吸附剂与混凝剂联合应用于再生水除氮的实验研究

作     者：宋相松 

作者单位：华北水利水电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱铁群;陆建红

授予年度：2016年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：再生水 除氮 吸附剂 改性生物炭 混凝剂 聚合氯化铝(PAC) 

摘      要：再生水是指污水经过适当的处理后,达到一定的水质使用标准,满足某种使用要求,可以重复利用的水。再生水的利用已成为缓解水资源短缺的重要方法之一。目前,再生水作为城市景观水体的补充用水,也存在着一些问题。根据污水再生利用的国家标准(GB/T 18921-2002),其水质中总氮小于15mg/L即可满足景观用水对水质的要求。但是,以此水质要求作为景观回用水源时,容易产生水体的富营养化问题。因此,研究再生水的深度除氮方法,进一步的降低再生水的总氮浓度,对控制再生水回用于景观用水时易产生富营养化问题具有十分重要的现实意义。论文主要研究在再生水生产工艺中使用吸附剂和混凝剂对原水中氮的去除效果。使用的吸附剂有竹炭、改性竹炭、膨润土三种,混凝剂有聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)和硫酸铝三种,并采用单因素实验和多因素正交实验方法,研究了吸附剂和混凝剂对原水中硝态氮的去除性能和效果。实验结果如下:(1)吸附法和混凝法都可以去除水中的硝态氮,吸附法的去除率最高为70%,混凝法为10%;两种方法联用的去除率可达80%以上。因此,吸附剂可以在再生水生产的混凝沉淀工艺随混凝剂一起投加,在去除原水浊度的同时,也去除了水中的硝态氮。(2)三种吸附剂吸附除氮的效果以改性竹炭最佳。根据竹炭的加工工艺,它属于一种生物炭,说明改性后的生物炭是一种去除水中硝态氮的较好材料。在本论文的实验前期,也使用过活性炭,活性炭几乎没有去除效果。三种混凝剂去除氮的效果以PAC最佳,另外两种也有去除效果,并且三者的差别并不是很大。(3)影响水中氮去除效果的主次因素为:吸附剂的种类吸附剂的投加量混凝剂种类混凝剂的投加量。原水的pH值和混凝的水力条件也影响硝态氮的去除。在最佳条件下,即改性竹炭的投加量为5g/L,混凝剂PAC的投加量为40mg/L,在搅拌速度为80r/min,搅拌时间为75min,水质pH为8时,原水中的总氮去除率可达到88.64%。原水浊度由3.2NTU下降到0.18NTU。再生水富含氮磷是其容易富营养化的主要原因,其中磷浓度起着决定作用。本论文是在学长吴朝阳的再生水除磷研究《粘土矿物与混凝剂联合应用于再生水除磷的实验研究》的基础上,进一步探索再生水的除氮方法。再生水除氮的难度要大于除磷,因为经过生化处理,污水中的氮基本上均被氧化为硝态氮。国内鲜见对水中硝态氮的吸附(或混凝)的去除研究,本论文的研究结果为再生水除氮提供了些许思路。