【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展,水資源短缺問(wèn)題日益突出,成為限制社會(huì)發(fā)展的重要因素。城市污水廠二級(jí)出水水量穩(wěn)定,有機(jī)物成分相對(duì)簡(jiǎn)單,主要為腐殖酸、蛋白質(zhì)、多糖等,因此,城市二級(jí)出水深度處理回用可有效緩解水資源短缺的壓力。城市二級(jí)出水中含有一定量的磷(P)與化學(xué)需氧量(COD),如果直接排放,會(huì)對(duì)地表水造成污染。綜合以上原因,本課題的主要研究?jī)?nèi)容是對(duì)城市二級(jí)出水進(jìn)行深度處理去除P和有機(jī)物。本文主要采用超濾前加吸附預(yù)處理工藝對(duì)二級(jí)出水進(jìn)行深度處理,所選取吸附劑有:有機(jī)鈦吸附劑、陰離子交換樹脂(4200CL、IRA900CL)、大孔吸附樹脂(XAD4、XAD7HP、XAD16N)以及傳統(tǒng)粉末活性炭,吸附前后二級(jí)出水過(guò)超濾系統(tǒng),對(duì)比濾膜污染程度,旨在選出一種高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的吸附劑為后續(xù)污水廠二級(jí)出水深度處理提供理論依據(jù),主要研究?jī)?nèi)容與得到的結(jié)論如下:1、分別探究有機(jī)鈦吸附劑、陰離子交換樹脂(4200CL、IRA900CL)、大孔吸附樹脂(XAD4、XAD7HP、XAD16N)、粉末活性炭等7種吸附劑對(duì)水中P、腐殖酸、蛋白質(zhì)和多糖的吸附效果。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得出,在較優(yōu)反應(yīng)條件下:有機(jī)鈦吸附劑、4200CL、IRA900CL對(duì)P的去除率分別為:91.4%、86.3%。、84.2%,粉末活性炭對(duì)P的去除率為45.4%,而XAD4、XAD7HP、XAD16N對(duì)P的去除率均不到30%;有機(jī)鈦吸附劑對(duì)腐殖酸的去除率可達(dá)到77.9%,4200CL、IRA900CL對(duì)腐殖酸的去除率僅為25.2%和37.5%,其余四種吸附劑效果更差。有機(jī)鈦吸附劑、4200CL、IRA900CL對(duì)蛋白質(zhì)的去除率分別為:81.9%、48.8%、27.3%;粉末活性炭對(duì)多糖的去除率為18.3%,其余6種吸附劑對(duì)多糖的吸附效果均較差,只能達(dá)到10%左右。2、對(duì)有機(jī)鈦吸附劑、陰離子樹脂(4200CL、IRA900CL)三種吸附劑的再生性能進(jìn)行探究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:有機(jī)鈦吸附劑、4200CL、IRA900CL經(jīng)過(guò)10次再生后,對(duì)P的去除率分別由98.3%、92.1%、89.6%降至92.3%、65.5%、8.0%;對(duì)腐殖酸的去除率分別由83.8%、35.2%、45.4%降至 81.5%、8.2%、39.7%;對(duì)蛋白質(zhì)的去除率分別由 85.6%、51.0%、29.6%降至33.9%、5.9%、4.0%;對(duì)多糖的去除率分別由11.1%、9.0%、10.0%降至8.8%、6.1%、8.9%。3、分別對(duì)有機(jī)鈦吸附劑、4200CL、IRA900CL三種吸附劑進(jìn)行SEM、比表面積、紅外光譜等表征,結(jié)果表明:有機(jī)鈦吸附劑呈現(xiàn)絮狀結(jié)構(gòu),兩種陰離子樹脂為球體,有機(jī)鈦吸附劑的比表面積、單點(diǎn)總孔容積大于兩種陰離子樹脂,且有機(jī)鈦吸附劑化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定。4、探究有機(jī)鈦吸附劑、4200CL和IRA900CL對(duì)某污水廠二級(jí)出水的吸附性能。結(jié)果表明:有機(jī)鈦吸附劑對(duì)二級(jí)出水中P的去除率可達(dá)到90%,對(duì)TOC的去除率可達(dá)到80%以上,對(duì)大分子有機(jī)物和小分子有機(jī)物吸附效果良好,對(duì)熒光物質(zhì)(包括類富里酸物質(zhì)、類糖化蛋白物質(zhì)和微生物代謝產(chǎn)物)去除效果明顯,且再生性能優(yōu)良,經(jīng)過(guò)10次重復(fù)使用后,吸附效果仍穩(wěn)定。相比于有機(jī)鈦吸附劑,4200CL和IRA900CL不僅表現(xiàn)出來(lái)一般的吸附性能,且再生能力差。5、研究某污水處理廠二級(jí)出水經(jīng)過(guò)三種吸附劑吸附前后對(duì)超濾膜的污染狀況。二級(jí)出水過(guò)超濾系統(tǒng),經(jīng)過(guò)2個(gè)循環(huán)后跨膜壓差達(dá)到4.5bar,有機(jī)鈦吸附劑吸附后的二級(jí)出水經(jīng)過(guò)10個(gè)循環(huán)后跨膜壓差只達(dá)到0.9bar,4200CL吸附后二級(jí)出水經(jīng)過(guò)9個(gè)循環(huán)后跨膜壓差達(dá)到3.5bar,IRA900CL吸附后二級(jí)出水經(jīng)過(guò)7個(gè)循環(huán)后跨膜壓差達(dá)到3.5bar。
【圖文】：

表面積和連續(xù)的孔徑，具有優(yōu)良的物理、化學(xué)和溫度穩(wěn)定性。Amberlite XAD4 大孔吸附樹脂可以通過(guò)適當(dāng)?shù)脑偕h(huán)使用多次，該樹脂可從極性溶劑吸附憎水性的物質(zhì)或易揮發(fā)物質(zhì)。其真密度為：1.01-1.03，含水量：54%-60%，堆積密度：680g/L，粒徑范圍：0.49-0.69mmAmberlite XAD7HP 為聚合的大孔吸附樹脂，白色球體,不溶于一般的酸堿和有機(jī)溶劑甲基丙烯酸類物質(zhì)構(gòu)成其基本骨架，類似于 XAD4，其具有大的表面積和連續(xù)的孔徑，且具有優(yōu)良的物理、化學(xué)和溫度穩(wěn)定性。其真密度為：1.06-1.08，含水量：61%-69%，堆積密度655g/L，粒徑范圍：0.56-0.71mm。XAD16N 為聚合的大孔吸附樹脂，白色球體，不溶于一般的酸堿和有機(jī)溶劑，非離子狀態(tài)，呈現(xiàn)出疏水性，由于其具有顯著的大孔結(jié)構(gòu)，其吸附性能好，具有高的比表面積，表面具有芳香結(jié)構(gòu)的特性。真密度為：1.015-1.025，含水量 62%-70%，粒徑范圍：0.6-0.75mm孔隙率大于 0.6mL/mL。粉末活性炭是通過(guò)對(duì)木屑、椰殼、煤質(zhì)等精加工而合成的一種物質(zhì)。其具有吸附性能好脫色除味能力強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)耐用等優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、水處理等領(lǐng)域。但粉末活性炭存在的最大的問(wèn)題是吸附速率慢、二次污染嚴(yán)重。本實(shí)驗(yàn)所選粉末活性炭是由山西恒鑫達(dá)昌活性炭有限公司所生產(chǎn)，，含水量為 8%。

圖 3.33 三種吸附劑 SEM 圖Fig.3.33 SEM figure of three adsorbents由圖 3.33 可看出有機(jī)鈦吸附劑呈絮狀體，主要成分為 C、O、Ti 和小部分的 S 元素，在吸附 P 后外觀并未發(fā)生明顯改變，EDX 結(jié)果顯示檢測(cè)到了 P 元素，說(shuō)明 P 吸附于有機(jī)鈦吸附劑表面，吸附劑經(jīng)過(guò) HCL 的活化，所以檢測(cè)到了 CL 元素的存在；4200CL 樹脂整體呈球狀，具有很光滑的表面，光澤度較好，主要成分是 C、O、CL，較小的 4200CL 樹脂的半徑約 190μm，較大半徑為 239μm。吸附 P 后，在樹脂表面可以明顯看到堆積的小顆粒，EDX結(jié)果檢測(cè)除了 P 元素外還有 Ca 元素，可能來(lái)源于吸附液中的 CaCL；IRA900CL 是表面較粗糙的不規(guī)則球體，其半徑大于 4200CL，主要成分是 C 和 CL，吸附 P 后，其表面變得粗糙EDX 結(jié)果檢測(cè)到了 P 和 Ca 的存在。3.4.2 比表面積分析通過(guò)測(cè)定相對(duì)壓力下的吸附量，得到不同的吸附等溫線，從而研究吸附劑表面結(jié)構(gòu)和孔的性質(zhì)。吸附等溫線主要分為五種，如圖 3.34 所示，Ⅰ型等溫線又稱為 Langmuir 型等溫線這類吸附劑樣品的外表面積比孔內(nèi)比表面積小很多，吸附容量受孔體積影響；Ⅱ型等溫線又
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2608123