超濾集成工藝處理西北村鎮(zhèn)窖水實驗研究.pdf

1、我國西北地區(qū)干旱少雨,是世界上水資源匱乏最嚴重的地區(qū)之一。盡管集雨窖水在解決廣大農(nóng)民群眾生活和生產(chǎn)用水問題方面,起到了無以取代的作用,已成為西北村鎮(zhèn)地區(qū)人民的主要用水來源和方式,但是窖水水質(zhì)問題逐漸突出,如有機物、氨氮含量高,細菌學指標嚴重超標,濁度偏高,若不經(jīng)過處理,直接危害到西北村鎮(zhèn)地區(qū)人民的健康,已成為制約村鎮(zhèn)經(jīng)濟發(fā)展,人民生活水平進一步提高的重要因素。
　　本研究課題針對西北村鎮(zhèn)集雨窖水的水質(zhì)特點,合理集成了處理西北村鎮(zhèn)窖

2、水的工藝和裝置,即以超濾技術(shù)為核心,集成過氧化氫改性活性炭—超濾凈水工藝設(shè)備。首先實驗研究了活性炭吸附的影響因素,其中包括吸附時間、投加量、pH值以及溫度,接著通過不同改性劑對活性炭進行改性,選擇改性效果最好活性炭裝柱,隨之進行活性炭柱濾速選定。然后對四種不同切割分子量的超濾膜進行死端過濾和錯流過濾,并分析水窖污染物的分子量分布情況。最后檢測整個裝置出水水質(zhì)情況,并考慮裝置的成本和應用前景。
　　在研究活性炭靜態(tài)吸附影響因素實驗中

3、,實驗結(jié)果確定活性炭對西北村鎮(zhèn)窖水中的污染物吸附平衡時間為10h;活性炭的最佳投加量為2.0g/L時,此時原水的氨氮、CODMn和UV254的去除率基本達到最大,分別為25.24％、45.74%和54.74%,并確定活性炭對CODMn的吸附符合Freundlich吸附等溫線模型,等溫式為2.3698qe?0.14Ce;在所調(diào)制的pH范圍內(nèi),當pH=3.39時,CODMn、UV254的去除率達到最大,分別為50%和74.58%,氨氮的去除

4、最佳pH出現(xiàn)在pH=10.02,去除率為18.44%;在實驗選擇的4個溫度值:20℃、30℃、40℃、50℃中,通過實驗結(jié)果比較發(fā)現(xiàn),溫度對活性炭吸附有機物的影響作用不大。
　　選取NaOH、HNO3、HCl、NH3-H2O、KMnO4、H2O2六種改性劑對活性炭進行三因素三水平正交改性實驗,以CODMn作為衡量標準。結(jié)果表明,六種改性劑的最佳改性組合方案濃度分別為40%、4mol/L、4mol/L、12.5%、0.01 mol/

5、L、5%;振蕩時間分別為2h、2h、2h、8h、8h、8h;改性溫度分別為40℃、30℃、30℃、30℃、40℃、40℃。綜合比較6種改性活性炭和未改性活性炭對CODMn、氨氮和UV254的去除效果,最終選定5%的H2O2在40℃條件下振蕩8h的改性活性炭進行后續(xù)實驗研究。
　　活性炭濾速選定實驗中,在選擇的最優(yōu)濾速6m/h的濾速條件下,改性活性炭柱在氨氮、CODMn、UV254和濁度去除率分別是14.37%、51.16%、54.

6、95%和20.17%。
　　經(jīng)窖水有機物分子量分布測定實驗之后,得出:CODMn的78.57%、UV254的68.21%都分布在<6KDa的范圍,由此可知窖水中的有機物分子量大部分分布在<6KDa的范圍。在不同的超濾過濾方式的實驗中,死端過濾方式下,去除效果最好的6K的超濾膜對氨氮、CODMn、UV254和濁度去除率分別為24.05%、21.88%、20.41%和92.17%。錯流過濾方式下,6K的超濾膜對氨氮、CODMn、UV2

7、54和濁度去除率分別為26.46%、22.67%、24.66%和93.23%。兩種操作方式的膜出水水質(zhì)沒有顯著的差別。但是錯流方式下的超濾膜的產(chǎn)水量隨時間的變化較慢,死端過濾的膜通量比錯流過濾方式下降稍快。
　　改性活性炭-50K超濾膜集成超濾工藝對窖水中的污染物有很好的去除效果。經(jīng)該處理工藝之后,窖水中氨氮的總?cè)コ蔬_37.71%;CODMn總?cè)コ蔬_50%,UV254總?cè)コ蔬_到78.65%;濁度的總?cè)コ士蛇_95.32%。出