我國村鎮(zhèn)人口占據(jù)全國總?cè)丝诘囊话胍陨?村鎮(zhèn)居民的生活飲用水水源主要來自于地下水,部分地區(qū)地下水中氟、砷離子的污染給人們的身體健康和生命活動造成了巨大的威脅和嚴重的影響。近些年來,水體安全尤其是超標的砷、氟飲用水所引發(fā)的各類疾病的發(fā)病率呈明顯上升的趨勢,食品安全和飲用水安全越來越受到人們的重視。為了解決這一嚴重問題,本實驗采用砂濾、納濾工藝對模擬高砷、氟地下水凈化的可行性進行研究,探究最佳的工藝參數(shù)及其砂濾、納濾除砷、氟的機理。具體研究結果如下:(1)在砂濾對高氟地下水的去除過程中,考察了濾料的填充比例與排布方式、動態(tài)砂濾柱的進樣速度、氟離子的初始濃度、濾柱串聯(lián)、水質(zhì)pH等因素對氟離子去除效果的影響。實驗結果表明分段分層填充的三層濾料的填充方式除氟效率較高,單個濾料的去除效果為錳砂石英砂鐵粉。以填充三層濾料的濾柱裝置,探究對氟離子的去除率,得出在過濾速度為1.2 m/h、原水氟離子濃度為15 mg/L、pH為8.0、兩根濾柱串聯(lián)的工藝條件下氟離子的去除效率可達到97.1%,達到國家飲用水標準。(2)在納濾工藝對氟離子去除的研究中,通過單因素實驗探討了納濾除氟過程中的操作壓力、進水水樣溫度、水樣pH、含氟水樣的進水濃度、共存無機鹽離子及天然有機物等條件對氟離子去除效果的影響。利用響應曲面法優(yōu)化操作壓力、進水水樣溫度、水樣pH三個因素,得出最優(yōu)的工藝參數(shù),即:壓力為0.28 MPa、原水pH為8.5、溫度為22℃,在此條件下當進水水樣氟離子濃度為12 mg/L時,氟離子的去除率可達到94%以上,水質(zhì)條件達到國家飲用水標準。(3)采用納濾工藝依次對As~(3+)和As~(5+)去除的研究中,考察了膜裝置在運行過程中的各項參數(shù),包括:砷的初始濃度、進水pH、膜操作壓力等。結果表明,As~(5+)的去除效率要遠大于As~(3+),堿性條件有利于As~(3+)和As~(5+)的去除,隨pH的升高As~(5+)的去除效率有明顯升高的趨勢,而As~(3+)的去除率升高趨勢相對較緩;As~(3+)的去除率會隨著其濃度的升高而降低,而As~(5+)的去除率會隨著其濃度的升高而升高;壓力由0.1 Mpa增加到0.6 Mpa的過程中,As~(3+)和As~(5+)的去除率均呈現(xiàn)降低的趨勢,其中As~(3+)的去除率下降更明顯。(4)在砂濾對高砷地下水的去除過程中,依次考察了砂濾柱的進樣速度、砷離子的初始濃度、水質(zhì)pH等因素對砷離子去除效果的影響,優(yōu)化砂濾除砷的工藝參數(shù)。結果表明,砂濾對As~(3+)的去除效率整體上高于As~(5+);在過濾速度由0.4 m/h上升到2.0 m/h的過程中,As~(3+)和As~(5+)的下降趨勢基本相同,As~(5+)的去除率由94.9%下降到92.5%,As~(3+)的去除率由96.3%下降到94.3%,二者均下降約2%;在酸性條件下砂濾對As~(3+)和As~(5+)的去除率較低,在中性和弱堿性條件下去除率較高,當pH為8時As~(3+)和As~(5+)的去除率均達到最高,分別為96.2%和94.9%,而在強堿性條件下砷的去除率有所下降;動態(tài)濾柱連續(xù)運行過程中,隨出水總量的增加,砷的出水濃度逐漸升高,在出水總量為4–20 L的范圍內(nèi),As~(3+)的出水濃度增加趨勢較As~(5+)緩慢,當出水總量超過20 L時As~(3+)出水濃度的增加量比As~(5+)明顯。(5)由于砂濾或納濾處理含氟地下水的出水水質(zhì)均能達到國家飲用水標準,而單一工藝對高砷地下水的處理則無法達標,因此采取砂濾-納濾聯(lián)合工藝來處理高砷地下水。相比于單一工藝,砂濾-納濾聯(lián)合工藝對砷的去除更高效。在進水水樣砷濃度為400μg/L時,聯(lián)合工藝可將其濃度降至1 ug/L左右,達到國家飲用水標準。綜上所述,通過工藝參數(shù)的優(yōu)化,采用砂濾或納濾單一工藝可以使氟離子初始濃度為12 mg/L的出水水質(zhì)達到國家飲用水標準。而砂濾-納濾聯(lián)合工藝,在進水水樣砷濃度為400μg/L時,對高砷地下水中砷的去除較為高效。因此,砂濾或納濾砂對高氟地下水的處理具有較高的可行性,砂濾和納濾聯(lián)合工藝是一種切實可行的除砷工藝,為新疆地區(qū)高砷、高氟水域的處理提供了新的解決方法和思路。
【學位單位】：石河子大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TU991.2
【部分圖文】：

.1 研究背景.1.1 新疆地區(qū)地下水氟和砷離子污染概況新疆位居我國西北部，河流湖泊較少，水量小，并且大部分都屬于季節(jié)性河流，海較遠，年降水較少，但是其蒸發(fā)量大，屬于干旱半干旱地區(qū)，水資源不足[1-2]。近來，隨著新疆大量的水利工程的修建，大部分地區(qū)生活用水的問題得到了有效的解決是在新疆部分偏遠農(nóng)村地區(qū)仍有很多居民的生活用水水質(zhì)安全性沒有得到保障。有區(qū)依舊在飲用一些衛(wèi)生不達標的澇壩水、河渠水，甚至是氟超標、砷超標的淺層地[3]。超標的砷氟飲用水所引發(fā)的各類疾病的發(fā)病率呈明顯上升的趨勢，嚴重影響著地區(qū)農(nóng)村居民的身體健康，對新疆地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟發(fā)展造成了一定的影響[4]地下水水質(zhì)數(shù)據(jù)顯示，奎屯地區(qū)飲用水井中砷的含量超過 830 μg/L[5]，遠遠超出飲用水標準（GB5749-2006,10 μg/L）。新疆高砷地下水區(qū)主要分布在準噶爾盆地南緣起艾比湖，東到瑪納斯河東岸的莫索灣[6-7]。相關研究表明圖 1-1，準噶爾盆地南緣水中的砷濃度高于國家飲水標準 10 μg/L 的概率大于 70%[8]。據(jù)估計，準噶爾盆地高山向盆地下部每年釋放約 10.5 噸的砷[9]。

圖 2-1 砂濾裝置示意圖Figure 2-1 Schematic diagram of the sand filter–濾柱出水口 3–溢流槽導水口 4–鐵粉填充區(qū)8–錳砂填充區(qū) 9–水樣進水口 10–濾柱底座 的示意圖，此砂濾柱自行設計一體化多裝置。此濾柱由有機鋼化玻璃材料加工柱高 37 cm,底座厚度 1 cm，直徑為 15 cm，濾柱主體內(nèi)徑 2 cm，壁厚 0.3 cm，高料分別填充 8 cm），進出水導管壁厚 0.2于，填料主體區(qū)域分為三個區(qū)域，自上而下料區(qū)，各個填料區(qū)用濾膜隔開。待處理水樣這樣可以通過調(diào)節(jié)蠕動泵的轉(zhuǎn)速來合理的控區(qū)域的選擇主要考慮到三種濾料的去除效果素：錳砂和石英砂采用的是粒徑為 0.8–1.2

過濾狀態(tài)的穩(wěn)定性，因而將粒徑相對大的濾料放在進水口，即，濾柱的下端。此外，在濾柱各個濾料填充的交界處，沿程分別設置取樣孔，以此來分別檢測水樣中砷、氟離子的剩余濃度。濾柱的底座設置三個呈等邊三角形的小孔作為螺絲孔，以方便濾紙更好的固定在地面上或者臺面上。在濾柱的上方設置防止溢流的儲水槽和導水孔，以保證濾柱可穩(wěn)定持續(xù)的工作。2.1.2 納濾裝置圖
【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2839808