单位文秘网 2021-08-19 09:16:22 点击: 次
学校周边居民化粪池废水(以下简称化粪池水)与小河污水处理厂沉砂池出水(以下简称沉砂池水)。
AMD与生活污水水质特征见表1。
1.2实验方法
将生活污水以纱布过滤,去除较大块状颗粒物后备用。准备6个1000 mL广口瓶,编号1-6,
在1、2、3号广口瓶中分别加入化粪池水与AMD,在4、5、6号广口瓶中分别加入沉砂池水与AMD,控制二个体系下均有体积比为1∶1、2∶1、3∶1的混合溶液。
充分搅拌,静置2小时后取上部悬浊液待测,将上部悬浊液中用0.45微米滤膜过滤,分离出悬浮物,滤液取样测定,
沉积物干燥后备用,分别对滤液,上部悬浊液与沉积物中的污染物进行测定。
1.3测试项目与方法
pH、EC 、Eh采用WTW水质参数仪,
SO2-4采用铬酸钡分光光度法,
TP采用钼酸盐分光光度法,
碱度采用滴定法,
COD采用重铬酸钾法,
金属离子采用原子吸收分光光度法进行测定。
2实验结果与分析
2.1实验结果
通过对原水与上部悬浊液的测定,其水质特征如表1所示。
通过对滤液,上部悬浊液与沉积物中污染物的测定,得出各组分中污染物浓度如表2所示。
2.2混合沉淀污染物去除效果分析
由于进入生物反应阶段的是上部含悬浮物的悬浊液,因此以沉积物中污染物所占百分比来表示污染物的去除效率。沉砂池水与化粪池水在三种混合比例下,各污染物去处效果的比较如图1所示。
在生活污水与AMD三种混合比例条件下,均表现有对于TP、COD和Cu,沉砂池水/AMD的去除率大于化粪池水/AMD;对于SO2-4、Fe、Mn、Zn、Cd和Ni,化粪池水/AMD的去除率大于沉砂池水/AMD,其中Fe、Zn、Cu、Cd、Ni去除率均达50%以上。总体而言,化粪池水与AMD混合后,其污染物去除率更高,去除效果更好。
2.3混合水质对硫酸盐还原菌生长的影响
一般认为,SRB更适合在pH为7.0~7.8、Eh低于-100 mV的条件下生存[10]。由表2,化粪池水碱度高达59.76 mmol/L,是沉砂池水的近十倍。按比例混合后,沉砂池水/AMD与化粪池水/AMD的pH均有所提升,沉砂池水/AMD的pH为5.20~634,而化粪池水/AMD在不同体积比下的pH均维持在7以上。由于有机物的加入使呈氧化态的AMD水体转变为还原水体,三种比例下,沉砂池水/AMD的Eh均高于-100 mV,化粪池水/AMD的Eh均低于-200 mV。因此认为化粪池水与AMD混合后,更利于后续生物反应阶段SRB的生长。
重金属在超过一定浓度后,均能对SRB产生抑制作用[10-12],整体来看,化粪池水/AMD中重金属含量均低于沉砂池水/AMD(表2),也更利于微生物的生长。
COD/SO2-4比值是SRB新陳代谢的重要指标,SRB将SO2-4全部还原理论要求COD/SO2-4比值为0.67。SRB还原废水中硫酸盐的效果因碳源、处理污染物等的不同而不同,董慧等[13]认为COD/SO2-4为2时SO2-4能够较好的还原,且COD的降解情况最好。
图2COD/SO2-4比值变化
根据图2,沉砂池水/AMD在三种比例下,其COD/SO2-4比值分别为0.02、0.04、0.06,远低于理论值0.67,而化粪池水/AMD在体积比为1∶1时,其COD/SO2-4比值为0.67,已达到SRB生长的最低反应条件,在体积比为2∶1和3∶1时,其COD/SO2-4比值分别为1.32和2.78,表明在体积比为2∶1~3∶1之间时,可达SRB反应所需的最佳COD/SO2-4比值条件。
2.4污染物去除机理分析
沉砂池水/AMD中的TP、COD与Cu主要存在于沉积物中,少部分存在于滤液和悬浮物中,SO2-4、Fe、Mn、Zn、Cd和Ni的分配比例为滤液>沉积物>悬浮物(图3)。在化粪池水/AMD中的SO2-4大部分存在于滤液中,TP、COD、Mn在滤液与悬浮物中的占比基本相同,Fe、Zn、Cu、Cd、Ni则大部分(60~70%)赋存于沉积物中,少部分(30~40%)转移到悬浮物中,滤液中含量极少。同时,实验过程中发现,沉砂池水中悬浮物更容易沉降,较化粪池水也更容易过滤。因此,TP与COD呈现出较好的沉淀效果。
已有研究发现,Ni、Cu分别在pH为6.7和5.5时开始生成Ni(OH)2和Cu(OH)2沉淀[14]。因此,Cu在两种生活污水混入后,均不存在于滤液中,表现出了最强的转移能力。Ni在沉砂池水/AMD中仅有不到20%转移到沉积物中;而在化粪池水/AMD中,有50%-70%的Ni转移到沉积物中得以去除。Mn在pH<8时,非生物氧化速率很慢[15]。因此,Mn在两种生活污水混入后均主要残留于滤液中,表现了最弱的转移能力。
相关研究表明,新生成的氢氧化铁对SO2-4有较好的吸附性能[16],铁盐与磷酸根之间能发生一系列的结晶、混凝和絮凝的现象[17-18],有机质中的含羧基和酚的功能团在微酸性至中性的pH范围内会发生去质子化作用,能够束缚溶解态的重金属离子[19];金属能与(或吸附于)Fe和Mn的氧化物发生共沉淀,从而得到去除[20];Cu与有机质有较强的结合能力[21-22]。这些作用造成了生活污水与酸性矿山废水中TP、COD、SO2-4和重金属的互相吸附与共沉淀。总体表现为,随沉砂池水/AMD比例的增大,悬浮物与沉积物中污染物占比也逐渐增大。而随化粪池水/AMD比例的增大,由于呈悬浮态的有机物的增加,水体中污染物沉降性变差,悬浮物中污染物占比逐渐增大,但沉积物中的污染物占比却逐渐减小。
综上,混合后溶液的pH变化和絮凝沉淀作用的发生,是影响污染物去除效果的主要因素。
3结论
(1)化粪池水与AMD混合后,其污染物去除率较沉砂池水更高,去除效果更好,其中Fe、Zn、Cu、Cd、Ni去除率均能达50%以上,大大减轻了后续处理的污染负荷。
(2)选用化粪池水作为联合处理系统生活污水水源较沉砂池水更优,化粪池水对AMD中和能力更强,能提供充足的有机碳源,使呈氧化态的AMD水体转变为还原水体,更大程度的降低水体中有害金属的含量,可以为生物反应阶段SRB提供更适宜的生长环境。
(3)混合后溶液的pH变化和絮凝沉淀作用的发生,是影响污染物去除效果的主要因素,在化粪池水/AMD中,除Mn外,大部分重金属转移到沉积物中(60~70%),少部分转移到悬浮物中(30~40%)。
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