鐵碳微電解法去除飲用水中硝酸鹽的研究.pdf

1、我國(guó)飲用水水源污染情況嚴(yán)重，同時(shí)還面臨著各種突發(fā)性污染的問題。因此，研究開發(fā)應(yīng)對(duì)重大突發(fā)性水污染事件的關(guān)鍵技術(shù)是保障飲用水水質(zhì)安全的重要基礎(chǔ)。針對(duì)面源污染導(dǎo)致的突發(fā)性飲用水水源硝酸鹽濃度過高的問題，現(xiàn)有的供水廠處理工藝均無法去除硝酸鹽，因此選擇鐵碳微電解法作為供水廠的應(yīng)急方案。鐵碳微電解法是利用零價(jià)鐵和活性炭之間的電位差形成大量的微小原電池，通過電子的轉(zhuǎn)移將水體中的硝酸鹽還原去除。所以鐵碳微電解系統(tǒng)可以迅速啟動(dòng)，有效去除水中的硝酸鹽。<

2、br>　　通過單因素試驗(yàn)和連續(xù)流試驗(yàn)，研究微電解法對(duì)硝酸鹽的去除作用，分析其動(dòng)力學(xué)機(jī)理，研究其優(yōu)化條件并進(jìn)行應(yīng)用前景分析，為微電解法在飲用水處理中的實(shí)際應(yīng)用提供技術(shù)支持。研究結(jié)果主要如下:
　　單因素試驗(yàn)是為了探究鐵碳微電解法在中性條件下是否能有效去除硝酸鹽，通過改變鐵碳總量、鐵碳比和反應(yīng)時(shí)間等反應(yīng)條件進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)過程采用實(shí)驗(yàn)室配水，取100ml水樣于250ml錐形瓶中，投加鐵碳混合物進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后將水樣進(jìn)行預(yù)處理然后測(cè)定

3、其硝酸鹽濃度。結(jié)果表明，pH值為中性，鐵碳總量為100g/L，鐵碳質(zhì)量比為7∶3，反應(yīng)時(shí)間為180min的條件下，反應(yīng)系統(tǒng)硝酸鹽去除效果最佳，初始硝酸鹽濃度為30mg/L，出水濃度為11.60mg/L。不同鐵碳總量和不同鐵碳比的反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)速率常數(shù)擬合曲線的相關(guān)性較好，R2＞0.9，基本符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程。
　　連續(xù)流試驗(yàn)是為了進(jìn)一步研究鐵碳微電解法去除硝酸鹽對(duì)實(shí)際應(yīng)用的影響，采用連續(xù)流試驗(yàn)進(jìn)行研究。根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果和硝

4、酸鹽在微電解法下的轉(zhuǎn)化方程式，采用改變進(jìn)水硝酸鹽離子和氫離子比例、鐵碳比和水力停留時(shí)間等反應(yīng)條件進(jìn)行試驗(yàn)。反應(yīng)柱中填滿鐵碳混合物，水樣從上部進(jìn)水，利用自然重力停留一定時(shí)間后從下部出水，然后測(cè)定出水硝酸鹽濃度。結(jié)果表明，鐵碳質(zhì)量比為3∶1，HRT=60min，進(jìn)水NO3-∶H+=1∶5的條件下，反應(yīng)系統(tǒng)硝酸鹽去除效果最佳，初始硝酸鹽濃度為30 mg/L，穩(wěn)定階段出水硝酸鹽平均濃度為2.60 mg/L。
　　在飲用水預(yù)處理的應(yīng)用前景分

5、析。根據(jù)連續(xù)流試驗(yàn)的結(jié)果，鐵碳微電解法能作為應(yīng)急方案對(duì)飲用水進(jìn)行預(yù)處理以防止硝酸鹽濃度超標(biāo)。采用該應(yīng)急方案后，對(duì)供水廠的初期建設(shè)投資費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用和占地面積均有影響。對(duì)不同建設(shè)規(guī)模的供水廠在不同鐵碳比和不同水力停留時(shí)間的條件下進(jìn)行經(jīng)濟(jì)及用地指標(biāo)分析，為實(shí)際應(yīng)用提供參考依據(jù)。分析結(jié)果表明，在水力停留時(shí)間為30min，鐵碳比不同的條件下，初期建設(shè)總費(fèi)用增加幅度約為50萬元/(萬m3/d)，運(yùn)行費(fèi)用增幅為3.6～9.5萬元/(萬m3/d)。在