改性凹凸棒土處理低溫高色高氨氮水源水研究.pdf

1、本研究依據(jù)新《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)的規(guī)范要求,針對常規(guī)工藝處理北方寒冷地區(qū)低溫高色高氨氮水源水效果不佳的問題,將凹凸棒土改性為一種新型載體絮凝吸附劑與分子篩,從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與物質(zhì)轉(zhuǎn)化等方面探索反應(yīng)機(jī)理,并運(yùn)用表面絡(luò)合-吸附-混凝理論與正交-響應(yīng)面分析法,研究基于改性凹凸棒土的“載體絮凝-高效沉淀-預(yù)涂膜過濾”的脫色脫氨氮水處理工藝集成技術(shù),為保障北方寒冷地區(qū)的飲用水安全提供技術(shù)方案。
　　通過X射線熒光光譜

2、、旋轉(zhuǎn)陽極X射線衍射、傅立葉變換紅外光譜、掃描電子顯微鏡、BET比表面積與孔徑分布等測試方法,研究改性凹凸棒土的微觀結(jié)構(gòu)、礦物特征與形成機(jī)理,分析適于低溫脫色脫氨氮的凹凸棒土的最佳改性方式。結(jié)果表明:殼聚糖改性凹凸棒土(CPA)脫色效果顯著,機(jī)理以靜電吸附、化學(xué)反應(yīng)為主;提純凹凸棒土脫色效果次之;熱、酸改性凹凸棒土不脫色反而增色。堿改性凹凸棒土(4A分子篩)脫NH-N效果顯著,機(jī)理以離子交換為主;熱、酸改性凹凸棒土對NH+4-N去除率低

3、;有機(jī)改性凹凸棒土無法脫NH+4-N。以上分析與結(jié)果對正確理解凹凸棒土的納米效應(yīng)具有重要的理論意義。
　　通過吸附等溫線、吸附動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)等理論,研究低溫狀態(tài)下CPA的吸附脫色性能,以及4A分子篩對共存溶液中NH+4-N、腐殖酸(HA)的吸附性能。結(jié)果表明:CPA對HA的吸附符合Langmuir–Freundlich吸附等溫式,同時(shí)受膜擴(kuò)散和顆粒內(nèi)擴(kuò)散控制,其最大吸附量qe,max為121mg/g。4A分子篩對NH+4-N、HA

4、的吸附均符合Freundlich吸附等溫式,受顆粒內(nèi)擴(kuò)散控制,qe,max分別為61mg/g,21mg/g;對NH+4-N吸附受離子交換、分子色散力、誘導(dǎo)力與靜電吸附影響,當(dāng)HA存在時(shí),NH+4-N的吸附受到抑制;對HA吸附依靠靜電吸附、陽離子橋以及HA與4A分子篩表面鋁鹽的羥基化合物的絡(luò)合作用,NH+4-N存在會(huì)促進(jìn)HA被吸附。CPA和4A分子篩在低溫狀態(tài)下均表現(xiàn)出良好的吸附能力,且具有較強(qiáng)的可再生能力,可循環(huán)使用。以上分析為吸附劑的

5、開發(fā)應(yīng)用提供理論依據(jù),具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。
　　分析了低溫高色水處理效能與混凝機(jī)理,并采用響應(yīng)面分析法設(shè)計(jì)確定“回流污泥-PFA-CPA”強(qiáng)化混凝的最優(yōu)參數(shù)組合。結(jié)果表明:pH值與污泥回流量是影響色度去除率的顯著性因素。HA-顆粒溶液主要與PFA水解產(chǎn)生的絡(luò)合物發(fā)生反應(yīng)。CPA能有效去除溶解性有機(jī)物,并作為“凝核”增大了絮體強(qiáng)度與粒徑以及破碎后絮體的恢復(fù)能力?；亓魑勰嗄艽龠M(jìn)CPA對HA的吸附,改善低溫低濁現(xiàn)象。強(qiáng)化混凝后,出水受色

6、度、溫度影響程度降低。以上分析與結(jié)果為優(yōu)化運(yùn)行與調(diào)試提供了技術(shù)支持。
　　沉淀池與4A分子篩預(yù)涂膜過濾器的出水水質(zhì)變化規(guī)律,探水分析了新型高密度索不同條件下優(yōu)化運(yùn)行控制方式。結(jié)果表明:通過控制污泥回流比,使污泥濃度(SS)在498~900mg/L,可有效降低混凝劑投加量。精確控制排泥量與斜板下泥水界面,能防止“翻池”現(xiàn)象,保證懸浮泥渣面低、底部污泥濃度高。水力負(fù)荷低于50L/h、原水有機(jī)物低于8mg/L時(shí)沉淀出水水質(zhì)無明顯變化。4