工业废水处理过程中人工基质的去除效果分析与评价

摘要

近年来，随着科学技术的迅猛发展，工业污染源越来越广泛，污染源排放污染物的量也随之增加，对环境尤其是水环境造成了严重影响，危害了人类健康及动植物的生存。其中工业废水和工业废渣是最常见、来源广的重要污染源。废水废渣中含有多种难降解的无机和有机污染物质，已引起环保领域及全球范围的关注。
　　本文以具有代表性的三种工业废水—氨氮工业废水、磷石膏堆场废水、酸性煤矿废水及工业废渣—赤泥和粉煤灰为研究对象，采用实地调查、典型分析的方法，对三种废水的周边水体的污染状况进行分析与评价。采用静态振荡法和静置法研究赤泥和粉煤灰对水体氨氮的去除机理及对氨氮工业废水、磷石膏堆场废水和酸性煤矿废水的去除效果，并探讨赤泥和粉煤灰在工业废水处理中作为人工基质的应用潜能。通过本论文的研究得出以下主要结论：
　　（1）氨氮工业废水、磷石膏堆场废水和酸性煤矿废水的排放分别使其周边水环境受到不利影响，水质污染严重。化肥厂排污口附近的河流水体中主要污染物为NH4+-N、NO3--N、PO43--P。磷石膏堆场附近的河流水体中主要污染物为PO43--P、SO42-、NH4+-N和NO3--N。煤矿开采区附近的水体中主要污染物为Fe、Mn、SO42-。以《地表水环境质量标准》为评价标准，受污染的各河流水体中污染物的含量除部分水体外，其它均超过地表水环境质量V类标准或超过集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准。
　　（2）由赤泥和粉煤灰对水体氨氮去除机理的试验结果表明：①赤泥对水体氨氮的去除机理主要包括赤泥的吸附作用及游离氨的逸出，其中赤泥的吸附作用占据主导地位。粉煤灰和活性炭对水体氨氮的去除主要通过吸附作用完成。②单位质量的赤泥对水体氨氮的去除量随着水中氨氮浓度的增加而增大。溶液氨氮浓度增大，氨气的逸出量及赤泥对氨氮的吸附容量也随之增大。③对于中、高浓度的氨氮溶液，粉煤灰对NH4+-N的吸附能力均强于活性炭，并且氨氮浓度愈高，粉煤灰对NH4+-N的吸附性能愈强。④在氨氮浓度为200mg/L和500mg/L下，赤泥对氨氮吸附动力学行为遵循一级反应动力学方程，粉煤灰对氨氮吸附动力学行为遵循Bangharm方程和Elovich方程。
　　（3）赤泥和粉煤灰对氨氮工业废水中的NH4+、NO3-及PO43-均有一定的去除能力，其中以NH4+的去除量为最大。由试验数据分析可得，赤泥和粉煤灰处理氨氮工业废水的最佳作用时间分别为24.45h和15.52h，此时赤泥、粉煤灰对NH4+的去除量达到最大，最大值分别为2.955mg/g、0.703mg/g。
　　（4）赤泥和粉煤灰对磷石膏废水中的PO43-、SO42-、NH4+及NO3-均有一定的去除能力。其中以SO42-的去除量为最大，PO43-次之。由试验数据分析可得，赤泥和粉煤灰处理磷石膏废水的最佳作用时间分别为33.75h和30.63h，此时赤泥、粉煤灰对SO42-的去除量达到最大，最大值分别为0.739mg/g、0.506mg/g。
　　（5）赤泥和粉煤灰对酸性煤矿废水中的Fe、Mn、SO42-均有一定的去除能力。其中以Fe的去除量为最大，SO42-次之，Mn的去除量为最小。由试验数据分析可得，赤泥处理煤矿废水的最佳作用时间为33.4h，此时赤泥对SO42-的去除量达到最大，最大值为0.757mg/g，对Fe和Mn的去除量分别为2.124mg/g、0.048mg/g；粉煤灰处理煤矿废水的最佳作用时间为48h，此时粉煤灰对Fe的去除量最大，最大值为2.118mg/g，对Mn和SO42-的去除量分别为0.011mg/g、0.788mg/g。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1 . 2处理工业废水的人工基质研究进展

1.3 赤泥和粉煤灰的研究及应用现状

1.4 赤泥和粉煤灰对水体污染物质的去除机理

1.5 课题的研究意义、内容及技术路线

第二章 氨氮工业废水污染特征及人工基质去除机理和去除效果研究

2.1 氨氮废水污染源周边河流水体污染状况及评价

2.2 赤泥对水体氨氮的去除机理研究

2.3 粉煤灰对水体氨氮的去除机理研究

2.4 赤泥和粉煤灰对氨氮工业废水的去除效果研究

2.5 小结

第三章 磷石膏堆场废水污染特征及人工基质去除效果研究

3.1 磷石膏堆场废水对周边水体的污染特征及评价

3.2 赤泥和粉煤灰对磷石膏堆场废水的去除效果研究

3.3 小结

第四章 酸性煤矿废水污染特征及人工基质去除效果研究

4.1 酸性煤矿废水对周边水体的污染特征及评价

4.2 赤泥和粉煤灰对酸性煤矿废水的去除效果研究

4.3 小结

第五章 结论与建议

5.1 主要结论

5.2 本论文的创新之处

5.3 建议

致谢

参考文献

附 录

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