微污染废水处理的研究

第40卷第×期辽宁化工Vol.40，No.×2011年×月LiaoningChemicalIndustry×，2011收稿日期：2011-××-××作者简介：王强（出生年1973-），男，职称：工程师，山东省德州市人，研究方向：环境影响评价工作。通讯作者：蒋文强（1967-），男，教授，硕士，研究方向：污水处理，E-mail：[e-mail]。微污染废水处理的研究王强1，2，王燕1，刘慧2，蒋文强2（1.德州市环境保护科学研究所，山东省德州市253034；2.山东轻工业学院，山东省济南市250353）摘要：本论文主要阐述了两种活性炭处理微污染水技术，通过高锰酸钾预氧化过程，活性炭过滤过程和次氯酸钠氯化消毒这一连续过程，测定这三个阶段的水样的浊度，UV254，COD，观测这些指标在不同阶段随高锰酸钾浓度的变化情况，并通过最终的处理效果对照情况，寻求最适高锰酸钾浓度；同时通过对比上述两种处理技术的处理效果，确定出最佳方案。关键词：活性炭微污染水PH值最适投加量中图分类号：TQ××文献标识码：A文章编号：1004-0935（2011）××-0000-0×DOI:网络出版时间：网络出版地址：近年来，我国经济迅猛发展，同时也给自然生态环境造成了巨大的负面影响，地面水体和地下水体水质均有不同程度下降，某些地方的饮用水水源中有机污染物超标，威胁人的身体健康。基于此，研究与探索先进的微污染水处理技术受到了全世界科研工作者广泛的重视。其中，以活性炭为中心的深度处理技术是各国用来提高饮用水水质的最主要技术之一，在降低出水中溶解性有机物浓度，提高后续消毒功能,去除原水中的微量持久性有机物，改善感官指标等方面发挥了重要的作用[1,2]。在进行活性炭处理后往往还要在此基础上对水样进行氯化消毒，但是值得注意的是有机物在氯化消毒过程中与氯作用，不断增加氯会影响消毒效果，而且生成多种对人体有害的氯化消毒副产物，其中大部分对人体健康构成潜在危协。特别是传统的预氯化工艺，高浓度的氯与源水中较高浓度的有机污染物直接作用，生成的氯化消毒副产物浓度会更高。随着我国经济的迅速发展，对城市饮用水水质要求将不断提高，到2000年大中型城市一类水的水质指标由现行水质标准的35项增加到88项，新的国家饮用水标准也即将颁布，将对水中多种微量有机污染物进行严格控制[3]。研究安全、优质饮用水处理技术将是一项非常重要的研究课题。1实验部分1.1实验仪器与试剂COD恒温加热器、COD瓶、250ml锥形瓶、1000ml锥形瓶、移液管、电子天平、比色管、比色皿、lcm石英比色皿、恒温加热棒、100ml量筒、TU—1901紫外分光光度计、H—STZ浊度仪、重铬酸钾溶液、硫酸-硫酸银溶液(Ag2SO4-H2SO4溶液)、硫酸亚铁铵标准液、硫酸汞。1.2测试指标和测试方法[4]COD：重铬酸钾氧化法；浊度：分光光度法；总有机物含量（UV254）：紫外分光光度法。1.3实验方法先消毒测定水样经消毒处理后的浊度，UV254，再用高锰酸钾预氧化处理测定浊度，UV254，最后进行活性炭过滤测定浊度，UV254，COD，观测这些指标在不同阶段随高锰酸钾浓度的2辽宁化工2011年×月变化情况，并算出浊度，UV254，COD的去除率。2实验结果和讨论2.1水样水质原水为山东某湖区内水，水质情况如下表；表1水样现场采集数据pH值温度颜色气味浊度(度)UV254COD（mg/L）6．520℃浅黄色腥味2．90．042402.2采用消毒-预氧化-过滤技术处理微污染水先对水样进行消毒处理，监测水样处理后浊度、UV254，然后用高锰酸钾对废水进行氧化处理，监测处理后废水浊度和UV254，然后对水样进行生物碳过滤处理，测定废水浊度、UV254及COD含量。先消毒测定水样经消毒处理后的浊度，UV254，再用高锰酸钾预氧化处理测定浊度，UV254，最后进行活性炭过滤测定浊度，UV254，COD。2.2.1浊度与高锰酸钾的关系研究图1浊度随高锰酸钾浓度的变化曲线从数据可看出，消毒一小时后，再加入不同浓度的高锰酸钾，这两个过程前后浊度变化不大，但是经过活性炭吸附过程后，除了一个异常点，浊度去除率随高锰酸钾浓度的增大明显提高，其中在高锰酸钾浓度为1.0mg/L时，浊度最低，但在高锰酸钾浓度为0.4mg/L时,浊度由2.9变为0.5，浊度去除率已经达到82.8%，因此从经济成本和色度的角度考虑，高锰酸钾浓度为0.4mg/L为去除浊度的最佳浓度。2.2.2UV254与高锰酸钾浓度的关系研究图2UV254随高锰酸钾浓度的变化曲线从数据可看出，消毒一小时后，再加入不同浓度的高锰酸钾，这两个过程前后UV254变化不大，经过活性炭吸附过程，去除率明显提高，可见活性炭吸附过程是最关键的一步。其中在高锰酸钾浓度为0.4mg/L和1.2mg/L时，UV254达到最低，但从经济成本和色度的角度考虑，高锰酸钾浓度为0.4mg/L时是去除UV254的最佳浓度。2.2.3废水COD与高锰酸钾浓度的关系研究图3COD随高锰酸钾浓度的变化曲线从图中可以明确看出，随着高锰酸钾浓度的增加，COD成下降趋势，这是因为高锰酸钾是一种强氧化剂，当高锰酸钾浓度增加时，大部分的大分子有机物被氧化为中小分子有机物，对后续的活性炭吸附十分有利，因此活性炭对有机物的去除明显提高。从上图不难看出在0.8mg/L时COD达到最低点，再增加浓度时，COD上升。2.3采用预氧化→过滤→消毒技术处理微污染水先用高锰酸钾预氧化然后进行活性炭过滤最后进行消毒，测出不同的高锰酸钾投加量时，加高锰酸钾预氧化后、加高锰酸钾并过滤后以及加高锰酸钾过滤并消毒后这三个阶段的水样的浊度，UV254，COD。2.3.1浊度与高锰酸钾的关系研究2011年×月第1作者，等：文章的标题粘贴在此文章的标题粘贴在此3图4浊度随高锰酸钾浓度的变化曲线从图中可以看出，加高锰酸钾后，在高锰酸钾浓度范围为0~0.6mg/L时，浊度都有所下降，但当高锰酸钾浓度再增高时，浊度明显升高，甚至比原水浊度都高,这是因为随着高锰酸钾浓度的增加,对水中杂质的氧化能力增强,增大了胶体物质的含量,所以导致氧化后水的浊度不降反升。高锰酸钾浓度为0.6mg/L时，此时的浊度最小。对于原水浊度的去除，从图中曲线可以看出，过滤过程很关键，浊度的去除主要就是发生在这一步，而对于这种浊度已经很低并已经过活性炭过滤的水来讲，消毒一小时后，浊度几乎没有变化。综合整个过程，当高锰酸钾浓度为0.4mg/L和1.0mg/L时，浊度去除效果最好，但从经济成本考虑，高锰酸钾浓度为0.4mg/L时，效果最佳。2.3.2UV254与高锰酸钾浓度的关系研究图5UV254与高锰酸钾浓度的变化曲线高锰酸钾是一种强氧化剂，随着高锰酸钾浓度的增加，大部分的大分子有机物被氧化为中小分子有机物，因此对后续的活性炭吸附十分有利，活性炭对有机物的去除明显提高。虽然随着高锰酸钾浓度增加，在预氧化化过程UV254也在增加，但经过后两个过程，UV254又很快的降了下来。从图中可以看出当高锰酸钾投加量为0.6mg/L时，UV254达到最低，当高锰酸钾投加量超过0.6mg/L时，不但预氧化会增加水的色度，而且也不利于总有机物的去除。2.3.3COD随高锰酸钾的变化关系研究图6COD随高锰酸钾变化关系曲线图7COD去除率与高锰酸钾浓度的关系曲线从图中可以看出，当高锰酸钾浓度为0.4mg/L，0.8mg/L，1.2mg/L时，COD去除率较高，但从现实中考虑，由于在浓度为0.4mg/L，水样COD已经降到9.2mg/L，达到国家标准，而且能降低经济成本，所以，多方考虑，高锰酸钾浓度为0.4mg/L时可认为是COD去除最好的条件。3实验结论（1）采用先消毒再用高锰酸钾预氧化然后进行活性炭过滤，综合考虑对浊度、UV254、COD的去除，可以发现在高锰酸钾浓度为0.8mg/L时，为高锰酸钾的最适浓度。在此浓度下，浊度的去除率达到了75.9%，UV254的去除率达到123%，COD的去除率达到82%。（2）即采用先高锰酸钾预氧化然后进行活性炭过滤最后进行消毒的方案，综合考虑对浊度、UV254、COD的去除，可以发现在高锰酸钾浓度为0.4mg/L时，为高锰酸钾的最适浓度，在此浓度下，2辽宁化工2011年×月浊度的去除率达到了93.1%，UV254的去除率达到118%，COD的去除率达到75.9%。(3)实验过程中还可以进一步研究废水pH值及水样水里顺序的改变对水样处理效果的影响。参考文献：[1]吴红伟，刘文君，张淑棋．提供生物饮用水的最佳工艺[J]．环境科学，2000，21(3)：65-66[2]王占生,刘文君.微污染水源饮用水处理[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.9.[3]秦钰慧，凌波，张晓健．饮用水卫生与处理技术[M]．北京:化学工业出版社．环境科学与工程出版中心．2002：343-345[4]国家环境保护总局水和废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法[M].第4版.北京：中国环境科学出版社，2002:97-99;354-356.TheslightlypollutedwastewatertreatmentWangQiang1,2，WangYan1，LiuHui2，JiangWenqiang2(1.DezhouCityEnvironmentalScienceResearchInstitute,ShandongDezhou，253072,China；2.ShandongpolytechnicUniversity,ShandongJinan,250353,China）Abstract:Thispaperfocusesontwotreatmenttechnologiesofthemicro-pollutedwaterofwhichtheactivatedcarbonisthemaincentre,Throughthepre-oxidationprocessofpotassiumpermanganate,thefiltrationprocessofactivatedcarbonandthechlorinationprocessofsodiumhypochlorite,Iwilldeterminatetheturbidityofthewatersamples,UV254andCODofthethreestages.Throughtheturbidityofthewatersamples,UV254,CODofthesethreestages,Iwillobservethechangesoftheseindicatorsatdifferentstages,andthroughthetreatmenteffectoftheend,Iwillseektheoptimalconcentrationofpotassiumpermanganate.Atthesametime,bycomparingthesetwotreatmenttechnologies,Iwillidentifythebestoption.Keywords:activatedcarbon；themicro-pollutedwater；thepHvalue；Optimumdosage备注：（请作者详细填写）1.邮寄杂志的详细地址：山东省济南市西部大学新城山东轻工业学院轻化学院2.邮政编码：2503533.单位全称:山东轻工业学院4.收件人手机电话：134069275635.E-mail：[e-mail]6.收件人：刘慧6.稿件修改人的手机号码：134069275637.稿件修改人的E-mail：[e-mail]