面向景观水回用的污水厂尾水优控污染物去除工艺优选及效能

作     者：夏鑫慧 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：魏亮亮

授予年度：2021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：景观回用 优控污染物 混凝沉淀 臭氧 超滤 

摘      要：经有效处置的生活污水/工业废水的再生回用是解决当前水资源短缺最为有效的途径之一,再生水水质的安全是保障有效回用的前提。再生水中的微量/痕量的优控污染物种类丰富、毒性较大,威胁水生生物生长及人类健康,是当前研究的热点。本课题聚集再生水水质安全问题,将再生水中2种富营养化类优控污染物(氮、磷)、有机物和检出频率较高的8种微量有毒类优控污染物(阿特拉津(ATZ)、磺胺甲恶唑(SMZ)、双氯芬酸(DCF)、布洛芬(IBP)、萘(Na P)、蒽(Ant)、苯并[a]蒽(Ba A)、苯并[a]芘(Ba P))作为目标污染物,探究了不同运行工况下混凝沉淀、臭氧氧化、超滤三种深度处理工艺以及组合工艺对于二级出水中优控污染物的去除效率,解析了各优控污染物的降解途径,在此基础上提出了各优控污染物的去除策略。通过混凝沉淀、臭氧、超滤三种工艺对二级出水中污染物进行去除,从有机物、氮磷以及8种微量有毒类优控污染物的去除效率等方面对出水水质进行评估。结果表明,在出水有机物方面,臭氧对有机物显示出较大的优势,随臭氧投加量增加,UV逐渐下降,表明有机物结构被破坏;在对氮磷的去除过程,混凝沉淀表现出最佳的效果,尤其对TP的去除,氨氮随臭氧投加量的升高浓度略有升高,而截留分子量为10 KDa的超滤膜对氮磷的去除没有明显的效果;混凝沉淀对微量有毒类优控污染物的去除差异显著,其中,DCF和ATZ去除率相对较高,分别为82.28%和52.28%,其余6种微量有毒类优控污染物去除效率均不超过23.8%。臭氧投加量在5-20 mg/L时,对SMZ、DCF、Na P、Ant的去除率可达90%以上,而ATZ、IBP、Ba A和Ba P几乎无降解。随着臭氧投加量的增加,ATZ、IBP、Ba A和Ba P的去除效率也随之增加。超滤工艺对抗生素和多环芳烃的去除效率相差很大。抗生素类污染物的去除效率均低于20.54%,4种多环芳烃基本上完全去除。相比于单独的工艺单元,组合工艺对提升二级出水中有机物以及氮磷的去除意义显著。其中,混凝沉淀-臭氧对水中有机物的去除效果最佳,DOC和UV的去除率分别为46.67%和63.18%。除臭氧-超滤组合工艺外,混凝沉淀-超滤和臭氧-超滤对于氮磷的去除均能够满足《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T 18921-2019)。三种组合工艺对Na P、Ant、SMZ、DCF的去除效率均能达到90%以上,ATZ和IBP在混凝沉淀-臭氧中去除效率相对较高,去除效率分别为54.59%和72.45%,Ba A和Ba P在两种超滤组合工艺中的去除效率较高。通过分析各污染物的去除效能和去除机制,归纳总结各优控污染物的物理化学特性,提出各再生水中各污染物的去除策略。建议磷的去除选用混凝沉淀工艺,氮的去除选用混凝沉淀-臭氧组合工艺,抗生素的去除选用臭氧工艺,多环芳烃的去除选用混凝沉淀-超滤工艺。此外,采用层次分析法分析深度处理工艺的评价指标,通过权重计算和专家打分对各工艺的评价指标进行量化,建立再生水中污染物去除工艺优选的模型,相关研究成果将对二级出水中优控污染物的去除提供了理论依据和技术支持。