纳米MgO-活性炭-纳滤膜组合工艺处理水中污染物的研究

摘要

随着饮用水水源污染日益严重,传统的常规工艺已难以满足人们的饮用要求,纳滤膜对多种污染物具有良好的去除效果,被认为是代替传统饮用水处理工艺的最佳选择之一。然而,纳滤膜易受污染,使污染物去除效果降低,限制了其大范围的应用。本研究利用纳米MgO对污染物的高效去除能力,并辅以颗粒活性炭,二者联用作为纳滤膜的预处理工艺,研究该组合工艺处理水中污染物的去除效果。主要研究结果如下。
　　 (1)纳米MgO可去除52％的高锰酸盐指数,60％的UV254,以及>99％的Fe、Mn和细菌。与其他四种纳米金属氧化物相比,纳米MgO对于水体中的有机物、氨氮、重金属和微生物均表现出更强的去除能力。
　　 (2)纳米MgO的使用会引起水体pn升高及粉末随水流出的问题,可通过添加KH2PO4缓冲溶液及加入颗粒活性炭的方法,有效地稳定体系pH值及截留纳米MgO粉末。
　　 (3)仅使用活性炭过滤柱时,UV254和Mn的浓度分别降低了42％和100％,其他污染物没有明显的去除效果；而纳米MgO的使用可使出水减少70％高锰酸盐指数,对UV254、Fe、Mn、浊度、细菌总数等指标几乎可以实现完全去除,但对无机氮离子的去除效果并不理想。此外,试验过程中,纳米MgO的使用虽然会使出水的镁含量升高,但不会造成水中硬度超标。
　　 (4)在经过了纳米MgO和活性炭滤柱两级预处理之后,高锰酸盐指数、氨氮以及细菌总数均有所降低,然而,由于纳米MgO的使用也带来了pH和浊度两项指标升高的问题。之后,经过纳滤膜的处理,所有被测指标均可达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中的规定。此外,“运行1小时-清洗5分钟”的间歇处理方式是本试验纳滤膜组件的合理清洗方式。
　　 (5)根据前述试验中发现的问题,将纳米MgO-活性炭-纳滤工艺进行改进,结果表明,该工艺可以去除85％～90％的高锰酸盐指数和70％～85％的氨氮,浊度、细菌和铁锰均能达到基本去除,出水的pH值始终维持在7.0左右,出水均能达到生活饮用水标准。对此工艺进行成本核算后,模拟微污染水处理的运行成本为1.70元,吨水。