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高浓度锰、硬度和硫酸盐的组合去除工艺研究

高浓度锰、硬度和硫酸盐的组合去除工艺研究

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作者：王琪华中科技大学

学位级别：硕士

某锰矿区受污染水体严重影响着矿区居民的生产和生活。现有的常规水处理工艺难以有效处理该水体,使出水达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的要求。针对锰矿区生态安全现状,本论文开展了高含锰水源水的处理技术研究。本论文针对... 详细信息

某锰矿区受污染水体严重影响着矿区居民的生产和生活。现有的常规水处理工艺难以有效处理该水体,使出水达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的要求。针对锰矿区生态安全现状,本论文开展了高含锰水源水的处理技术研究。本论文针对锰矿区现有的锰砂过滤--纳滤--离子交换工艺,采用控制变量法,对影响纳滤膜性能的操作因素进行优化,获得的最佳操作压力、pH值和进水流量分别为0.6MPa、6.5和锰矿区现有工艺中存在的流程复杂、成本较高等问题以及Mn浓度的季节性变化特点,本论文提出了以纳滤为主体,联合其他工艺进行处理的方法。当受污染水体中的Mn浓度不超过30.0 mg/L时,采用纳滤--锰砂过滤组合工艺;当水体中的Mn浓度高于30.0 mg/L时,采用高锰酸钾预氧化--纳滤组合工艺。针对Mn浓度不超过30.0 mg/L的水样,采用纳滤--锰砂过滤组合工艺进行处理。首先,本论文利用响应曲面法对纳滤膜的操作参数进行了优化。结果表明:在操作压力、pH值和温度分别为1.6 MPa、5.0和19.6℃的最优条件下,纳滤产水中Mn浓度可以降低到2.0 mg/L以下。其次,本论文又研究了进水锰浓度、滤速、运行周期和pH值对锰砂除锰的影响。并且对天然锰砂和成熟锰砂进行了静态吸附对比实验,以进一步探究锰离子的去除机理。结果显示:经锰砂过滤装置处理后,水样中Mn浓度达标。由于锰砂吸附除锰的能力有限,对于Mn浓度高于30mg/L的水样,采用高锰酸钾预氧化--纳滤组合工艺进行处理。针对Mn浓度为173.5 mg/L的模拟水样,对KMnO投加当量、预氧化时间、水力条件和pH值等参数进行了优化。预氧化混凝沉淀后的水样进入纳滤系统,当操作压力为0.4 MPa时,产水中各离子浓度均能达到《生活饮用水卫生标准》。本论文采用纳滤--锰砂过滤和高锰酸钾预氧化--纳滤两种组合工艺分别处理Mn浓度不超过和高于30 mg/L的锰矿区受污染水体,结果表明:两种工艺均能有效去除水体中所含的Mn、Ca、Mg、SO和Ni等污染物,使出水满足《生活饮用水卫生标准》。与现场原有的水处理工艺相比,上述两种组合工艺具有处理效果更好、适用的锰浓度范围更广、操作更简便且处理成本更低的优点。

关键词：高含锰水源水纳滤锰砂过滤高锰酸钾

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