校園生活用水規(guī)律、水質(zhì)特點(diǎn)及其回用處理研究

馬顏

【摘要】針對(duì)中職院校生活污水水量大，水質(zhì)好的特點(diǎn)，本論文分析了某中職院校的用水規(guī)律及學(xué)生宿舍區(qū)生活污水的水質(zhì)特點(diǎn)，提出利用活性炭對(duì)生活污水進(jìn)行吸附試驗(yàn)，考查了活性炭投加量對(duì)處理效果的影響。結(jié)果表明，活性炭對(duì)生活污水中色度和濁度的去除效果很好，而對(duì)氨氮和磷酸鹽的去除效果均較差；在對(duì)化學(xué)需氧量（COD）的去除效果較好，COD的去除率可以達(dá)到84%?；钚蕴繉?duì)生活污水中COD去除受初始pH和吸附溫度的而影響，酸性條件和高溫有利于活性炭吸附去除COD。

【關(guān)鍵詞】活性炭；生活污水；中職院校；水質(zhì)特點(diǎn)

【中圖分類號(hào)】X703 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）02-0287-02

一、研究背景

隨著北京市現(xiàn)代化進(jìn)程不斷推進(jìn)，我國(guó)城市的水資源短缺，用水效率偏低，已成為一個(gè)社會(huì)發(fā)展的首要問題。節(jié)水工作勢(shì)在必行，今后北京市的節(jié)水重點(diǎn)是生活用水[1]。北京市的生活用水總量較大的部分包括居民生活用水和北京各大院校的生活用水。中職院校生活用水也在不斷增多，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)非盈利性的機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院、科研及其他行業(yè)年用水量之和占城市公共生活用水量的比重63%[2]。校園人口數(shù)量大、高度集中，學(xué)校用水量大。中職院校產(chǎn)生的廢水主要由教學(xué)區(qū)廢水，學(xué)生宿舍區(qū)生活廢水，以及食堂排放廢水等三大部分組成，這些廢水經(jīng)傳統(tǒng)校園排水系統(tǒng)將所有的校園廢水通管道排入城市管道，進(jìn)入到城市污水處理設(shè)施進(jìn)行處理。日常學(xué)生人均生活用水量為 500-600 L/（人· d），是普通居民生活用水的2倍。生活區(qū)用水時(shí)間集中且產(chǎn)生的生活廢水水質(zhì)較好、水量大、水源回收點(diǎn)相對(duì)集中，便于收集可作為“中水”原水進(jìn)行處理。因而也為整個(gè)校園系統(tǒng)帶來(lái)極大的循環(huán)和再利用空間，使得校園的水資源利用具有其特有的方式和途徑。

過濾吸附技術(shù)是目前生活污水處理應(yīng)用較為廣泛技術(shù)。其中過濾是利用具有微小孔隙材料作為介質(zhì)來(lái)凈化水體，以達(dá)到去除懸浮物并分離雜質(zhì)的目的[3]?；钚蕴浚ˋctivated Carbon，AC）由于其具有比表面積大與良好的吸附性等特點(diǎn)使人們備受重視。如去除水中有機(jī)物、膠體粒子、微生物、余氯、嗅味等?；钚蕴课剿形廴疚镞^程包括離子吸引力、分子作用力（范德華力）及化學(xué)雜和力等的共同作用。

因此，本論文針對(duì)當(dāng)前中職院校用水特點(diǎn)，對(duì)某中職院校學(xué)生宿舍區(qū)生活用水規(guī)律進(jìn)行了研究，分析了生活廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，并提出利用活性炭吸附工藝對(duì)生活廢水進(jìn)行處理，使其達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)，用于校園廁所沖廁用水和綠化用水的目的（圖1）。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施

（一）活性炭吸附試驗(yàn)

本研究擬用粉末活性炭對(duì)生活污水進(jìn)行吸附試驗(yàn)，分別為色度，濁度，氨氮、磷酸鹽、化學(xué)需氧量和LAS。由于本試驗(yàn)主要探究投加量活性炭吸附性能，即采用單因素試驗(yàn)分析法將其余條件恒定（溫度 25 ?C，pH值 6-8），分別投加各類制品活性炭 0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 g 于 300 mL 生活污水中，投加后在HZQ-F160立式全溫振蕩培養(yǎng)箱以 120 r/min 振蕩 40 min，取樣測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。還研究了吸附溫度對(duì)吸附能力的影響，設(shè)定溫度后待溫度達(dá)到設(shè)定溫度并穩(wěn)定后，加入吸附劑進(jìn)行吸附。

（二）分析方法

1.COD測(cè)定

取10.00 mL水樣加入錐形瓶，再加入5.00 mL 重鉻酸鉀溶液和15 mL硫酸-硫酸銀溶液，加4顆玻璃珠，加熱回流2 h。冷卻至室溫，加3滴試亞鐵靈，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.0127 mol/L）滴定。以10.00 mL蒸餾水代替水樣，做空白實(shí)驗(yàn)。

2.NH4+-N的測(cè)定

NH4+-N的測(cè)定采用納氏試劑分光光度法分析，取樣10.00 mL水樣，加入1.00 mL納氏試劑，搖勻，顯色10分鐘，在420 nm處測(cè)定吸光度變化。

3.表面活性劑LAS的測(cè)定

LAS的測(cè)定采用亞甲基藍(lán)分光光度法分析。

4.磷酸鹽的測(cè)定

磷酸鹽的測(cè)定采用鉬酸銨分光光度法分析。

5.色度、濁度和pH值。

色度采用鉑鈷標(biāo)準(zhǔn)比色法測(cè)定，濁度采用HACH 2100Q便攜式濁度儀測(cè)定，pH則采用PHS-3C酸度計(jì)測(cè)定。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

（一）中職院校校園用水的分析

1.生活用水構(gòu)成復(fù)雜

北京市某中職院校有大量住校生，校園已形成一個(gè)微型社會(huì)，其生活用水比較復(fù)雜。校園可分為有教學(xué)區(qū)和宿舍區(qū)，經(jīng)過調(diào)查分析，某中職院校用水比例如表1所示，其中宿舍區(qū)生活用水總量在校園用水量65%以上用水，以沖廁、水房盥洗、浴室、洗衣房為主。

2.用水時(shí)間比較規(guī)律

分別選取2017年3月5日、9日、20日和21日對(duì)該中職院校學(xué)生宿舍區(qū)一天用水量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，四天用水量變化趨勢(shì)相同。用水量較大的時(shí)間集中在早晚洗漱6-7點(diǎn)和晚上8-10點(diǎn)。而晚上10點(diǎn)以后洗漱、洗浴人減少，用水量急劇減少，由此可見，中職院校生活用水時(shí)間集中便于收集和再利用。

（二）活性炭吸附處理生活廢水試驗(yàn)

1.生活污水的水質(zhì)特點(diǎn)

為準(zhǔn)確掌握某中職學(xué)校學(xué)生宿舍區(qū)生活污水的水質(zhì)特點(diǎn)，于2017年3月9日對(duì)污水水質(zhì)進(jìn)行了取樣檢測(cè)，具體水質(zhì)指標(biāo)見表2。

從表2中可以看出，該生活污水色度不高，濁度較高，COD較高，NH4+-N和PO43-也較高。需要進(jìn)行處理才能達(dá)到中水回用的指標(biāo)，處理后的水可應(yīng)用于學(xué)校綠地灌溉、沖廁等方面。

2.活性炭吸附試驗(yàn)

（1）AC投加量對(duì)活性炭吸附生活污水處理效果的影響

首先研究了AC投加量對(duì)AC吸附處理生活污水COD去除影響，從實(shí)驗(yàn)中可以看出隨著AC投加量的增加，COD去除率逐漸增加，投加量增加到為0.8 g后，COD去除增加不明顯，因此為了控制處理成本，選取0.8 g 為AC投加量。從AC投加量對(duì)表面活性劑LAS的去除效能也可以看出，AC可以有效去除生活污水中的LAS，去除率隨AC投加量的增加而提高，0.8 gAC投加量時(shí)LAS的去除率68%。從AC投加量對(duì)表面活性劑濁度和色度的去除效能，AC可以有效去除生活污水中的濁度和色度，去除率隨AC投加量的增加而提高，去除率均達(dá)到95%以上。而AC對(duì)于氨氮和磷酸鹽的去除效率則較低，從實(shí)驗(yàn)可以看出，AC投加量的提高可以增加氨氮和磷酸鹽的去除率，但兩種物質(zhì)的最大去除率分別只有42%和43%，這表明單純活性炭吸附對(duì)于水溶性很好的氨氮和磷酸鹽去除效果較差。在本論文選定的0.8 g AC吸附處理300 mL生活污水后水質(zhì)情況如表3所示。經(jīng)過AC吸附處理后，生活污水中色度和濁度去除明顯，COD下降到34.2 mg O2 L-1。而AC吸附對(duì)于氨氮和磷酸根的去除效果較差，這是由于這兩種離子的水溶性很好，不適合利用吸附方法去除，可以使用生化方法加以去除。endprint

（2）初始pH對(duì)活性炭吸附生活污水處理去除COD效果影響

本論文中還研究了生活污水初始pH對(duì)AC吸附效能的影響，AC投加量是0.8 g，吸附溫度是25 ?C。初始pH對(duì)AC吸附去除生活污水中的COD具有非常大的影響，酸性條件下AC的吸附能力遠(yuǎn)大于堿性條件下的吸附能力，這是由于溶液pH值影響AC的表面基團(tuán)，進(jìn)而影響AC的吸附能力。同時(shí)，溶液酸堿性也會(huì)影響生活污水中污染物的帶電性質(zhì)，如影響表面活性劑的帶電性質(zhì)，這些都會(huì)影響體系的吸附能力。

（3）吸附溫度對(duì)活性炭吸附生活污水處理去除COD效果影響

論文還研究了吸附溫度對(duì)AC吸附去除生活污水中COD的影響，這種研究有利于了解氣溫變化對(duì)AC吸附體系的影響，有利于實(shí)際應(yīng)用中運(yùn)行條件的控制。溫度對(duì)AC吸附效能的影響結(jié)果如圖3所示。從圖中可以看出，溫度對(duì)AC吸附能力具有很大的影響，高溫有利于AC吸附去除COD，而在低溫情況下，AC的吸附能力大大降低，如10 ?C時(shí)COD去除率只有23%。而45 ?C時(shí)COD去除率則達(dá)到了97%，這是由于AC吸附過程是吸熱過程，高溫有利于吸附反應(yīng)的發(fā)生。因此在實(shí)際處理生活污水過程中，利用AC吸附去除污染物過程盡量控制在較高溫度，因此在冬季處理生活污水過程中需要對(duì)吸附裝置進(jìn)行加熱保溫，以期達(dá)到更高的處理效率。

四、結(jié)論

中職院校用水屬于事業(yè)撥款支付方式，學(xué)校師生使用水沒有納入個(gè)人成本核算，對(duì)水價(jià)不了解，用水浪費(fèi)現(xiàn)象比較嚴(yán)重?？梢孕@節(jié)水和開展中水回用的研究具有良好的前景。本論文通過研究中職院校的生活用水分析與利用活性炭吸附處理，取得了以下研究結(jié)果：

1.某中職院校宿舍區(qū)生活用水量較大，且時(shí)間集中，在早上6-7點(diǎn)和晚上8-10點(diǎn)是用水高峰期，生活污水產(chǎn)生時(shí)間集中，其水質(zhì)具有色度不高，濁度較高，COD較高，NH4+-N和PO43-也較高的特點(diǎn)。

2.從本研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，AC吸附處理生活廢水的效果去除色度和濁度最好，COD去除率可以達(dá)到84%，對(duì)于氨氮和磷酸鹽去除效果一般，需要與生化技術(shù)結(jié)合，處理后生活廢水能夠達(dá)到國(guó)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)，完全可以用來(lái)宿舍區(qū)沖廁和校園綠化澆灑等。

3.AC吸附去除生活污水中的COD受初始pH和吸附溫度影響，酸性條件和高溫條件有利于AC吸附去除生活污水中的COD。

參考文獻(xiàn)

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