内循环流化床吸附—膜分离地下水除氟工艺中试研究

发布时间：2018-03-19 06:16

  本文选题：吸附　切入点：膜分离　出处：《安徽农业大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：我国大部分地区的地下水普遍存在不同程度的高氟问题,至今仍有大量人口饮用高氟水,而现有的固定床除氟技术存在吸附剂利用效率低、再生周期短、吸附剂易板结、自动化程度低、不易小规模化、除氟成本不透明等问题,因此开发适用于农村地区的新型地下水除氟工艺具有迫切的需要。本文选用活性氧化铝作为吸附剂,通过使用课题组设计的吸附-膜分离一体化装置进行实地地下水除氟中试实验研究,反应器基于内循环流化床形式,通过微滤技术将吸附剂截留,进而得到澄清出水,通过PLC编程分别使用了序批模式和连续-间歇模式运行装置,主要结论如下:通过曲面拟合的方法,模型化了在该原水水质条件下活性氧化铝对氟离子吸附的拟二级动力学系数k与活性氧化铝投加量a、初始氟离子浓度C0的关系以及平衡氟离子浓度ye与投加量a、初始浓度C0的关系。连续流过程中的拟二级动力学系数k并非是一个定值,而是随时间变化的,对于连续流过程,因各个时刻都有原水不断进入使原水氟离子浓度有不断上升的趋势,从而造成动力学系数k不断变化。笔者通过分析得到了连续流过程中动力学系数k和潜在平衡浓度ye,t的计算方式。序批式运行时,通过实验得出最佳反应时间为0.5h,投加量为20g/L;连续-间歇模式运行时,通过计算确定了预反应时间tp定为1h较为合理;通过分析计算得到了静态反应阶段所需时间tq为2h较为合理;通过实验确定了吸附剂的最佳投加量a为20g/L;得到了连续-间歇模式连续产水阶段的HRT为2h时较为适宜。序批和连续-间歇两种运行方式在各自最佳条件下所能处理的含氟水量基本相等,但是连续-间歇运行方式的日均产水量更大,为8.8m3/d,而序批式的日均产水量仅为5.434m3/d;但是序批式运行的处理吨水所需曝气时间更短,为连续-间歇模式的61.4%,即可知,序批式运行的能耗要比连续流方式低。因此,我们可以认为:连续-间歇模式可以提高设备的产产水效率,但是是以增加能耗为代价的。对不同再生次数的饱和活性氧化铝进行试验,发现通过再生方式重复利用活性氧化铝是降低该除氟工艺的药剂成本的一种有效方式;通过以连续-间歇模式不间断连续运行30d来研究装置TMP的变化,结果表明:在长期运行过程中,不进行膜反冲洗和化学清洗的情况下,跨膜压力TMP及其变化速率随累计产水体积的增加逐渐增大;在单个产水周期内,膜污染大部分是可以通过空曝气的方式进行缓解的;通过分别对全过程和单个产水周期内TMP数据的模型拟合发现,对于全过程来说,膜污染是以膜孔堵塞为主的,对于单个产水周期来说,膜污染很可能是由滤饼层为主的。中试装置出水的Al3+含量满足国家规定的0.2mg/L的标准;通过对运行成本分析可知,中试水平下,该工艺的动力费为0.52元/吨,药剂费为0.9元/吨。建立了完全连续流运行方式下的水质预测模型,得到单位重量吸附剂产水能力只有序批运行和连续-间歇式运行产水能力的43%,从侧面说明中试连续-间歇式运行方式的设置是合理的。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU991.2

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本文编号：1633165