【摘要】：水資源是人類生存的重要資源之一。水資源不僅是人類生活的必需品,還在人類物種的演化中起著決定性的作用。地下水常作為飲用水源,但由于自然原因或者人為污染原因,地下水往往需要進(jìn)行處理后才適宜作為飲用水使用。本實驗研究了一種穩(wěn)定浮石曝氣生物濾池(BAF)工藝,結(jié)合NaOCl氧化-錳砂過濾(MSF)技術(shù),工藝單元進(jìn)水流速為294.12 mL/min的條件下,分別處理含鐵和錳,含鐵、錳和氨氮,含鐵、錳和有機(jī)物同的模擬地下水。模擬配水的鐵、錳、氨氮以及腐植酸的進(jìn)水濃度分別在0.3和6.0 mg/L,0.1和3.0 mg/L,0.5和2.0 mg/L,1.0和6.0 mg/L之間。本文分別研究了曝氣生物濾池和錳砂濾柱對不同污染物的去除效果和相互作用,以及NaOCl投加量對污染物的去除效果。結(jié)果表明,當(dāng)原水水質(zhì)分別為Fe~(2+)=1.5 mg/L和Mn~(2+)=0.5mg/L;Fe~(2+)=1.0mg/L、Mn~(2+)=0.3mg/L以及NH_4~+-N=2.0mg/L,Fe~(2+)=1mg/L、Mn~(2+)=0.3mg/L、COD_(Mn)=7.89mg/L和UV254=0.113cm~(-1)時,曝氣生物濾池出水不能滿足國家飲用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)BAF進(jìn)水中只有Fe~(2+)和Mn~(2+)時,Fe~(2+)的高去除率位于BAF反應(yīng)器的底部(0-10cm),而Mn~(2+)的較高的去除效果位于BAF反應(yīng)器的上部。當(dāng)BAF進(jìn)水中同時存在Fe~(2+)、Mn~(2+)和氨氮時,Fe~(2+)和Mn~(2+)的高去除率位于BAF反應(yīng)器的0~40cm,NH_4~+-N的高去除率位于BAF反應(yīng)器的上部。當(dāng)BAF進(jìn)水中同時存在Fe~(2+)、Mn~(2+)和有機(jī)物時,Fe~(2+)的高去除率位于浮石濾柱的下部(0-30cm),而Mn~(2+)和有機(jī)物的高去除率分別位于浮石濾柱的中部和上部。BAF進(jìn)水中氨氮濃度的增加對Mn~(2+)的去除效果的影響大于對Fe~(2+)的去除效果的影響。進(jìn)水中有機(jī)物的增加對鐵、錳、COD_(Mn)和UV254的去除均有影響,亞鐵受到輕微影響,UV254受影響最大,其較低的去除率為19.82%;在p H=7.5時亞鐵的去除是最理想的;總?cè)コ食^80%,氨氮的較高去除率和較低去除率分別為82%和33%,錳的分別為90%和41.93%,COD_(Mn)的分別為51.64%和31.76%。BAF工藝對亞鐵具有良好的去除效果,對錳和氨氮有較好的去除效果,但對COD_(Mn)和UV254的去除率較低。這是因為原水中易生物降解有機(jī)物的濃度很低,是一種貧營養(yǎng)水源,不利于微生物的生長和繁殖。溶解氧(DO)對生物去除污染物有一定的影響,當(dāng)溶解氧不足時,BAF出水氨氮、錳和COD_(Mn)濃度增加,溶解氧沿濾柱由進(jìn)水到出水方向逐漸下降。BAF浮石濾料對濁度去除效果不好,濁度最高去除率僅為55.4%。氧化劑的投加量是去除污染物的關(guān)鍵因素。NaOCl用量的增加提高了污染物的去除率。NaOCl與Mn~(2+)和Fe~(2+)反應(yīng)形成Mn和Fe的氧化物,其覆蓋錳砂材料的表面,使得錳砂濾柱對污染物具有良好的吸收效果。當(dāng)鐵、錳同時存在于原水中時,鐵首先會被去除,之后錳再被除去;當(dāng)鐵、錳和氨氮同時存在于原水中時,鐵首先會被去除,然后錳和氨氮相繼被去除;當(dāng)鐵,錳和有機(jī)物同時存在原水中時,鐵首先會被去除,其次是錳,最后COD_(Mn)和UV254被去除。錳砂濾柱進(jìn)水Fe~(2+)=0.23mg/L,Mn~(2+)=1.57mg/L時,NaOCl投加量達(dá)到5.48mg/L的,就可以完全去除水中的鐵和錳。當(dāng)濾柱進(jìn)水Fe~(2+)=0.12mg/L,Mn~(2+)=0.14mg/L,NH_4~+-N=1.34mg/L時,NaOCl投加量達(dá)到11.0 mg/L,可使錳砂濾柱出水達(dá)標(biāo),此時水中Fe~(2+)和Mn~(2+)的去除率均為100%,而NH_4~+-N的去除率達(dá)到77.61%。當(dāng)進(jìn)水中同時存在Fe~(2+)=0.20mg/L,Mn~(2+)=0.18mg/L,COD_(Mn)=4.08mg/L,UV254=0.083mg/L時,在8.0mg/L的NaOCl投加量下,錳砂濾柱出水達(dá)標(biāo),水中各污染物的去除率分別為74.13%,95.0%,77.78%,31.64%和23.44%。BAF-NaOCl氧化-MSF組合工藝在水質(zhì)凈化方面具有明顯的優(yōu)點,因為它既可以保證良好的水質(zhì),減少消毒副產(chǎn)物的生產(chǎn)還能降低水處理成本,可用于地下水為水源的水處理廠。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X523

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2662015