开题报告-活性污泥处理采煤废水中的铁、锰、铬.doc

河南工程学院本科毕业设计（论文）开题报告课题名称活性污泥处理采煤废水中的铁、锰、铬课题来源实验指导教师李印霞职称讲师学生姓名杨锐学号201210410215专业/班级资源环境科学1241一、 研究的背景、目的和意义研究背景：能源作为人类生存和社会发展的基本条件之一，对经济增长和人民生活水平提高都具有极其重要的作用。在亚洲、大洋洲地区的能源消费结构中，矿物燃料占93.5%，其中煤炭占48.3%，石油占37.3%，天然气占7.9%。这种以煤炭为主的能源结构在我国表现的尤为突出，到目前为止，已探明的煤炭储量超过8.11011t，占我国能源组成的70%以上；能源消费方面，75%的发电燃料、75%的工业燃料、80%的居民生活燃料和60%的化工原料都来自煤炭。煤炭作为一种重要资源，被大量用于开发。在开采、加工、利用和运输等过程中都伴随着一系列的环境问题。其中煤矿废水尤为突出，煤矿废水不仅包括酸性矿井水、洗煤废水、还包括露天采场废水和尾矿堆淋滤水。这些废水的主要特点是酸度大，浊度高，固体悬浮物粒度细，颗粒表面带有较强的负电荷，在水体中保持分散状态。由于煤矿废水中固体颗粒界面之间的相互作用，使煤矿废水的成分和性质相当复杂，不仅具有悬浮液的性质，还具有胶体的性质，因此处理起来非常困难。这类废水经沉淀后上清液仍带有大量煤泥等悬浮物，如不经治理加以排放，将会造成严重的地表水和地下污染，给周围环境带来危害，同时由于环境破坏和大量离子的流失，也将给当地社会发展造成经济损失和巨大浪费。其中废水中含有的重金属对环境及人体危害更大，因为重金属具有毒效长期持续，生物不可降解的特点，且可通过食物链作用进入人体，并在人体内累积从而导致各种疾病和机能紊乱，最终对人体健康造成严重影响。因此有效的去除煤矿煤水中的重金属已成为当前的重要任务。研究目的及意义：对于煤矿废水的处理，有很多处理方法会产生二次污染。而本项研究采用的是活性污泥法，活性污泥是由自然选择的、非确定的、混合培养的微生物群、有机物、无机物、无机物胶体和悬浮物组成的结构复杂、肉眼可见的绒絮状微生物共生体，具有很强的吸附和降解能力，并且对环境没有影响。因此，本项研究不仅能了解到活性污泥对金属离子的处理效果，而且也为保护环境贡献了自己的力量。二、 国内外文献综述（可另附页）国外煤矿废水研究现状：目前，在一些开采矿业的国家和地区，矿业生产活动造成的重金属污染越来越受到人们的重视，国外如美国、英国、俄罗斯、意大利、澳大利亚、巴西、印度等，针对煤矿区环境开展了大量研究工作。印度的Prasad B.等对Himalayas地区石灰石矿区的地表水体中重金属含量进行研究，以评价矿业的开采是否对该区内水质产生污染;巴西的Teixeira E.c.等对R5 Baixo Jacui地区的煤矿区中河流底部沉积物中重金属进行研究，评价所选的Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Pb和Zn等元素的可迁移及生物的可利用率，结果表明该区受到了煤矿开采引起的Cu、Fe、Ni、Pb和Zn污染；Dninelli E.等对意大利北部的Vigonzano区的铜矿开采产生的尾矿渣进行研究，发现区内已经产生Cr、Ni、Cu、Co的富积现象，并解释可能是尾渣中几种矿物长期风化带来的；澳大利亚的Clark et.al等对Drake的煤矿区内重金属在环境介质中的分布进行研究，主要是因含重金属的矿渣在矿区内堆放，对水体中Zn、Fe、Cd含量升高有影响，因此对此类矿物中重金属的赋存方式进行了研究，以更有效地管理矿区内环境；Gnandi Kissao等对多哥的KPogame和Hahotoe地区富含Cd地海底沉积底磷钙土开采区周围土壤中重金属底分布进行研究，认为废弃老矿区比废弃新矿区土壤中重金属含量低，这主要是因废矿石底热带交换，对土壤中微量金属分布起了极为重要的作用，这些废岩石对重金属产生了吸附作用。Mascaro和Benvenuti等对煤研石的环境效应及煤研石中重金属的沉积情况进行了水体重金属去除技术研究评价，Benvenuti研究了废弃矿区采矿废弃物引起的重金属污染，Kratochvil对煤及煤歼石元素分析的采样情况进行了探讨，上述研究推动了矿区重金属污染治理的发展，为今后深入研究及其污染防治等奠定了良好的基础。国内煤矿废水研究现状：我国研究重金属污染的学者也较多，主要研究领域集中于煤中重金属含量、污水灌溉引起的土壤一植物中重金属的生物有效性，对某些煤矿区重金属污染也作过一些调查和研究。刘桂建等对山东矿区的煤矸石堆及其东侧的土壤进行采样分析，结论认为距离煤矸石堆越远，土壤中重金属浓度有下降趋势，并认为煤矸石中徽量元素会淋溶渗入煤矸石堆附近土壤中而发生迁移。余永波等矸究了山东省泰安、莱芜、新汶等矿的煤矸石堆附近水体中的微量元素，发现水体中铍、锰、锶、钼、镍、氟等元素的浓度有过高的现象，他认为煤矸石中黄铁矿的氧化会加速其它组分的溶出，从而污染附近的水体。冯启言等对充州煤田矸石中的微量元素研究认为：As，Cr，Hg，Cd，Pb，Cu等超过该区土壤背景值。刘玉荣等对贵州省水城矿区汪家寨煤矿的煤矸石风化土壤含有的重金属的含量、形态及被植物的可利用性作过调研，发现：煤矸石风化后的土壤对镉、铜、铅、锌有一定程度的积累；夏季和冬季土壤中的重金属形态分布有差异：不同植物吸收重金属的量不一样，可食用植物中锌和镉的含量超过国家规定的卫生标准。徐佳全对燃煤中有害元素Cr在水体环境中的迁移转化提出了自己的看法。葛银堂矸究了山西煤矸石中微量元素的含量、分布、来源及赋存状态，通过模拟矸石淋溶试验认为：煤矸石对土壤质量没有明显影响，矸石淋溶液进入地表水或地下水源会对水体造成一定污染。三、研究的主要内容和拟采用的研究方法主要内容：1.采集并培养活性污泥；2.定期测定各项常规指标，以保证污泥性能良好；3.模拟采煤废水，对重金属预先设定三个初始浓度；4.比较活性污泥对不同浓度重金属离子的处理效果。研究方法：培养活性污泥：所用活性污泥直接在污水处理厂曝气池内取样，在实验室进行曝气培养。所用水为实验室自来水，污泥与水的比例为1:4，总体积3L。培养过程中所添加的营养液按BOD5：N:P=100:5:1的比例添加。常规指标的测定：1. 悬浮物（SS）水质悬浮物的测定 重量法GB/T11901-19892. 化学需氧量（COD）重铬酸盐法GB/T11914-19893. 氨氮 纳氏试剂法GB/T7479-19874. 总氮 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法 GB/T11894-19895. 总磷 钼酸铵分光光度法GB/T11893-19896. 溶解氧 电化学探头法GB/T11913-1989通过对添加营养液前后各项常规指标的测定，来决定其所需要的最适营养配比，然后以该营养配比对污泥进行跟踪培养。与此同时，对铁、锰、铬预先设定三个初始浓度以此来模拟含不同浓度重金属的煤炭废水，在添加金属离子之前对污泥水样进行金属含量测定，之后再依次添加不同浓度的金属离子，最后进行测定，通过前后两次的金属离子含量来确定活性污泥处理的效果。重金属的测定方法：1.铬 二苯碳酰二肼分光光度法GB/T7467-19872.铁锰 火焰原子吸收分光光度法GB/T11911-89四、研究进度安排1.第一周至第二周：完成开题答辩，进行所需资料的初步整理；2.第三周至第六周：完成英文文献翻译、文献综述及实验方案；3.第八周至第十一周：完成课题实验内容，整理、总结实验结果；4.第十四周：向指导老师交付毕业论文初稿；5.第十五周：完成毕业论文的写作，并在指导老师的帮助下最终定稿，把论文提交给指导老师和评阅老师；6.第十六周：进行毕业答辩。五、主要参考文献1 赵海霞. 凯里地区煤矿废水污染分析及微生物处理试验研究D.贵州大学,2008. 2 李建华,张超,蔡贝珊. 矿山废水处理技术现状J. 山西建筑,2014,29:160-161.3 郭超,刘怀英,马兆瑞,石林. 煤矿废水处理工艺及应用分析J. 煤炭工程,2015,05:79-82.4 牛瑞芳. 谈煤矿废水污染的综合治理J. 中国新技术新产品,2012,09:206-207.5 刘恢,柴立元,闵小波,王云燕,于霞. 活性污泥处理重金属废水的研究进展J. 工业用水与废水,2004,04:9-11+20.6 刘恢. 改性活性污泥处理含铬废水的研究D.中南大学,2004.7 张文标. 活性污泥生物去除六价铬的初步研究D.同济大学,2008.8 裴斐. 生物制剂法处理含锰废水新工艺研究D.中南大学,2010.9 彭映林. 酸性矿山废水中Zn2+、Fe2+、Mn2+的分离及处理新工艺研究D.中南大学,2010.10 洪凯. 煤矿综合废水处理及回用技术研究D.南昌大学,2013.11 樊玉川. 含锰废水处理研究J. 湖南有色金属,1998,03:36-38.12 Teixeira E. C.,Ortiz L. S,A1vesM. F. C. C,et al. Distribution of selected heavy metals in fluvial sediments of the coat mining region of Baixo Jacui,RS,Brazil,Environmental Geology.2001,41:145-154.13 Dinelli E., Tateo F. Factors controlling heavy-metal dispersion in mining areas: the case of Vigonzano(northern Italy),a Fe-Cu sulfide deposit associated with ophiolitic rocks. Environmental Geology.2001,40:1138-1150.指导教师意见： 指导教师签字: 年 月 日 院（部）领导审核意见： 学院负责人签字： 学院盖章： 年 月 日 课题来源：1.科 (教) 研项目；2.实验；3.生产实习；4.工程实践；5.社会调查；6.其它