论文总字数：27602字

摘 要

腐植酸是一类多种复杂天然有机化合物，是构成水体中天然有机污染源主要成分，是水处理工艺中氯化消毒副产物三卤甲烷的先质，严重危害到人类健康。

本实验主要通过聚合氯化铝和聚丙烯酰胺两种常用的混凝剂对腐植酸废水进行强化处理，通过调整混凝剂投加顺序、投加比、反应时间、初始废水浓度等因素来研究腐植酸废水的最适处理条件。各个因素对组合混凝工艺运行的影响趋势各不相同。反应时间为5分钟时，去除率最高，为61.47%。先投加聚丙烯酰胺后投加聚合氯化铝，腐植酸去除率高，为15.82%。当PAC/PAM投加比为20时，腐植酸去除率高，最高为75.48%。腐植酸初始浓度相对混凝剂投加量较高时，初始浓度越高，去除率越高。

正交实验表明，腐植酸初始浓度对工艺的腐植酸去除率影响最大，其次是无机混凝剂与有机混凝剂的投加比，接着是反应时间，投加顺序对工艺的腐植酸去除率影响最小。最优工艺条件为：腐植酸初始浓度为7.74mg/L，聚合氯化铝与聚丙烯酰胺加药量比为20，反应时间为10分钟，先投加聚丙烯酰胺再投加聚合氯化铝的投加顺序，工艺在此组合条件下对腐植酸的去除率最高为74.13%。

关键词：废水处理 腐植酸 混凝

Experimental study on the humic acid removal from waster water by enhanced coagulation

Abstract

Humic acid is a group of many kinds of complex natural organic compounds, which causes water pollution, it helps produce trihalomethanes in water treatment technology , which can do harm to human’s health seriously.

This experiment mainly uses polyaluminium chloride and polyacrylamide ,two kinds of commonly used coagulants in humic acid waste water processing, to study the optimal processing conditions of humic acid waste water by adjusting the coagulants’ dosing sequence, dosing ratio, reaction time, initial value of waste water concentration.Each factor has different influence on humic acid removal rate.When the reaction time is 5 min,it gets the highest removal rate of 61.47%.Put PAM into waste water first and then put PAC second,it gets the highest removal rate of 15.82%.When PAC/PAM ratio is 20,it has the highest removal rate of 75.48% .When initial value of waste water concentration is higher than flocculant dosage relatively,greater initial value of waste water concentration,higher removal rate.

Through the analysis of orthogonal experiment, the initial concentration of humic acid in the process has the greatest effect on humic acid removal rate, inorganic flocculant/organic flocculant ratio has the second effect on humic acid removal rate,reaction time has the third effect on humic acid removal rate and the coagulants’dosing sequence has the last effect on humic acid removal rate.The best process operating conditions:humic acid concentration is 7.74 mg/L,inorganic flocculant/organic flocculant ratio is 20,reaction time is 10 min,add PAM first and add PAC next,in this combination condition can catch the highest removal efficiency of 74.13%.

Key Words: waste water process;humic acid;coagulation

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 综述 1

1.1 引言 1

1.2 腐植酸来源及危害 1

1.2.1 腐植酸的来源 1

1.2.2 腐植酸的结构及特性 2

1.2.3 腐植酸的危害 3

1.3混凝机理 4

1.3.1 压缩双电层作用 4

1.3.2 吸附电中和作用 5

1.3.3 吸附架桥作用 6

1.3.4 网捕卷扫作用 6

1.4 影响混凝效果的主要影响因素 6

1.4.1 混凝剂种类及本身性质 6

1.4.2 混凝剂投加量 11

1.4.3 温度 11

1.4.4 pH值 11

1.4.5 原水水质 12

1.4.6 水力条件 12

1.4.7 其他影响因素 12

1.5 国内外对腐植酸废水处理技术的研究进展 13

1.5.1 混凝法 13

1.5.2 光电化学法 13

1.5.3 膜滤法 14

1.5.4 光催化氧化法 14

1.5.5　活性炭吸附 14

1.5.6　生物法 15

1.5.7　臭氧(O₃)氧化 15

1.5.8 去除技术发展方向及趋势 15

1.6 本课题研究内容和意义 16

第二章 实验部分 17

2.1 实验材料与仪器 17

2.1.1 实验材料 17

2.1.2 仪器与设备 17

2.2 分析方法 17

2.3 实验步骤 18

2.3.1 水样的配制 18

2.3.2 混凝剂的配制 18

2.3.3 单因素实验 19

2.3.4 正交试验 21

第三章 实验结果与讨论 23

3.2 PAC/PAM 投加比对腐植酸去除率的影响 23

3.3 反应时间对腐植酸去除率的影响 26

3.4 投加顺序对腐植酸去除率的影响 26

3.5 腐植酸初始浓度对腐植酸去除率的影响 28

3.6 正交试验与单因素实验对比分析 29

3.7 结论 30

第四章 展望 31

参考文献 32

附录 35

第一章 综述

1.1 引言

随着经济的发展，人口的增长，城市的扩大和增多，人类对水资源的开发利用也从原始的生存需求变得越来越多种多样，水污染问题也日益突出。全球可供人类直接利用的水只有约0.007%，可供直接利用的淡水不到1%，而中国人均淡水资源只有世界人均淡水资源的25%。再加上水资源分布的地域性、季节性，水处理工作者们不得不高度重视水污染和匮乏问题。据国内外资料显示，水源中污染物主要是有机污染物^[1]，其中以腐植酸为代表的天然有机污染物是造成水源污染的重要因素。

1.2 腐植酸来源及危害

1.2.1 腐植酸的来源

1 腐植酸的来源

腐植酸(Humic Acids,HA)是从腐殖质中分离出来的一类复杂的大分子有机化合物，也是腐殖质在水体中存在的形态之一^[2]。腐殖质是动物、植物、浮游生物残骸在土壤、水体^[3]中经过微生物分解和转化形成的一类呈弱酸性复杂的大分子有机混合物。在地面水源里天然有机化合物中，腐殖质含量是最高的。而腐殖质最具代表的一类物质就是腐植酸，腐植酸在腐殖质中含量也是最高的。腐殖质种类进行分类时，既能溶于酸又能溶于碱的部分称为富里酸（又称黄腐酸，Fulvic Acids,FA）；溶于稀碱在pH小于2时析出的部分称为腐植酸(又称胡敏酸，Humic Acids,HA)；既不溶于酸又不溶于碱的部分称为腐黑物（又称胡敏素，Humin,HM）。

2 腐殖质特点

1. 与金属离子结合能力强。腐植酸在水中溶解后可形成弱酸性聚合电解质,可通过表面吸附、螯合（络合）、离子交换等作用吸引金属离子^[4]；

（2）吸附能力较强。腐殖质具有疏松的“海绵状”结构，所以它表面积较大，表面能较高，从而吸附能力较强。腐殖质会吸附水中有毒的有机物或者与之形成络合物，从而影响水处理；

（3）胶体性质。由于腐殖质中含有羧基和羟基等基团，所以腐殖质中的氢离子能发生电离，从而生成负电胶体；

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