山地农村微污染铁锰水源水的预处理技术研究

摘要

近年来，我国山地农村水源水铁锰超标污染问题日益严重。当水源水中铁锰浓度过高时，会影响甚至危害人们的生产生活。除铁除锰的方法很多，其中药剂氧化法因其高效、快速且彻底的优点而备受关注。本文主要研究山地农村微污染水源水中铁锰的去除，以期为山地农村微污染铁锰水源水的处理提供一定技术参考和理论依据。
　　通过对重庆山地农村几个典型地域的水源地进行调研采样，检测与分析其水质;采用静态烧杯试验，选择次氯酸钠、高锰酸钾和双氧水作为氧化剂处理含铁含锰水，通过单因素试验研究上述三种氧化剂除铁除锰的预氧化工艺，并选择去除效果较佳的氧化剂设计正交试验，确定除铁除锰的最佳工艺;由于铁锰通常共存，因此进一步研究氧化法对铁锰共存水的去除效果;为了更经济有效地去除铁锰，进行了预氧化-超滤组合工艺试验。主要研究结果如下:
　　(1)主要对重庆山地农村几个典型的采样点进行水质调研，选择重庆地区东西南北典型的农村水源地即璧山、涪陵、梁平、綦江进行采样检测。根据调研检测结果，重庆山地农村水源地存在铁锰超标现象，包括Fe2+超标、Mn2+超标及Fe2+、Mn2+均超标。
　　(2)通过预氧化试验，分别去除原水中Fe2+、Mn2+。主要采用次氯酸钠、高锰酸钾和双氧水作为氧化剂去除Fe2+、Mn2+，分别考察氧化剂投加量、溶液pH、预氧化时间、混凝剂(Al2(SO4)3·18H2O)投加量及预氧化温度等因素对Fe2+、Mn2+去除效果的影响。结果表明，上述因素都能影响Fe2+、Mn2+的去除效果，其中溶液pH影响显著。Fe2+的氧化十分高效，Mn2+的氧化不如Fe2+高效。次氯酸钠对铁锰的去除效果最佳，高锰酸钾次之，双氧水预氧化除Fe2+效果良好，但氧化除Mn2+能力有限。
　　(3)选择次氯酸钠作为氧化剂进行正交试验，优选出最佳的除铁、除锰工艺。极差分析结果表明，影响Fe2+、Mn2+去除影响因素的显著性主次顺序都为:溶液pH＞氧化剂投加量＞混凝剂投加量＞预氧化时间。除铁最佳工艺为:原水Fe2+浓度为1mg/L时，在室温下，投加0.9mg/L的次氯酸钠，90mg/L的混凝剂，pH为8.13，预氧化9min后，Fe2+残余浓度为0.056mg/L，去除率达94.4％;除锰最佳工艺为:原水中Mn2+浓度为1.0mg/L，在室温下，投加1.3mg/L的次氯酸钠，90mg/L的混凝剂，pH为9.12，氧化9min后，Mn2+残余浓度为0.073mg/L，去除率达92.7％。经过预氧化处理后，原水中Fe2+、Mn2+均达国家生活饮用水标准。
　　(4)考察预氧化工艺对Fe2+、Mn2+共存水的去除效果，结果表明，原水中Fe2+和Mn2+浓度分别为0.75mg/L和0.25mg/L时，在室温下，次氯酸钠投加量1.05mg/L，pH8.45，预氧化时间9min，混凝剂投加量90mg/L，此时，Fe2+和Mn2+的去除率分别为96.70％和96.10％，总去除率为96.55％，达到国家生活饮用水标准。
　　(5)在不投加任何药剂的情况下，直接超滤对原水中Fe2+、Mn2+的单独去除效果不佳，但对Fe2+、Mn2+共存水有一定的去除效果。将超滤工艺与预氧化工艺组合，比单纯的预氧化工艺有更好的去除效果，Fe2+、Mn2+的去除率分别为100％和97.4％，总去除率为99.35％。预氧化-超滤组合工艺处理铁锰及其共存水，明显加强了除铁的效果，对锰的去除也有一定的提升作用。
　　本研究得到山地农村饮用水超滤集成处理一体化装置开发与示范项目的支持，研究成果具有重要的实用价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1．1 我国水资源现状及存在的问题

1．1．2 重庆山地农村水资源现状及存在的问题

1．2 水源水中铁、锰的来源与危害

1．2．1 含铁锰水源水的来源

1．2．2 水源水中铁、锰的存在形态

1．2．3 含铁锰水源水的危害

1．3 含铁、锰水源水的处理方法

1．3．1 自然氧化法

1．3．2 接触氧化法

1．3．3 生物法

1．3．4 药剂氧化法

1．4 超滤膜技术在处理含铁、锰水源水中的研究与运用

1．4．1 超滤膜技术简介

1．4．2 超滤膜技术在除铁、除锰中的应用

1．5 研究目的和意义

1．6 研究内容及技术路线

1．6．1 研究内容

1．6．2 技术路线

第二章 实验材料与检测方法

2．1 预氧化剂的选择

2．2 实验装置及实验流程

2．2．1 实验药品及仪器

2．2．2 实验装置

2．2．3 实验流程

2．3 铁锰水样的配置

2．3．2 含锰水样的配置

2．3．3 含铁、锰共存水样的配置

2．4 实验检测项目及方法

第三章 预氧化除铁除锰工艺研究

3．1 引言

3．2 重庆山地农村铁锰水调研

3．3 预氧化除铁工艺研究

3．3．1 氧化剂投加量对除铁效果的影响

3．3．2 pH对除铁效果的影响

3．3．3 预氧化时间对除铁效果的影响

3．3．4 混凝剂投加量对除铁效果的影响

3．3．5 预氧化温度对除铁效果的影响

3．3．6 预氧化除铁工艺优选

3．4 预氧化除锰工艺研究

3．4．1 氧化剂投加量对除锰效果的影响

3．4．2 pH对除锰效果的影响

3．4．3 预氧化时间对除锰效果的影响

3．4．4 混凝剂投加量对除锰效果的影响

3．4．5 预氧化温度对除锰效果的影响

3．4．6 预氧化除锰工艺优选

3．5 本章小结

第四章 预处理除铁除锰共存水工艺研究

4．2．1 氧化剂投加量对共存铁锰水去除效果的影响

4．2．2 pH对共存铁锰水去除效果的影响

4．2．3 混凝剂投加量对共存铁锰水去除效果的影响

4．2．4 预氧化除铁锰共存水工艺优选

4．3 预氧化-超滤组合工艺处理含铁锰水工艺研究

4．3．1 组合工艺对含铁水去除效果的影响

4．3．2 组合工艺对含锰水去除效果的影响

4．3．3 组合工艺对铁锰共存水去除效果的影响

4．4 预氧化-超滤组合工艺应用前景分析

4．5 本章小结

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．2 展望与建议

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果