亚硫酸盐法制浆中段废水的生化处理及有机物的吸附研究

摘要

造纸工业是我国的排水大户,其废水污染严重,排放量大,对我国的环境造成严重的危害,控制造纸废水的污染程度势在必行。寻求低运行费用、高效率、管理方便的处理工艺是目前中小型纸厂的主要目标。常规水处理工艺对毒性污染物、色度去除效率差,难以满足日益提高的排放标准的要求。开发高效、实用的废水处理工艺技术,研究新型环境友好吸附、脱色材料是解决纸厂中段废水处理达标排放的重要途径。 本课题以南宁某纸业有限公司的亚硫酸盐法制浆造纸中段废水为研究对象,该企业采用水解酸化-接触氧化处理工艺,通过对该工艺进行现场调试和实验研究,摸索了水力停留时间、污染物负荷、pH、温度、溶解氧等参数与处理效率的关系,得出了该工艺运行的最佳控制参数。稳定运行期间CODcr总去除率为86.3％,SS总去除率为91.5％,制浆造纸中段废水能够达到GB 3544-2001《造纸工业水污染物排放标准》。 制浆中段废水成分复杂,具有一定毒性,虽然通过生化法能够使制浆中段废水达到排放标准,但是出水中仍旧含有少量有毒难降解有机物,采用GC-MS对该企业制浆中段废水的有机物成分进行分析检测,结果表明,该制浆中段废水共检测出主要有机污染物41种,含有10种环境优先控制污染物,并通过对各处理单元的分析检测,探讨了该工艺条件下有机物的迁移降解规律。 针对制浆中段废水中存在的有毒难降解有机物,本课题研制了一种新型壳聚糖复合吸附剂,该吸附剂基于类脂选择性富集POPs的原理,以壳聚糖包覆类脂,对水体中的亲脂性强的有机污染物进行选择性吸附。讨论了各种反应条件对吸附剂性能的影响,得出最佳的制备条件：壳聚糖溶液初始浓度2％,甲醛用量3mL,环氧氯丙烷用量0.04mol/L,三乙酸甘油酯2g,液体石蜡/壳聚糖溶液体积比2:1,Span80用量为3滴。 考察了壳聚糖复合吸附剂用量、溶液pH值、不同有机物、温度因素变化时对吸附性能的影响。发现在弱酸性以及低温的条件下,吸附效果较好。该吸附剂对五氯酚钠的去除效率达到98％以上,高于未加类脂的壳聚糖吸附剂和活性炭,表明添加类脂对亲脂性较强的有机物具有较好的吸附效果。 壳聚糖复合吸附剂吸附速度较快,在不同吸附时间吸附能力的变化曲线接近二级吸附动力学反应机理。采用Freundlich型和Langmuir型吸附等温模式能够很好的描述壳聚糖复合吸附剂对有机物的吸附行为。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1制浆造纸废水概述

1.1.1制浆造纸废水的来源及特征

1.1.2制浆造纸废水中的污染物对环境的危害

1.2制浆造纸废水的治理技术

1.2.1物化法处理制浆造纸废水

1.2.2生化法处理制浆造纸废水

1.2.3组合工艺处理制浆造纸废水

1.3水解酸化-生物接触氧化工艺处理制浆造纸废水

1.3.1水解酸化工艺的特点

1.3.2水解酸化-好氧工艺的应用现状

1.3.3水解酸化-生物接触氧化法的工艺特点及研究进展

1.4制浆造纸废水中的难降解有机物及其处理方法

1.4.1制浆造纸废水有机物成分分析

1.4.2制浆造纸废水中难降解有机物的处理方法

1.5制浆造纸中段废水的色度问题

1.5.1物理法脱色

1.5.2化学法脱色

1.5.3生物法脱色

1.6壳聚糖及其衍生物在废水处理中的应用

1.6.1作絮凝剂处理废水

1.6.2处理含重金属离子废水及回收重金属

1.6.3处理含酚废水及人工合成的有机物

1.7本课题研究的来源、目的及意义

1.7.1研究目的、意义

1.7.2研究内容

1.7.3本课题的创新点

第二章水解酸化-生物接触氧化处理制浆中段废水

2.1制浆造纸厂污水处理设施概况

2.2制浆造纸中段废水处理工艺

2.2.1废水处理工艺流程

2.2.2废水水量与水质

2.3废水监测、分析方法

2.4微生物的培养与驯化

2.4.1微生物驯化期

2.4.2微生物适应稳定期

2.4.3废水处理系统平稳运行期

2.4.4废水处理系统各单元调试控制要点

2.4.5废水处理系统生物相的观察

2.4.6水解酸化池的作用分析

2.5环境因素改变对处理效果的影响

2.5.1增加水力负荷冲击的影响

2.5.2污染物负荷冲击的影响

2.5.3 pH值的影响

2.5.4温度的影响

2.5.5溶解氧浓度的影响

2.5.6运行控制要点

2.6各单元有机物的检测和降解规律的探讨

2.6.1 GC-MS联用仪分析测试方法

2.6.2 GC-MS测量水质光谱图分析

2.6.3制浆中段废水中有机物的种类特征及降解规律分析

2.7本章小结

第三章壳聚糖复合吸附剂的制备

3.1实验部分

3.1.1仪器与试剂

3.1.2制备原理

3.1.3制备方法

3.1.4实验方法

3.2结果与讨论

3.2.1反应条件对壳聚糖复合吸附剂成球特性的影响

3.2.2反应条件对壳聚糖复合吸附剂吸附性能的影响

3.2.3壳聚糖复合吸附剂的洗脱和再生

3.2.4红外光谱分析

3.3本章小结

第四章壳聚糖复合吸附剂对模拟有机物的吸附研究

4.1吸附理论

4.1.1吸附动力学理论

4.1.2吸附等温线

4.2实验部分

4.2.1主要实验仪器与药品

4.2.2实验步骤

4.3结果与讨论

4.3.1壳聚糖复合吸附剂用量对吸附效果的影响

4.3.2溶液pH值对吸附效果的影响

4.3.3不同有机物对吸附时间的影响

4.3.4温度变化对吸附时间的影响

4.3.5吸附动力学

4.3.6吸附等温线

4.4本章小结

第五章壳聚糖复合吸附剂对制浆中段废水的吸附研究

5.1实验仪器及方法

5.2结果与讨论

5.2.1壳聚糖复合吸附剂投加量对CODCr、色度去除率的影响

5.2.2 pH值对CODCr、色度去除率的影响

5.2.3壳聚糖复合吸附剂回用次数对CODCr、色度去除率的影响

5.3本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致 谢