论文部分内容阅读
黑臭河道治理是中国目前最受关注的水环境问题之一,河道底泥中沉积的大量的有机污染物、氮磷营养物和酸挥发性硫(AVS,acid volatile sulfur)等物质是水体发臭发黑的根源。因此,要从根本上治理城市黑臭河流,外源污染的控制是前提,底泥中的污染物的削减是关键。Fenton氧化法(Fe2++H2O2)能快速、彻底地降解有机物,且试剂无二次污染。 因此,本论文采用苏州某黑臭河道的污染底泥为研究对象,采用Fenton氧化法处理黑臭底泥。首先对黑臭底泥的性质和其在不同温度下向水体中的释放特征进行研究;然后比较H2O2和Fenton体系处理黑臭底泥的效果(主要以总有机碳、酸挥发性硫化物和可溶性磷酸盐的去除率为主要指标);最后考察Fenton体系的重要参数—H2O2和Fe2+投加量对Fenton体系处理底泥效果的影响。结果表明: (1)该黑臭河道底泥的AVS含量为0.055g/kg,TOC含量为42.01g/kg,TOC含量占TC含量的87.5%。底泥NH4+-N含量为0.049g/kg,TN含量为5.02g/kg,TP含量为3.81g/kg,该河道沉积物氮磷以及有机质污染严重。温度影响沉积物的氧化还原状态和其向上覆水释放污染物。温度越高,底泥以及上覆水中的Eh越低;底泥中的AVS含量随时间的延长而上升;上覆水中的NH4+-N、NO3--N、NO2-N、TN,PO43--p、TP的浓度越高。在28℃时,28天后,上覆水中NH4+-N、TN和TP浓度分别为16.39、11.88和0.08mg/L,超过V类水相关指标标准。底泥中的污染物指标随时间变化较小,这可能是因为实验时间较短的缘故;也说明了黑臭河道沉积物污染严重,可长期污染水体。 (2)H2O2和Fenton体系均能较好去除沉积物中的TOC和AVS。当H2O2、Fe2+的投加量为H2O2=20%TOC,Fe2+/H2O2=0.5∶1时,Fenton体系去除底泥中的TOC和AVS的效果比H2O2体系略好:H2O2和Fenton体系对TOC的去除率为20.67%和22.23%,AVS的去除率分别88.41%和95.22%。Fenton体系能有效的去除底泥中的PO43--p,但是H2O2不能有效的去除底泥中的PO43--p。在处理第3天,Fenton试剂对PO43--p的去除率为93.25%,H2O2反而使底泥中的PO43--p增加13.75%。处理7d后加入上覆水考察沉积物污染物的释放。 (3)加入上覆水后,H2O2和Fenton体系的底泥中的TOC含量保持稳定且都低于对照组,在实验结束H2O2、Fenton组和对照组底泥中的TOC含量分别为(4)37.54、34.03、40.57g/kg。而AVS含量随着时间的增加逐渐增加,在实验结束时,每个实验组底泥中的AVS含量为0.0413、0.031、0.043g/kg,快达到初始水平。而PO43--p含量在实验结束时,每个实验组底泥中的PO43--p含量为0.027、0.005、0.015g/kg。 (4)Fenton试剂反应产生OH,能氧化分解底泥中的有机质,将其转化为CO2、H2O以及小分子有机质,从而去除底泥中的有机质。起初,随着Fe2+和H2O2投入量的增加,沉积物中污染物的去除量增加。Fe2+和H2O2投加量影响着处理效果,也与反应成本密切相关。当Fe2+/H2O2=0.5∶1时,对AVS和PO43--p的去除率最高,分别为71.00%和99.24%,随着H2O2投加量的增大,处理效果增强,但当H2O2投加量增至40%TOC时,处理效果变化变差。H2O2=20%TOC对底泥中的AVS和PO43--p去除效果最好。 本论文通过室内模拟实验,研究了Fenton体系处理黑臭河道底泥的效果和作用机理,结果表明,Fenton体系有着很好的处理效果,能同时去除黑臭底泥的有机物、氮磷营养物质以及酸挥发性硫,且持续效果较佳;另外试剂对环境的破坏较小、操作简单。因此,利用Fenton试剂处理黑臭河道底泥有着良好的应用前景,实验结果治理黑臭水体提供数据支撑和理论指导。