论文部分内容阅读
本文以人工模拟含砷水和含砷废水为研究对象进行除砷研究。研究内容主要分为两个部分:(1)利用零价铁(ZVI)及其与石英砂的复合物针对模拟含砷废水等微污染水体砷的去除进行分批进水和连续性进水的试验研究;(2)利用SRB混合菌及与ZVI/石英砂滤柱复合工艺针对模拟工业废水中的酸性含砷废水中砷和硫酸根的同步去除进行了分批进水和连续性进水试验研究。分批进水试验主要考察了ZVI及SRB等对不同水体中As去除效果的影响因素,分析了水中 As(Ⅲ)的去除机理。连续性进水试验研究了各反应系统在不同试验条件下对不同模拟废水中 As(Ⅲ)的连续性去除特性,并探讨反应器的工艺运行条件,为进一步的工程应用奠定理论基础。本研究主要得出以下结论。 1、在利用 ZVI去除含砷模拟废水除砷的分批进水试验中,反应体系内的As(Ⅲ)主要依靠ZVI的表面吸附及ZVI腐蚀产物的吸附共沉淀作用而被去除, ZVI去除水中As(Ⅲ)的效果受pH值影响较大,其最适pH值范围为4.0-9.0;在不同初始pH值条件下,ZVI对水中As(Ⅲ)的吸附过程符合准二级动力学模型,说明其吸附过程主要受化学作用控制;在ZVI被腐蚀的过程中,在ZVI的表面同时存在As(Ⅲ)的氧化和还原,其中在Fe2+氧化为Fe3+的阶段会产生能将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)的中间产物。 2、在利用 ZVI/石英砂复合物滤柱对模拟废水进行连续性进水试验的过程中,经计算ZVI对As(Ⅲ)的吸附容量可达89.92mg/g,ZVI腐蚀产物在石英砂表面沉积物的晶态类型对 As(Ⅲ)的吸附容量有影响,无定型态的 ZVI腐蚀产物对As(Ⅲ)的吸附容量最大,其质量百分比和原子百分比分别可达到6.73和2.15,其他晶态类型对 As吸附量的质量百分数大约在4.0-4.5%之间;pH值和溶解氧(DO)会对ZVI腐蚀产物的晶态类型和晶态化过程产生影响,进而影响As(Ⅲ)的去除效果。另外,ZVI投加量和水力停留时间也会对As(Ⅲ)的去除效果产生影响。 3、利用硫酸盐还原菌(SRB)处理模拟含砷酸性废水分批进水试验中,乳酸盐是SRB生长、代谢的最适碳源;初始As(Ⅲ)浓度对反应系统中SRB混合菌的生长代谢有一定影响,低浓度的As(Ⅲ)会在一定程度上促进SRB的生长代谢,而高浓度的As(Ⅲ)会对SRB混合菌的生长代谢产生抑制作用;SRB混合菌对系统中As(Ⅲ)的去除主要依靠其代谢产物(H2S及S2-)与As(Ⅲ)发生反应生成硫化砷沉淀和生物吸附作用来完成,并且SRB混合菌对系统中的As(Ⅲ)具有氧化作用;SRB在pH值5.0-8.5的范围内均能生长,最适生长pH值范围为7.0-8.0;生物反应体系的pH值会影响AsxSy的溶解度和As(Ⅲ)的去除率,反应达到平衡后,溶液的pH值与砷的浓度呈正相关关系。 4、利用SRB反应器及其组合工艺处理模拟含砷废水的连续性进水试验中,改进型UASB反应器较ASBR反应器更适用于模拟含砷酸性废水的处理;运行稳定后,改进型UASB的各项出水指标稳定,反应器对污染物COD、硫酸根、As(Ⅲ)的去除率分别达到78%、88%和60%;在反应器启动过程中,SRB丰度逐渐增大,稳定运行的UASB反应器中SRB是混合菌中的优势菌种;ZVI可以强化SRB混合菌对各项污染物的去除效果,ZVI/石英砂滤柱和改进型UASB组合工艺能进一步降低反应器出水As(Ⅲ)浓度,As(Ⅲ)去除效果增加明显,组合工艺对COD、SO42-和As(Ⅲ)的去除率分别达到85%,75%和90%以上。