膜耦合工艺与光催化技术处理畜禽粪水的研究

作     者：罗柒 

作者单位：西南科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李华

授予年度：2020年

学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：畜禽粪水 膜耦合 光催化 抗生素 重金属 

摘      要：随着养殖规模扩大,产生了成分复杂、体量巨大的畜禽粪水。畜禽粪水中除了COD、SS、TN、NH-N、TP等传统污染物外,还新增了抗生素、重金属(Cu、Zn)等毒性强、危害大的污染物。因此,研发一套绿色环保、经济高效的畜禽粪水处理新工艺,其中重点处理抗生素、Cu、Zn等问题,以适应畜禽粪水日益严格的排放要求。(1)以桃木为原料,采用微波加热炭化和KCO活化制备出改性桃木基生物质活性炭(PAC)。通过超声辅助共沉淀法得到复合光催化剂(ZnS@PAC),经响应面法(RSM)优化,确定ZnS@PAC最佳制备条件为微波功率800 W、活化时间3 h、ZnS用量0.5 mol/L,并通过SEM、XRD、EDS、PL和DRS对ZnS@PAC进行分析表征。将80 mg ZnS@PAC添加到50 mL恩诺沙星(ENR)溶液(10 mg/mL)中,在氙灯光源下照射45 min降解率为97.35%。RSM预测值(97.81%)与实际测量值相比较,得出标准偏差为0.325%。ZnS@PAC光催化降解过程符合准一级动力学方程,其反应速率常数为0.021min。(2)格栅池、初沉池、调节池、絮凝沉淀池、砂滤池作为预处理工艺,最佳运行条件为:初沉池停留时间为4 h;聚合氯化铝为絮凝沉淀剂,用量为5 g/L;砂滤池过滤速度为30 L/h,预处理工艺运行时间为45 min。出水SS浓度为50 mg/L,去除率约为85.71%;EC浓度为10.4 ms/cm,去除率约为-9.47%;COD浓度为2802 mg/L,去除率约为14.36%;NH-N浓度为541.49 mg/L,去除率约为9.09%;TP浓度为71.09 mg/L,去除率约为8.87%;TN浓度为387.39 mg/L,去除率约为18.54%;Cu浓度为5.10 mg/L,去除率约为-4.29%;Zn浓度为20.81 mg/L,去除率约为-4.36%。(3)畜禽粪水经膜耦合工艺处理后,透过液中COD浓度为329 mg/L,去除率约为88.08%;TN浓度为66.40 mg/L,去除率约为82.70%;NH-N浓度为77.58 mg/L,去除率约为84.77%;COD、TN、NH-N均达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)中的有关要求。pH、Cu、Zn、SS均达到(GB18596-)《畜禽养殖业污染物排放标准》(二次征订稿)中的有关要求,其中透过液Cu浓度为0.35 mg/L,去除率约为93.53%;Zn的浓度为1.70 mg/L,去除率约为89.67%;SS浓度为0.6 mg/L,去除率约为98.80%。膜耦合工艺脱盐率约为88.75%,浓缩比约为1:3.49,处理成本约为3.00元/吨。