团论文网
团论文网
-
摘要：文章以某医院二沉池出水作为研究对象，选择聚合氯化铝(PAC)为混凝剂，通过烧杯实验模拟实际操作条件，考察投药量和pH值对处理效果的影响。研究结果表明，当PAC投加量为25 mg/L时，出水TP可以达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B标准，CODCr可以达到一级A标准，NH3-N的去除效果仅能达到二级标准；碱性条件有利于UV254的去除，而在PAC的有效pH值范围内对TOC去除效果最佳的pH值为5，且TOC的去除率随着PAC投加量的增加而增加；pH值对SUVA的影响主要是通过去除水中具有紫外吸收特性的有机物实现，而PAC投加量则主要是通过去除水中腐殖质及具有碳碳双键、芳香环结构的有机物对出水SUVA值产生影响。
关键词：医院污水；聚合氯化铝；混凝；去除效果
0引言
医院污水与普通生活污水相比，来源特殊，成分也更为复杂。由于医疗活动的需要，使医院污水中存在大量包括药物、激素及类激素物质、洗涤剂等可能导致医院废水急性毒性、基因毒性和诱变性的有机物[1-6]。然而，目前我国大多数医院的污水处理工艺均采用“一级处理+氯消毒”或“简单生物氧化处理+氯消毒”，导致医院污水处理水平整体较低的现象[7]，一经排放，会严重危害水生态系统，威胁人类的健康。PAC是水处理中常用的混凝剂，已被证明具有脱氮除磷及去除有机物的能力[8-10]。本实验采用PAC对医院污水二沉池出水进行处理，通过改变投药量和pH，研究PAC混凝对医院污水的处理效果，确定了混凝剂的最佳投药量和最适pH，为强化医院污水处理效果提供理论依据。
1材料与方法
1.1实验原水
实验所用水样取自桂林某医院二沉池出水，主要水质参数如表1所示。水样采集后，密封并保存于4℃冰箱，分析测试前恢复至室温。
1.2混凝实验
本实验选择工业级聚合氯化铝(PAC，Al2O3含量28%，固态)作为混凝剂。采用烧杯实验模拟实际操作条件，在室温条件下，向原水中投加一定剂量的PAC后，以180 r/min的速度快速搅拌30 s后，以100 r/min的速度搅拌60 s，然后以50 r/min的速度搅拌15 min，再静止30 min。于液面下20 mm处吸出50 mL水样，通过0.45μm滤膜后测定其TOC值、pH值和紫外吸光度(UV)等。分析不同投药量对医院废水溶解性有机物和营养物质的去除效果。
1.3水质指标分析方法及仪器
混凝实验采用ZR4-6混凝试验搅拌机(深圳市中润水工业技术发展有限公司)进行；水样的紫外吸光度值(UV254)、TP及NH3-N均采用上海元析UV-9000型双光束紫外可见分光光度计进行测试，其中TP采用钼锑抗分光光度法测定，NH3-N采用氨纳氏试剂光度法测定；COD采用快速密闭催化消解法测定；TOC测定采用总有机碳分析仪(multi N/C 3100，德国耶拿分析仪器股份公司)进行。
2结果与讨论
2.1 PAC对TP、NH3-N、CODCr的去除效果
氮元素是浮游植物大量繁殖的前提，磷是藻类增长的主要限制因子且与藻类的浓度有显著的相关性，氮、磷的大量输入和富集是引起水体富营养化的最主要原因[11-12]；CODCr是衡量水体受有机物污染程度的重要指标[13]。PAC是常用混凝剂，对去除水中有机物、营养物质等污染物具有一定的优势。PAC混凝对于医院废水二沉池出水中的TP、NH3-N和CODCr的去除效果如图1～图3所示。
实验结果表明：随着PAC投加量的增加，PAC对TP、CODCr的去除率呈现先上升后下降的趋势，而对NH3-N的去除率则变化不大，但均大于58%，当PAC投加量达到25 mg/L时，对TP和CODCr的去除效果最好，处理后水样的TP和CODCr分别为0.77 mg/L和19 mg/L，去除率分别为78.5%和73.0%；当PAC的投加量为30 mg/L时，处理后水样的TP、CODCr均有所增加，其可能的原因是络合物表面的电荷极性的变化以及铝盐的水解使溶液pH值发生变化，导致铝离子的作用方式发生改变并使生成的沉淀物溶解，从而降低混凝的效果[14-16]。在实验中可以观察到，在PAC投加量为30 mg/L时，混凝后形成的矾花比投加量为25 mg/L时的小，形成的絮体也较为松散且稍有上浮。
本实验综合出水的TP、NH3-N、CODCr达到了GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的二级标准，其中TP达到了一级B标准，CODCr达到了一级A标准，最佳混凝剂投加量为25 mg/L。
2.2混凝对去除有机物的影响
UV254是指所有在254 nm处具有紫外吸收性能的有机物的总浓度，可以表征水中的有机物，并可以用来指示三卤甲烷前体物[17-18]。SUVA(比紫外吸收值：100×UV254/TOC)可以反映水中有机物的腐殖化程度、碳碳双键及芳香环有机物占总有机物的相对比例[19-20]。PAC混凝对有机物的去除效果如图4所示。PAC混凝对UV254的去除率随投加量的增加变化不大，处理后水样的TOC随投加量增加而减小，而处理后水样的SUVA值呈现增大趋势。
PAC混凝对UV254具有一定的去除率，最高为19.6%，最低为17.4%，但在不同投加量情况下变化不大，说明水中存在一定比例且极易被混凝沉淀去除的且具有紫外吸收特性的有机物。当PAC投加量为5 mg/L时，处理后水样SUVA值较原水SUVA值小。分析其原因可能是由于低投加量(5 mg/L)时，UV254快速下降到一定值，而水中腐殖质及具有碳碳双键、芳香环结构的有机物占总有机物的比重较大。当PAC投加量大于5 mg/L时，SUVA值随着投加量增加而增大，说明PAC混凝对水中腐殖质及具有碳碳双键、芳香环结构的有机物具有一定的去除效果，且去除率随投加量增加而增加。这也进一步解释了PAC混凝对UV254的去除率不随投加量改变，而SUVA的去除率逐渐增大这一实验结果。综上所述，PAC混凝过程能够快速去除部分具有紫外吸收特性的有机物，且水中腐殖质及具有碳碳双键、芳香环结构的有机物去除率随投加量的增加而增大，这与石健等[21]的研究结果一致。
2.3 pH值对有机物去除效果的影响
为了解pH值在混凝过程中对于有机物去除的影响，考察了不同pH值对UV254、TOC和SUVA的处理效果，结果如图5～图7所示。
在最佳投加量(25 mg/L)条件下，PAC对UV254的去除率随着pH值的升高而增加，说明碱性条件有利于UV254的去除，减少三卤甲烷的前体物。而同样在最佳投加量条件下，PAC对TOC的去除效果的最佳pH值为5.00；在pH值为5.00～7.00时，TOC的去除率随着pH值的增加而降低；当pH值为8.00时，TOC的去除率较pH值为6.00和6.86时有较为显著提升，究其原因是PAC在pH值为7.00～8.00时，易发生水解聚合反应形成具有较高比表面积和正电荷的铝羟基多核络合物，从而提升TOC的去除率[22]；当pH值为9.00时，TOC的去除率较pH值为8.00时有较大程度的降低，其可能原因是超出了PAC的有效pH值范围[23]，且生成的沉淀物在该条件下发生了水解。而SUVA与TOC去除率呈现出良好的正相关性，且与其他pH值相比，当pH值为5时SUVA值有显著的提高。结合UV254和TOC的去除效果分析，表明pH值对SUVA的影响主要是通过去除水中具有紫外吸收特性的有机物。
3结论
(1)实验室试验以某医院二沉池出水为试验用水，实验发现，PAC在较小的投加量下就能起到良好的除磷效果。在实验条件下，当PAC投加量达到25 mg/L时，出水TP可以达到GB 18918—2002中的一级B标准，COD可以达到一级A标准，NH3-N的去除效果仅能达到二级标准，需采取其他措施增强NH3-N的去除效果以保证出水水质安全。
(2)从UV254、TOC的结果分析可知，碱性条件有利于UV254的去除，而在PAC的有效pH值范围内对TOC去除效果的最佳pH值为5.00，且TOC的去除率随着PAC投加量的增加而增加。结合UV254、TOC的去除效果对SUVA进行分析可知，pH值对SUVA的影响主要是通过去除水中具有紫外吸收特性的有机物完成，而PAC投加量则主要是通过去除水中腐殖质及具有碳碳双键、芳香环结构的有机物对出水SUVA值产生影响。
参考文献：
[1]EMMANUEL E,PERRODIN Y,KECK G,et al.Ecotoxicological risk assessment of hospital wastewater:a proposed framework for raw effluents discharging into urban sewer network[J].Journal of hazardous materials,2005,117(1):1-11.
[2]LENZ K,MAHNIK S N,WEISSENBACHER N,et al.Monitoring,removal and risk assessment of cytostatic drugs in hospital wastewater[J].Water science and technology,2007,56(12):141-149.
[3]ORIAS F,PERRODIN Y.Characterisation of the ecotoxicity of hospital effluents:a review[J].Science of the total environment,2013,454-455:250-276.
[4]AL AUKIDY M,VERLICCHI P,VOULVOULIS N.A framework for the assessment of the environmental risk posed by pharmaceuticals originating from hospital effluents[J].Science of the total environment,2014,493:54-64.
[5]GUPTA P,MATHUR N,BHAT NAGAR P,et al.Genotoxicity evaluation of hospital wastewaters[J].Ecotoxicology and environmental safety,2009,72(7):1925-1932.
[6]KERN D I,SCHWAICKHARDT R D O,LUTTERBECK C A,et al.Ecotoxicological and genotoxic assessment of hospital laundry wastewaters[J].Archives of environmental contamination and toxicology,2014,68(1):64-73.
[7]王秀丽,顾平,陶亚静,等.MBR工艺处理医院污水的运行效果分析[J].中国给水排水,2012,28(11):53-56.
[8]陈静,何绪文,张书武,等.聚合氯化铝絮凝剂深度除磷实验研究[J].环境工程学报,2007,1(8):31-34.
[9]胡大锵,司知侠.预处理—A/O2—混凝沉淀处理化工园区高氨氮废水[J].给水排水,2009,35(2):55-58.
[10]梁远,魏群山,王东升,等.滦河水体溶解性有机物的综合分级表征及其混凝去除过程[J].环境工程学报,2007,1(11):17-22.
[11]毛成责,余雪芬,邵晓阳.杭州西湖总氮、总磷周年变化与水体富营养化研究[J].水生态学杂志,2010,3(4):1-7.
[12]王振强,刘春广,乔光建.氮、磷循环特征对水体富营养化影响分析[J].南水北调与水利科技,2010,18(6):82-85,97.
[13]程丽华,王奇,韩婷,等.混凝对二级出水中有机物分布特性的影响[J].环境工程学报,2013,7(8):2919-2924.
[14]周波,李柏志,王昊,等.微污染水混凝除磷的中试研究[J].环境工程,2010,28(增刊1):46-48.
[15]刘玉哲,胡锋平,杨竞,等.强化混凝技术处理生活污水的试验研究[J].环境科学与技术,2011,34(6):132-136.
[16]商平,刘涛利,孔祥军.PAC与PES复合混凝/沉淀法预处理垃圾渗滤液[J].中国给水排水,2011,27(1):65-67,71.
[17]杨忠莲,高宝玉,岳钦艳.氯化铝和聚合氯化铝(PAC)在黄河水中的混凝效果与残留铝含量及组分[J].科学通报,2011,56(14):1103-1111.
[18]刘晓聪,邓慧萍,潘若平,等.混凝/PAC/超滤工艺去除水中天然有机物的研究[J].中国给水排水,2012,28(9):59-61.
[19]COSTA A R,DE PINHO M N.Performance and cost estimation of nanofiltration for surface watertreatment in drinking water production[J].Desalination,2006,196(1-3):55-65.
[20]龚剑丽,刘勇弟,孙贤波,等.城市污水二级生化出水中有机污染物特性表征[J].环境化学,2007,26(5):706-707.
[21]石健,王东升.不同聚合铝对水中有机物的去除研究[J].环境科学与技术,2008,31(12):128-131.
[22]李子富,云玉攀,曾灏,等.城市污水处理厂化学强化生物除磷的试验研究[J].中国环境科学,2014,34(12):3070-3077.
[23]赵艳梅,刘起峰,李涛,等.混凝强化除磷的模拟实验研究[J].环境工程学报,2007,1(5):11-14.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
本文标签：
聚合氯化铝强化某医院污水处理效果研究论文
人参与 2024-09-30 10:26:12 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
-
站内搜索
-
随机文章
-
标签列表
-
-
最近发表
-
-
热门文章 | 最新文章 | 随机文章
-
-
最新留言
-
首页 论文知识 教育论文 毕业论文 教学论文 经济学 管理学 职称论文 法学 理学 医学 社会学 物理学 文献 工程论文 学位论文 研究论文
Powered 团论文网 版权所有 备案号：鄂ICP备2022005557号统计代码
全站搜索