污水深度处理除铁除锰研究进展.doc
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1、污水深度解决除铁除锰研究进展随着工业的不断发展,社会对铁锰等金属元素的需求量不断增大,铁锰为人类社会带来GDP增长的同时也导致了严重的污染问题,反过来制约人类社会的发展脚步,给人类正常的生活带来较大的影响,鉴于铁锰的污染问题越来越严重,社会上研究铁锰去除的专业人士越来越多,在对微污染水源原水、城市污水、工业废水、雨水中铁锰的去除方法上取得了较大的突破,下面将从这四个方面逐个进行介绍。1. 微污染水源原水除铁锰研究近年来,我国湖泊、水库水污染限度日趋加剧,即使作为城乡水源的水体,也都受到不同限度的污染。国内外关于微污染水源水解决己开展了很多研究,但是由于水源水质的差别,对于特定的水源水质还需要开
2、展针对性的实验研究【1】。水源水中铁锰的污染不容忽视,Fe含量过高能促进管网中铁细菌的繁殖生长,在管网内壁形成豁性膜,导致洗涤衣物、器皿着色和形成令人反感的沉淀或异味,Fe毒性的动物实验表现为神经克制、快而浅的呼吸、昏迷、痉挛、呼吸衰竭和心跳停止,尚有致癌性;水体中Mn含量过高会使饮用水发出令人不快的味道,并使器皿和洗涤衣物着色,二价锰氧化会产生沉淀和结垢,结垢脱落后随水流流出,形成黑色沉淀。慢性Mn的暴露会引起生殖功能的改变,虽然有一些动物实验研究表白,适量的Mn具有一定的抗癌作用,但过量摄入施会增长肿瘤的发生率【2】。鉴于以上微污染水源水中铁锰的污染特点,本文从物理、化学、生物3个方面对微
3、污染水源原水的解决方法进行了研究。1.1 物理法 在物理法中本文重要选取了一种新型的水质水源改善技术曝气充氧,通过该项技术可以实现水体混合,破坏水体原有的分层结构,控制藻类疯长,增长水体中的溶解氧并在底泥表面形成一层覆盖层,克制铁锰等向水体中释放。河水在冬夏两季由于温度差会产生分层的特点,水体分层后,上下层水体缺少互换,底部发生厌氧状态,会导致底泥氮、磷、铁、锰释放,有机物厌氧分解,使水产生臭味和色度。其中,含氮有机物在氨化细菌作用下分解为氨氮,由于厌氧,不能进一步转化为硝酸根和氮气;底泥中与铁结合的不溶态的磷,也随着铁的还原溶解而释放出磷酸根;铁和锰由不溶态()还原为可溶态(),进而释放到水
4、中,对水源水导致污染,对于此,我认为可以通过曝气充氧的途径增长水体中的溶解氧,破坏水体的分层结构,加强水体上下层之间的互换作用,减少向水体释放的量,进而达成控制污染的目的。西安建筑科技大学黄廷林专家主持研制得扬水曝气技术就是曝气充氧的很好的例子,他研制的扬水曝气器通过直接充氧和混合充氧增长下层水体溶解氧改善水体厌氧状态和水生生物生存环境,克制底泥中污染物的释放,改善水质。扬水曝气器还通过循环混合作用,混合上下水层,破坏水体分层,将表层藻类向下层迁移,使藻类到达下部无光区后,生长受到克制甚至死亡,从而达成控制水体富营养化的目的。1.2 化学法在对微污染水源水铁锰去除的化学法中,本文选取了传统的氧
5、化法进行介绍。但化学法在微污染水源水的解决中一般都只起到辅助预先解决的作用。化学氧化解决技术是指依靠氧化剂的氧化能力,分解破坏水中污染物的结构,达成转化或分解污染物的目的,同时化学氧化剂还能有效去除微污染原水中大量存在的藻类。化学氧化在给水解决中的重要作用有:可以有效减少水中的有机物含量,特别是化学氧化提高微污染原水中有机物的可生化降解性,有助于后续解决;杀灭影响给水解决工艺的藻类;改善混凝效果,减少混凝剂的用量。常用的化学氧化剂有氯气、臭氧、高锰酸钾、双氧水、二氧化氯、光催化氧化。化学氧化解决技术重要是运用氧化作用将可溶态的转化为不溶态的形式,从而减少铁锰对水源水的影响。但是在上述的化学氧化
6、解决技术中,总会产生一些副产物对水源水也会构成污染,如在用Cl2和O3作为氧化剂时,总会产生一些氯的副产物(很多都具有致癌性),因此在推广上碰到很大的问题。1.3 生物法 在生物法除铁锰中,生物滤池法较为简便且成本较低,通常是废物回收运用来充当滤池的填充材料。如污泥碳化载体生物滤池,生物沸石滤池,生物砂滤池等填充材料都比较简朴。原水通过混凝沉淀工艺,沉淀出水通过生物滤池系统。当生物滤池系统稳定运营后,考察了以污泥碳化载体为滤料的整个生物滤池系统工艺对原水中各污染物的解决效果【3】。赵博运用污泥碳化载体生物滤池,使微生物在泥碳化载体形成生物膜,在对微污染水源水中铁锰的去除取得了较为抱负的效果。人
7、工挂膜法需要引进菌种,并向水中投入促进微生物生长的营养物质,使微生物富集生长在填料上,并形成生物膜;动态培养自然挂膜法不需要引进菌种与投入营养物质【4】。鉴于这一思想,汪胜等运用自制沸石为填料,采用连续进水动态自然挂膜方式去除水源水中铁锰取得较抱负的效果。在实验中他们选择的是可以消耗的铁细菌将铁转化为沉淀,并且这种铁细菌在存在的情况下还可以将转化为可以消除铁锰的危害。生物砂滤池是一种将传统的过滤技术与微生物技术合二为一的新型过滤工艺,该生物砂滤池由生物膜和石英砂滤料组合而成,它可以起过滤作用,即能满足常规过滤技术对浊度和色度的去除规定,同时又能去除原水中微量有机污染物、氨氮、铁、锰等物质【5】
8、。在生物砂滤池技术中,石英砂既是过滤材料又是微生物膜负载的载体,铁锰是电子受体,微生物将二价铁锰先转化为三价进而形成沉淀,有些微生物也为产生一些多糖类聚合物将固定,减少其危害。生物法虽有操作简便,成本低等诸多优点,但由于微生物的生长受到pH,温度以及其他环境因素的影响,所以在用生物法对微污染水源水进行解决时,最重要的就是为微生物的生长提供一个稳定适宜的生长环境,这样才干保证对较高的去除效率。2. 工业污水除铁锰研究 工业污水是只工业生产过程中各工厂产生的废水,其中含量较大的工业废水有钢铁厂废水,电镀废水,矿井废水,假如含废水不通过解决直接向环境中排放,必然会对环境导致严重的破坏,影响人们的正常
9、生活。中国钢铁产量已占全球钢铁总产量的1/4,钢铁行业在中国经济中占有重要地位,但钢铁工业也是高水耗产业,是资源消耗和污染物排放的大户【6】。为了节约水资源,与工业可连续发展的规定相适应,对钢铁工业废水进行深度解决后再生回用,以减少吨钢耗新水量,减少污水外排【7】。目前,我国钢铁行业对节约用水重要意义的结识有较大提高,对节水设施的投入力度亦有增长在节水方面已取得了显著成绩【8】。但是,开发新的钢铁废水解决技术在我国应用还不成熟,尚有较大的进步空间。钢铁工业废水的常规解决方法有物理法 、化学法和生物法【9】。本文重要介绍和生物生态相关的几种方法。矿井废水是在矿井开拓、采掘过程中进入井巷或采掘工作
10、面的水源,来源以地下水为主【10】。矿井废水具有行业特点,但假如能将其解决后,可以作为煤工业用水甚至饮用水。在我国,电镀废水中往往具有大量的,目前常采用的解决方法重要为化学法,但解决的效果不是特别抱负,并且花费大量财力,并且添加的化学药剂有也许产生其他的污染。2.1 钢铁厂废水中铁、锰的去除研究本文重要选取了生物活性炭,人工湿地法,新型吸附材料等几种方法对钢铁中的进行去除,以达成钢铁厂废水回用的目的。生物活性炭降解技术,就是在活性炭上生长微生物,在降解污染物时,可以分为活性炭吸附和微生物降解两个过程。Mark等人分别对用于吸附和用于生物载体的活性炭进行了研究,结果表白BAC(生物活性炭)运营稳
11、定,生物降解能力很强,有机物的去除重要是靠生物作用【11】。该技术不仅对有很好的去除效果,并且对废水中的有机物也有较高的去除效率。选择活性炭为载体重要是其适宜微生物的生长,并且由于微生物与活性炭的联合作用使得生物活性炭技术对废水中的去除效率进一步提高。但其降解效率受到空床接触时间,温度,溶解氧等因素的影响。人工湿地法重要用于解决钢铁厂周边的河水。人工湿地净化废水的机理复杂,迄今还不完全清楚。一般认为,人工湿地生态系统是通过基质、植物、微生物的共同作用,实现对污染物的降解和去除【12】。其中微生物为净化废水的重要“执行者”,基质和植物对于和有机物的去除也起到了一定的作用。基质对有一定的截留能力,
12、在以锰砂等作为填料时对河水中铁锰有较高的去除效率,有时甚至高达90%以上。成熟的锰砂生物滤池内存在着复杂的微生物群落,除铁、锰氧化细菌,尚有亚硝化菌、硝化菌等化能自养菌, 因而成熟的除铁除锰生物滤层对NH4- N也有较好的去除效果【13】。并且有些人工湿地中的植物也对铁锰有一定的吸附截留,对钢铁厂废水中也做出了相应的奉献。新型吸附材料对也有较高的去除效率。吸附法是运用多孔固体材料吸附水中的,使含水得到固液分离【14】。如活性炭,沸石,火山岩等吸附材料逐步被用到钢铁厂废水除,并取得了较为瞩目的效果。这些材料大多都有较多的孔隙,以微孔为主,并且具有较大的比表面积。2.2 矿山矿井废水中铁、锰的去除
13、矿山矿井废水以酸性废水居多,并且高铁锰含量,高矿化度。酸性矿山废水pH值低,水量大,金属离子含量高,假如直接排放,将对水体产生严重污染,破坏生态环境,危害人类健康【15】。对于矿山矿井废水中铁锰的解决重要有物理法,化学法,物理化学法,生物法和矿化法等。物理法重要依靠离心,重力和机械拦截的原理去除铁锰;化学法重要是添加化学药剂依靠氧化还原以及反映,絮凝沉淀和电解反映等除铁锰;生物解决法又称生物化学解决法,是运用自然界大量存在的各种微生物来分解废水中的有机物和某些无机毒物,使其转化为无毒物质,如可溶态的转化为沉淀或不溶态的铁锰,从而使废水得到净化。生物法重要有微生物法和湿地法等,成本较低,应用较方
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