【摘 要】
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随着城市污水治理初步取得成效,农村污水治理已成为新农村建设中的重要工作之一。紫蓬山地区是巢湖主要支流——派河的重要水源地,与派河干流和“引江济淮”工程水质安全密切相关。由于当地特殊的地形地貌和自然条件,雨季时沟塘内污染物溢出,严重影响了派河水质安全,因此急需一种低成本、可回用且无二次污染的污水处理方法对当地污染水体进行治理。本论文以紫蓬山地区污水为研究对象,制备出一种以磁性纳米Fe3O4颗粒、没食
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随着城市污水治理初步取得成效,农村污水治理已成为新农村建设中的重要工作之一。紫蓬山地区是巢湖主要支流——派河的重要水源地,与派河干流和“引江济淮”工程水质安全密切相关。由于当地特殊的地形地貌和自然条件,雨季时沟塘内污染物溢出,严重影响了派河水质安全,因此急需一种低成本、可回用且无二次污染的污水处理方法对当地污染水体进行治理。本论文以紫蓬山地区污水为研究对象,制备出一种以磁性纳米Fe3O4颗粒、没食子酸、壳聚糖为原料的新型复合磁性絮凝剂mCTS@(PGA-Fe3O4),优化了mCTS@(PGA-Fe3O4)制备条件并进行了表征分析,通过模拟废水实验探究了影响mCTS@(PGA-Fe3O4)絮凝效果的外部因素,采用响应面分析法对mCTS@(PGA-Fe3O4)絮凝条件进行了优化,并对紫蓬山地区污水资源化利用进行了经济、社会、环境效益分析及展望。主要结果、结论如下:(1)单因素实验结果表明mCTS@(PGA-Fe3O4)最佳制备条件:GA、AM、引发剂用量分别是0.3 g、3 g和0.03 g;Fe3O4改性温度和聚合温度均为60℃,最佳制备条件下浊度、色度、COD的去除率分别可达91.5%、84.2%、79.6%。通过SEM、FT-IR、XRD、Zeta电位表征分析,确定了mCTS@(PGA-Fe3O4)的成功合成,并且AM和Fe3O4的引入,增强了mCTS@(PGA-Fe3O4)的Zeta电位,为16.72 m V,远高于mCTS的2.35m V。(2)模拟废水实验结果表明:pH值在7~9之间,温度在25℃,搅拌时间控制在5min,沉降时间控制在10 min时mCTS@(PGA-Fe3O4)絮凝效果最好,此时浊度、COD去除率可达95.2%、81.2%。通过将mCTS、PAM、PAC复合,得到了mCTS3-PAM和mCTS4-PAC两个复合体系,发现浊度、COD去除率最高84.2%、76.1%,仍低于mCTS@(PGA-Fe3O4)处理复合模拟废水效果,再次说明mCTS@(PGA-Fe3O4)具有更优异的絮凝性能。(3)对比了mCTS@(PGA-Fe3O4)、mCTS3-PAM和mCTS4-PAC三种复合絮凝剂的絮凝效果,采用CCD响应面法优化了mCTS@(PGA-Fe3O4)絮凝条件,并进行了回收利用实验。结果表明:mCTS@(PGA-Fe3O4)>mCTS3-PAM>mCTS4-PAC,其中mCTS@(PGA-Fe3O4)在投加量为0.3 g/L时对紫蓬山地区污染水体浊度、色度、COD的去除率最高,分别为90.2%、82.3%、76.4%。响应面实验结果确定了mCTS@(PGA-Fe3O4)最优絮凝条件为:投加量0.38 g/L,pH 7.42,温度25.2℃,在此条件下,浊度、色度、COD的去除率分别为92.0%、84.2%、79.9%。mCTS@(PGA-Fe3O4)絮凝产生絮体平均含水率为75.2%,远低于常规水平,回收再利用实验结果表明mCTS@(PGA-Fe3O4)每次絮凝后回收率可达85%,总回收率为68.9%,说明mCTS@(PGA-Fe3O4)在紫蓬山地区污水处理上有一定的应用前景。(4)拟定了一套适用于紫蓬山污水的处理工艺流程,并进行了效益分析。结果表明:在成本为27.24万元的情况下,每年收益为21.301万元,一年多即可开始盈利,具有良好的经济、社会、环境效益。污水可通过絮凝处理后作为液体化肥,脱水污泥可通过肥料化回用农田,变害为利。
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