全站搜索
滤料组合方式对接触氧化法处理复合微污染地下水的影响
作者:管理员    发布于:2017-06-07 14:12:19    文字:【】【】【

  基金项目:国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009ZX07424-002-003)复合型微污染地下水是指地下水不仅含有过量的原生质铁锰,同时还含有氨氮、有机物,氨氮和有机物主要来源于地表水受到工农业和生活污水(通常含有有机物、氨氮、无机物等)长期的地表渗流的轻度污染。近年来,由于饮用水中氨氮、有机物的存在给常规的地下水处理技术带来了新的难题,因此,探讨有效的处理工艺对提高水质有重要意义。不同滤料由于成分、性能的差异,对水的净化效果也不同7.笔者选取沸石、硅藻土、陶粒、锰砂4种不同性能滤料构建3个组合滤柱处理含铁、锰、氨氮、有机物的微污染地下水,通过对比试验,探讨各滤料的去除效能。接触氧化过滤工艺对水中铁和氨氮均有较好的去除效果。运行稳定后,锰砂-陶粒、锰砂-硅藻土、锰砂-沸石3种滤料组合方式对复合型微污染地下水的去除效果差别不大。相对而言,锰砂-硅藻土去除铁和有机物的能力略强;锰砂-沸石去除氨氮的能力略强。

  1试验1.1试验用水和腐植酸1.67~2.22mg/L、尿素2.78mg/L、淀粉5.56mg/L,模拟复合型微污染地下水(见表1)。

  表1试验用水水质的质量浓度1.2试验装置试验装置如所示。试验的反应器为有机玻璃柱,滤柱内径为47mm,高为0.7m,各柱滤料高度均为0.5m,在滤柱的侧壁上,在床深50、200、350mm处设置取样口,在滤料上方50mm设溢流口。采用锰砂、硅藻土、沸石、陶粒4种滤1.水箱;2.阀门;3.溢流口;4.取样口;5.集水槽试验装置图Fig.1The 1.3分析指标及方法水质分析项目及方法见表2.表2水质分析指标及分析方法88Table序号指标检测方法仪器邻菲罗啉分光光度法分光光度计高碘酸钾氧化光度法分光光度计水杨酸分光光度法分光光度计酸性高锰酸钾滴定法分光光度计精密pH试纸2试验结果与分析17日,运行188d.其间2012年1月13日到2012年2月15日滤柱停止运行处于浸泡状态。滤速1m/h,pH值5. 5~6.0,其中2012年3月1日至3月24日调节pH值在6.5~7.0. 2.1铁去除效果对比分析试验期间进水总铁平均质量浓度1.973mg/L.总铁去除效果的变化情况如所示,稳定运行后,锰砂-陶粒、锰砂-硅藻土、锰砂-沸石3种组合滤柱对铁的去除效果率很高,并都很稳定,出水总铁平93.62、92.97.锰砂-陶粒、锰砂-硅藻土、锰砂-沸石分别在前5d、前9d、前13d总铁出水达标,5~40d,10~40d、14~40d总铁的出水均超标,出水总铁平均质量浓度分别为67天出水铁质量浓度也同样超标,出水总铁质量浓度分别为0.371mg/L、0.498mg/L、0.575mg/L,67d后,出水铁质量浓度均达到饮用水标准。由于停运浸泡后启动运行时将在滤料表面的大量铁絮体随着水流携带出。80 ~101d,总铁出水质量浓度升高,但出水达标,原因是由于调节pH值,因pH值大于6.0后,Fe2+的氧化速度加快,在滤层表面形成大量的氢氧化铁絮体,完全被滤层截留,由于氢氧化铁絮体体积较小,容易穿透滤层,所以总铁含量有所提高。之后滤层出水的总铁处于稳定。

  总铁去除效果的变化不同种滤料组合,对水中的铁离子均具有不同程度的吸附能力。新滤料在过滤初期,以吸附除铁为主,经过段时间除铁能力逐渐减弱,滤后铁含量有随着进水质量浓度变化有升高的趋势。与此同时在滤料表面开始形成具有催化作用的铁质活性滤膜,但接触氧化除铁能力较小,所以,在形成滤膜过程中,同时具有吸附除铁和接触氧化除铁两种作用,到后期铁质活性滤膜和部分的微生物逐渐成熟,滤层出水的总铁处于稳定。

  2.2锰去除效果对比分析试验期间进水锰平均质量浓度2. 793mg/L.为锰去除效果的变化情况。从可以观察得到,锰砂-陶粒、锰砂-硅藻土、锰砂-沸石三种组合滤柱分别在前7d、4d、d有较好的除锰效果并达到国家生活饮用水卫生标准GB5749-2006(矣0.1mg/L)。不同滤料对锰的吸附能力不同,初期主要以滤料的吸附除锰为主。锰砂-陶粒在8~28d处于缓慢上升趋势并出水超标,29~188d出水几乎随着进水水质的变化而变化,出水锰平均质量浓度为2.495mg/L,平均去除率10.19.锰砂-硅藻土在5 ~9d出水锰上升,10~188d出水锰快速上升至锰接近进水锰质量浓度,出水锰平均质量浓度为2.519mg/L,平均去除率10. 13.锰砂-沸石在8~11d,对锰的去除效果变差逐渐呈上升趋势直至稳定,12~188d出水锰接近进水锰质量浓度的变化,处于不达标状态,出水锰平均质量浓度为2.490mg/L,平均去除率的出水质量浓度下降,运行了13d后停止用NaHC3调节pH值,pH恢复后,锰出水效果下降。因为影响了有机物的出水效果,所以停止pH值的调节。

  在整个试验运行过程中除锰能力差的原因:①腐植酸与铁锰形成络合物是阻碍锰氧化的关键性因素。因水中含有腐植酸,而腐植酸与地下水中铁锰形成络合物,致使其氧化难度加大,特别是锰6-10.②Fe2+等的阻碍作用,同时,水中氨氮、其他有机物等还原性物质的存在对锰的去除也有―定的阻滞作用。Mn2+的氧化还原电位高于Fe2 +,在同样条件下,Mn2+比Fe2+难氧化,尤其在运行初期滤料上没有成熟的Mn2活性成分的催化作用,Mn2+更是难以氧化。即使存在成熟的锰质活性滤膜,当有Fe2+的存在,锰质活性滤膜先吸附水中的Fe2+,后吸附Mn2+.③pH值的影响。Fe2+在水中会水解成Fe(OH)2和H+,因水质偏酸性,使平衡向负方向移动阻碍Fe2+的水解,进而阻碍了Mn2+的氧化。而在调节pH值为偏弱碱条件下,使平衡向正向移动进而降低了Fe2+对Mn2+氧化的影响。从生物除锰的角度分析,pH中性的条件有利于锰细菌对水中阳离子的吸收,因为细菌生活的环境随着酸碱性的改变,细菌表面的电荷也随着改变,会影响对阳离子的吸收,降低生物对这些离子的利用能力,从而影响锰细菌的I砂一粒沾砂-硅藻土锰去除效果的变化removal2.3氨氮去除效果对比分析试验期间进水氨氮平均质量浓度3.083mg/L.为氨氮去除效果的变化情况。从可以看出,锰砂-陶粒在3~62d对氨氮的出水质量浓度几乎随着进水质量浓度变化,出水氨氮质量浓度平~188d出水氨氮效果变好,其中有达标现象但是时间短,不稳定,出水氨氮质量浓度平均值1. 417mg/L,平均去除率为52.83.锰砂-硅藻土在3~74d,对氨氮的出水质量浓度几乎随着进水质量浓度变化,出水氨氮质量浓度平均值2. ~188d,出水氨氮质量浓度逐渐降低,但是都没有达标,出水质量浓度平均值1. 507mg/L,平均去除率50. 26.而锰砂-沸石在1~11d滤层出水氨氮质量浓度有较好的去除效果,出水氨氮质量浓度平均值~74d,出水质量浓度逐渐升高,平均质量浓度1.916mg/L,而在75~188d出水氨氮质量浓度出现好转,呈缓慢下降趋势,出水氨氮平均值1.589mg/L,平均去除率69.99.氨氮去除效果的变化滤料的初期吸附作用。不同滤料的吸附能力不同,可以看出沸石对氨氮的初期去除效果很高,这是因为沸石有较强的离子交换和较强的吸附性能,这一阶段沸石对氨氮的吸附作用占主导地位;在运行一段时间后,在每种滤料表面形成了部分的硝化作用,进而出水氨氮的质量浓度下降,但是由于硝化细菌的附着能力差,所以去除氨氮效果提高比较缓慢。在滤料成熟后,滤料主要为微生物提供栖息场所,硝化细菌附着稳定,因此氨氮出水质量浓度降低,不同滤料对生物提供的附着空间不同,锰砂-沸石相对于锰砂-陶粒、锰砂-硅藻土去除效果略好一些,可能沸石较其他滤料有发达的孔隙结构,能为微生物的附着提供更有利的条件。

  2.4有机物去除效果对比分析试验期间进水有机物平均质量浓度3.23mg/L.为有机物去除效果的变化情况。从可以看出,微污染水经过锰砂-陶粒、锰砂-硅藻土、锰砂-沸石滤柱后,有机物的去除几乎随着进水有机物的变化而变化,平均出水质量浓度分别为2.52mg/L、2.44mg/L、2.71mg/L,去除率分别为21.07、23.26、15.06.同时说明了有机物的去除主要是微生物的作用,有机物能为生长在滤膜表面上的微生物提供碳源和能量,但是进水中的有机物是大分子有机物,而滤料上的微生物发生同化作用和生成胞外分泌物,使滤后水中大分子有机物有所增加,所以有机物的去除效果差3-21.其中在88~i3d因用NaHCO3调节pH值,出现进水大于出水的现象,因NaHC3不仅可以调节pH值,同时也是一种小分子无机碳源,小分子的碳源更容易被微生物利用。

  有机物去除效果的变化接触氧化过滤工艺对复合型微污染地下水中铁和氨氮均有较好的去除效果。对锰和有机物的去除效果略差,水中腐植酸的存在,加大了接触氧化法净化含铁锰地下水的难度,同时因腐植酸分子量大,较难被微生物降解。同时,可能存在滤层厚度及溶解氧不足的问题。因为铁、锰、NH4 -N及有机物的氧化物需溶解氧。

  锰砂-陶粒、锰砂-硅藻土、锰砂-沸石3种滤料组合方式稳定运行后对复合型微污染地下水去除效果差别不大。相对而言,锰砂-硅藻土的去除总铁、有机物能力略强;锰砂-沸石去除氨氮能力略强。

访问统计
51客服