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地下水铁锰钙协同除砷实验研究
作 者: 王小立
导 师: 黄显怀
学 校: 安徽建筑工业学院
专 业: 市政工程
关键词: 地下水 砷去除率 混凝沉淀 预氧化
分类号: TU991.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要
在含砷地下水中,通常有大量的铁、锰、钙离子共存。铁盐与钙盐是常用的混凝剂与沉淀剂,其中的铁离子与钙离子分别具有混凝和沉淀的作用;锰离子的氧化物对砷也有一定的吸附作用。另一方面,铁、锰、钙离子都是水质控制指标,因此,有效地利用含砷地下水中的铁、锰、钙离子,达到协同除砷的目标,是本研究的目的。本研究模拟地下水成分,利用氧化混凝沉淀法,对比在各种条件下铁锰钙离子的除砷效率及其变化。通过对比预氧化过程,混凝剂的投加,铁锰钙离子之间相互作用的研究,以及实际地下水中离子强度的变化带来的影响等,找出各离子的性质,在除砷中的地位以及它们之间的相互影响。通过研究,得出以下结论:预氧化过程是混凝除砷相当重要的步骤,经过了臭氧或高锰酸钾氧化的水样,砷的去除效率都在80%以上,而仅空气曝气的水样,砷的去除率小于50%。铁离子在氧化混凝除砷过程中有双重作用,一方面与砷离子形成砷酸铁沉降,一方面形成氢氧化铁吸附水中的砷离子。水中铁离子的存在极大地提高了氧化混凝除砷的效率。在铁5mg/L时,氧化混凝法对砷的去除率基本上可以达到90%。水体中的钙离子可以促进水中砷离子的沉淀分离。钙铁离子之间相互作用除砷效率更好。锰离子的主要作用是其氧化物的吸附作用,单独的锰离子对混凝除砷有促进作用,当铁锰共存时,锰离子会促进氢氧化铁的形成,但同时可能会降低砷酸铁的形成率,造成混凝除砷效率略有降低。实际地下水中存在有大量的硫酸根和硝酸根等阴离子,这些离子的存在对混凝剂造成了竞争吸附。因而实际地下水中砷的氧化混凝去除率要略低于实验的理论结果。根据实验研究结果,结合水质条件,提出了氧化混凝沉淀法处理方案和在原过滤设备基础上增加预氧化步骤的改进方案,并进行了技术经济比较。由方案比较可以看出,采用传统氧化混凝法除砷比改进的预氧化过滤除砷在前期投资上稍低一点。后一方案后期运营成本较低,且自动化程度高,容易操作,在农村小型饮用水处理上更容易普及,但水质处理效果还需要进一步检验。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-11 第一章 绪论 11-18 1.1 砷 11-14 1.1.1 砷的基本知识 11 1.1.2 砷的性质 11-12 1.1.3 砷的制取 12-13 1.1.4 砷及其化合物的用途和生产 13 1.1.5 砷的危害 13-14 1.2 国内外除砷的主要方法 14-17 1.2.1 混凝沉淀法 14-15 1.2.2 吸附法 15 1.2.3 离子交换法 15 1.2.4 萃取法 15-16 1.2.5 生物法 16 1.2.6 反渗透法 16-17 1.3 论文选题的目的与意义 17-18 第二章 原理与方法 18-22 2.1 氧化混凝沉淀除砷简介 18-20 2.1.1 砷的氧化与氧化剂的选择比较 18-19 2.1.2 混凝剂简介与选择 19-20 2.2 铁锰钙协同除砷原理 20 2.3 砷含量的测定 20 2.3.1 砷含量测定方法 20 2.3.2 二乙基二硫代氨基甲酸银光度法的测定原理 20 2.4 臭氧发生器的原理 20-22 第三章 地下水铁锰钙离子协同除砷研究 22-36 3.1 实验简介 22-23 3.2 实验部分 23-28 3.2.1 铁离子浓度对除砷效率的影响 23-24 3.2.2 锰离子浓度对除砷效率的影响 24-25 3.2.3 铁锰离子共同作用与单铁离子作用对比 25-26 3.2.4 钙离子单独作用与钙锰离子共同作用比较 26 3.2.5 铁钙离子共同作用与单铁离子作用对比 26-27 3.2.6 铁锰钙离子对于除砷作用的相互影响 27-28 3.3 现场试验研究 28-34 3.3.1 高锰酸钾氧化对除砷的作用 28-29 3.3.2 臭氧氧化对除砷的作用 29-31 3.3.3 实验室配水与当地地下水配水处理效果比较 31 3.3.4 聚合铝铁对于砷的去除 31-34 3.4 实验小结 34-36 第四章 含砷地下水处理改造工艺方案设计 36-45 4.1 当地地下水水质、水量及处理要求 36 4.2 现有水处理装置与存在的问题 36-37 4.2.1 现有水处理装置简介 36-37 4.2.2 现有处理装置存在的问题 37 4.3 改造方案及工艺设计 37-41 4.3.1 氧化混凝沉淀法去除水中铁锰砷离子 38-39 4.3.2 工艺改造方案 39-41 4.4 工程投资估算 41-43 4.4.1 土建工程造价估算 41-42 4.4.2 设备及材料价格估算 42 4.4.3 工程投资合计 42-43 4.5 运行成本估算 43-44 4.5.1 方案一运行成本估算 43 4.5.2 方案二运行成本估算 43-44 4.6 方案比较小结 44-45 结论 45-46 参考文献 46-48 致谢 48-49 作者简介及读研期间主要科研成果 49-50
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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 市政工程 > 给水工程(上水道工程) > 净水工程(给水处理)
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