麦饭石循环矿化直饮水关键技术研究

作     者：王棉棉 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡勇有;范洪波

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：饮用水 水循环 MFS矿化 直饮水系统 

摘      要：饮用水水质对人体健康至关重要。针对目前市场上净水器出水存在的细菌、亚硝酸盐超标及矿物元素流失等问题,本文创新性地将水循环运动与麦饭石(MFS)矿化技术用于饮用水处理,并构建了水循环+MFS矿化+水质净化的直饮水系统。首先考察了水循环对水质的影响及原理,其次系统性地探讨了MFS循环矿化饮用水的特性及作用机理,并建立了MFS矿化模型,同时考察了MFS在循环矿化条件下对饮用水中三卤甲烷等消毒副产物的净化性能,最后对直饮水系统出水水质进行分析,并估算系统的投资费用及运行成本。得到以下主要结论:(1)水循环可以抑制净水器中50%以上的亚硝酸盐增长量,对有机物的去除率在20%0%,同时抑制微生物的滋生问题。(2)以总溶解性固体量(TDS)为MFS总溶出性能的指标。在固液比为1:4,单次溶出时间3 h,泵功率48 W时,粒径对MFS溶出量及溶出持久性的排序为1-33-55-8 mm,溶出10次后溶出量即会降至初始的1/2。MFS溶出的单因素实验结果表明:MFS溶出TDS的量随固液比的增大而增大;泵功率在48 W时溶出性能最佳;单次连续溶出时TDS随时间呈先增大后稳定再增大的趋势;原水初始pH 6时,溶出性能最佳,而偏酸或偏碱性对溶出性能影响较小;当原水初始硬度较大时对偏硅酸的溶出影响较小,但是会促进Sr的溶出,总体分析认为MFS适宜于不同酸碱度及硬度饮用水的矿化。(3)通过响应面法分析发现影响MFS溶出性能的各因素作用排序大小为固液比溶出次数初始pH,并建立了不同单次溶出时间下的MFS溶出模型,由于在不同单次溶出时间下,实现Sr型或偏硅酸型水质的参数不同,该模型可为不同水质需求条件下的参数选择提供依据。(4)MFS在循环矿化的同时对饮用水中三卤甲烷等消毒副产物具有吸附净化效果,对三卤甲烷中几种污染物的净化效率大小为TCMBDCMDBCM,运行48 h后的净化效率分别达到69%、66%、63%,净化效率随有机物分子质量的增大而降低。(5)直饮水系统选择高士达活性炭材料、热阴极UV紫外杀菌灯,麦饭石固液比1:3,泵功率48 W,单次溶出时间3 h,出水水质可以达到CJ94-2005《饮用净水水质标准》,系统的成本约59010元/套。