影响
  • 3.3.4 SAT对DOM及其分级组分THMFP的去除
  • 3.3.5 SAT对DOM及其分级组分STHMFP的影响
  • 3.3.6 SAT对DOM分级组分官能团特性的影响
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 二级水SAT过程中DOM不同去除机制的探讨
  • 3 对二级水DOM及其分级组分DOC去除的影响'>4.1 NaN3对二级水DOM及其分级组分DOC去除的影响
  • 3 对二级水DOM及其分级组分UV-280 去除的影响'>4.2 NaN3 对二级水DOM及其分级组分UV-280 去除的影响
  • 3 对二级水DOM及其分级组分THMFP去除的影响'>4.3 NaN3对二级水DOM及其分级组分THMFP去除的影响
  • 3 对二级水DOM及其分级组分STHMFP的影响'>4.4 NaN3对二级水DOM及其分级组分STHMFP的影响
  • 3 对二级水DOM各组分官能团特性的影响'>4.5 NaN3对二级水DOM各组分官能团特性的影响
  • 4.6 本章小结
  • 第5章 二级水DOM在活性炭吸附及土壤含水层处理过程中的迁移及转化
  • 5.1 GAC和SAT对二级水DOM及其各分级组分DOC的去除
  • 5.1.1 GAC对DOM及其各分级组分DOC的去除
  • 5.1.2 GAC+SAT对DOM及其各分级组分DOC的去除
  • 5.2 GAC和SAT对二级水DOM及其各分级组分UV-254 的去除
  • 5.2.1 GAC对DOM及其各分级组分UV-254 的去除
  • 5.2.2 GAC+SAT对DOM及其各分级组分UV-254 的去除
  • 5.3 GAC和SAT对DOM及其各分级组分SUVA的影响
  • 5.3.1 GAC对二级水DOM及其各分级组分SUVA的影响
  • 5.3.2 GAC+SAT对DOM及其各分级组分SUVA的影响
  • 5.4 GAC和SAT对二级水DOM及其各分级组分THMFP的去除
  • 5.4.1 GAC对DOM及其各分级组分THMFP的去除
  • 5.4.2 GAC+SAT对DOM及其各分级组分THMFP的去除
  • 5.5 GAC和SAT对二级水DOM及各分级组分STHMFP的影响
  • 5.5.1 GAC对DOM及其各分级组分STHMFP的影响
  • 5.5.2 GAC+SAT对DOM及其各分级组分STHMFP的影响
  • 5.6 DOM各组分官能团特性的分析
  • 5.7 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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