高溶氣量新型氣浮系統(tǒng)的開發(fā)及其應(yīng)用研究.pdf

1、2012年,國家節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃正式出臺,國務(wù)院明確提出:要加大對造紙、煉油、印染等工業(yè)廢水的治理力度,要強化綜合治理城鎮(zhèn)飲用水水源地,同時要加強保護湖泊生態(tài)環(huán)境。中國是目前全球十大淡水資源極其短缺的國家之一,人均淡水資源占有量遠遠低于世界平均水平,而且淡水資源利用率普遍較低。近年來,我國各地目前的水污染情況十分嚴重,水資源過度開采,部分地區(qū)已經(jīng)危害到人畜的生活和生存。當前,國家不斷采取多種措施來控制水資源危機,“十二五”期間我國

2、環(huán)保累計投入總額將突破50000億元人民幣。在這樣的背景下,水的處理和凈化更加受到國家和業(yè)界的重視,極大地促進了我國水處理技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展。
　　作為一種重要的水處理方法,氣浮凈水技術(shù)已經(jīng)在我國得到了廣泛地應(yīng)用和研究。氣浮技術(shù)不僅在含有藻類的、低溫低濁的和受到輕度污染的給水水體凈化中效果良好,而且在印染、造紙、煉油和餐飲等廢水的處理中也取得了較好的效果。另外,厭氧生物降解是目前國內(nèi)應(yīng)用較多的水處理技術(shù),是國內(nèi)外水處理領(lǐng)域公認的環(huán)境

3、友好型的水處理方法。厭氧生物降解在染料廢水和生活污水等處理上效果十分明顯,不僅可以去除水體中的污染物,還能產(chǎn)生沼氣,達到變廢為“寶”的目的?；谝陨媳尘?在大量的調(diào)查和研究基礎(chǔ)上,把活性黃KE-4RN作為處理對象,分別考察了利用自主研發(fā)的新型氣浮系統(tǒng)和傳統(tǒng)厭氧生化降解兩種方法對其進行處理的效果。本論文主要包括以下兩個部分:高溶氣量新型氣浮系統(tǒng)的開發(fā)及其對活性黃 KE-4RN的氣浮脫色效果和活性黃KE-4RN的厭氧脫色研究。
　　第

4、一部分:在傳統(tǒng)的加壓溶氣氣浮工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上,充分吸收和發(fā)展國內(nèi)外溶氣和釋氣研究的新技術(shù),經(jīng)過流體力學等理論分析和實踐創(chuàng)新,開發(fā)出一種新型氣浮系統(tǒng)——高溶氣量新型氣浮系統(tǒng),并對其性能進行了研究。新型氣浮系統(tǒng)在低壓情況下運行,溶氣量很高、釋氣效果良好,產(chǎn)生的氣泡為微納米級,不需要填料,能耗低,而且占地面積小,其溶氣罐的體積為傳統(tǒng)氣浮溶氣罐體積的1/5。新型氣浮系統(tǒng)的工作壓力為0.20Mpa~0.30Mpa左右。清潔水體實驗后飽和溶解氧(D

5、O)值可以達到11.36mg·L-1,遠高于同等條件下清水理論飽和溶解氧值;氧的總轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa(20)為0.415 min-1。新型氣浮系統(tǒng)產(chǎn)生的氣泡在20℃靜水中的上升速度約為0.9mm·s-1,氣泡平均直徑在38μm左右,氣泡停留時間在30min左右。新型氣浮系統(tǒng)單位體積水處理能耗較傳統(tǒng)加壓溶氣氣浮節(jié)省15％。當活性黃KE-4RN模擬染料廢水濃度為100mg·L-1、聚合氯化鋁(PAC)投加800mg·L-1、聚丙烯酰胺(PAM)

6、投加20mg·L-1時,經(jīng)過新型氣浮系統(tǒng)一次混凝氣浮處理,活性黃KE-4RN的去除率能夠達到99.0%。
　　第二部分:在查閱了大量關(guān)于偶氮類活性染料生化降解研究報導(dǎo)的基礎(chǔ)上,參考ECETOC(1988)和ISO13641(2003)的實驗設(shè)計及方法,考察了中溫(35℃)條件下活性黃KE-4RN的厭氧生物脫色性能,著重從脫色、VFAs(揮發(fā)性脂肪酸)、CODCr(化學需氧量)、產(chǎn)生物氣情況和厭氧污泥吸附等方面進行了分析,初步探討了

7、活性黃KE-4RN厭氧脫色的機理和厭氧污泥吸附染料的情況。
　　結(jié)論如下:活性黃KE-4RN很難被徹底厭氧降解為CO2和CH4,只有在低濃度或高濃度實驗的毒性滯后期時很少部分的染料被完全礦化。高濃度染料的實驗組脫色率反而低。活性黃KE-4RN濃度為80mg·L-1(以碳計)厭氧降解14天,脫色率達到94%,CODCr去除率達到90%以上。污泥對活性黃KE-4RN的吸附過程比較符合Langmuir等溫吸附模型,最大吸附容量為12.2