集雨窖水的水质保持及净化技术研究

发布时间：2020-06-18 00:07

【摘要】：在我国干旱地区及一些偏远农村地区,存在水源不足或者给水处理基础设施无法普及的问题,居民只能直接取用集雨窖水、井水或者自然水体里的水,这些源水未经处理直接饮用会威胁到居民健康。今年全国两会政府工作任务中明确指出,要加快实施农村饮水安全巩固提升工程,提高农村人口供水保障水平,解决好饮水安全问题。本课题针对农村地区分散式供水体制和贮存窖水水质特点,合理集成了窖水原位消毒、超滤联用活性炭吸附终端处理的净水工艺,并设计了一款适用于农村地区单户使用的实用型净水装置。主要研究内容包括超滤膜的选择和性能研究、不同条件下活性炭吸附性能研究、消毒剂三氯异氰尿酸对窖水作用效果研究、集成工艺的运行效果研究及集成装置的设计。几种超滤膜中,PTFE孔径大,所需操作压力小,纯水通量高,清洗效果好。超滤对浊度和菌落总数的去除效果良好,几种超滤膜的出水浊度都在1 NTU以下,菌落总数最高为29 CFU/mL,但是超滤对有机物和氨氮的去除效果较差。采用活性炭来弥补超滤处理能力的不足,静态实验确定活性炭的最佳投加量为2.0 g/L,吸附平衡时间为12 h,升高温度和降低pH有利于活性炭对窖水中有机物的吸附。在较优滤速为6.07 m/h的条件下运行25 h后,污染物出水浓度值为进水浓度值的80%左右。考虑窖水在长期贮存过程中会发生变质,向窖水中投加缓释消毒剂TCCA,主体水的余氯浓度在反应初期会逐渐上升,3 h左右达到最大值后开始衰减,衰减过程符合一级反应动力学,衰减系数随氯投加量的减少、反应物含量的增多、pH的降低和温度的升高而增大。加氯后微生物数量相较于原水大幅减少,氯投加量越高、pH越低、反应温度越高、氨氮含量越少,消毒效果越好。一次加氯2.5mg/L,30天后自由余氯依然在0.05 mg/L以上,有效抑制了窖水中微生物的繁殖。集成工艺可以长期有效保持窖水等人工集水不变质,出水水质稳定。据此设计的集成装置经济实用、操作管理简单、适用场景多,可以有效解决农村地区“人饮安全”问题,具有较为广阔的应用市场和前景。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU991.2;S277.7
【图文】：

超滤膜,工作原理图

但是投资费用高，而且易破碎，目前尚未得到大规模商业化应用。中清洗方便和机械强度高等优点，成为国内超滤设备应用较多的膜结构超滤膜的工作原理滤膜的工作示意如图 1-1 所示，在外加压力的推动下，原液中的溶剂以质会通过超滤膜膜孔，而一些大分子量物质就会被膜孔截留下来，从而的目的。超滤膜能去除水中几乎全部胶体物质、微生物和部分大颗粒有般认为，超滤膜对溶质的分离机理有 3 种形式[51]:① 膜孔的筛分截留，粒子在通过超滤膜时会被截留下来，是超滤膜的主要作用方式；②膜表吸附作用，超滤膜表面的化学特性，比如静电作用，会吸附一些溶质粒；③孔口处的架桥截留。后两种作用方式解释了超滤膜对小于膜孔径颗。

超滤膜,实物,组件,最小刻度

图 3-1 超滤膜组件实物图超滤装置滤实验装置由空压机（OTS-750，额定输出压力 0.7 MPa）、气压R2000，最小刻度 0.02MPa）、气水罐（最大承受压力 0.7MPa）、膜组件程为 0.32 MPa，最小刻度 0.01 MPa）和电子天平（500 g，最小刻度分组成，实验装置如图 3-2 所示。需要处理的水置于气水罐中，旋紧螺纹盖子。连接好实验装置，打开空压调节阀至所需要的压力，将处理水从气水罐下部加压至膜组件中，开通过电子天平记录过滤水量，同时用秒表记录过滤时间。膜组件前的压确的显示进水端压力。

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