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《湖南大学》 2005年
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生物过滤去除饮用水中有机物、铁和锰的特性与机理研究

余健  
【摘要】:在充分综述国内外相关文献和大量试验的基础上,比较深入地研究了生物过 滤对饮用水中的有机物、铁和锰的去除特性,初步探讨了其去除机理和去除动力 学。结果表明,生物过滤可有效地去除饮用水中微量有机物和加氯消毒副产物, 当水温为8℃,EBCT为6. 75min时,生物过滤对BDOC的去除率为41. 3-65%, 对AOC的去除率为59. 2-84. 2%;当水温为18-20℃、EBCT为13. 5min时,活性 炭、石英砂双层滤料生物滤柱对三氯甲烷和二氯乙酸的去除率分别达到43%和 95%;湘江微污染源水经混凝、沉淀和活性炭、石英砂双层滤料生物滤柱处理后, BDOC可降至0. 2mg/L以下,AOC可降至50μg/L以下;活性炭、石英砂双层滤料生 物滤柱对溶解性有机物的去除效果与有机物分子量的大小密切相关,当水温为8 ℃,EBCT为6. 75min时,对分子量小于1000和分子量在3000-6000之间的有机 物的去除率分别达到54. 5%和54. 5%,对于分子量在1000-3000范围内的有机物, 只有11. 4%的去除率,对分子量在30000-100000之间的有机物有36. 0%的去除效 果;在滤前水中至少存在69种合成有机物,这些有机物主要为烃类、苯酸脂类、 脂肪酸脂类和酚类等,其分子量在104-562之间,活性炭、石英砂双层滤料生物 滤柱可较大幅度地去除苯酸脂类、脂肪酸脂类和酚类等有机物;在生物滤柱内, 生物膜量随水流方向自上而下逐渐减少,与滤层内TOC浓度沿滤层深度逐渐减少 一致;生物膜在滤料表面以菌胶团形式存在,假单胞菌和芽孢杆菌分别为生物滤 柱内的优势菌属和亚优势菌属;微生物对有机物的去除由生物代谢、二级利用和 生物吸附等多种作用共同完成,其去除效果受滤料介质、空床接触时间、水温、 反冲洗方式以及滤池关闭等多种因素的影响;由活性炭、石英砂组成的双层滤料 生物滤柱对有机物的去除效果比由无烟煤和石英砂等滤料组成的生物滤柱好;加 氯水反冲洗对生物过滤具有明显的负面影响;生物过滤除锰除铁均经历扩散、吸 附和生物氧化(再生)三个阶段,除锰和除铁速率均遵循一级反应动力学,滤层 内二价锰或二价铁离子浓度均与空床接触时间存在倒指数函数关系;当进水pH 值为6. 6、 水温为20℃时,生物氧化除锰的动力学常数K为1. 54min-1,当进水pH 值为5. 8、 水温为28℃时,生物氧化除铁的动力学常数K为0. 98 min-1;生物过滤 除锰对pH值有较强的适应能力,当pH5时,生物滤柱即有很好的除锰效果, 出水含锰量可一直稳定维持在0. 05 mg/L以下,但当pH5时,随着pH的降低, 滤柱出水含锰量急剧上升;当进水不含二价铁离子时,滤柱将失去生物除锰能力, 但当进水亚铁离子含量大于0. 75 mg/L时,又明显干扰生物滤柱对二价锰的去除 效果;氧化还原电位(ORP)与生物过滤除锰存在密切的关系,当滤柱出水ORP 生物过滤去除饮用水中有机物、铁和锰的特性与机理研究 在43Omv一720mv之间变化时,出水含锰量几乎没有变化,只有当ORP大于720mv 以上时,出水含锰量才随着ORP的增加而急剧增加,甚至超过进水含锰量;氧化 还原电位也与滤柱接触氧化除铁存在密切的关系,随着ORP的增加,滤柱出水含 铁量逐渐降低,当ORP在400mv一5 10mv之间时,滤柱具有良好的除铁效果,出 水含铁量小于O.3mg/L;接触氧化除铁滤柱出水含铁量与ORP之间的关系可用倒 指数回归方程表示,应用该回归方程,可以方便地预测和控制滤柱出水含铁量。 关键词:饮用水源;生物过滤;去除特性;去除机理;去除动力学;影响因素 户
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TU991

【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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2 杨文静;武汉市内湖富营养化周年变化规律的监测及初步讨论[D];华中农业大学;2010年
3 孙菲;优势脱氮菌的筛选及工业化应用基础研究[D];安徽工程大学;2010年
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5 郭姣;UCT工艺脱氮除磷运行优化试验与研究[D];郑州大学;2010年
6 李翠云;基于PLC与模糊PID的混凝投药复合控制系统的研究[D];山东农业大学;2010年
7 姜中堂;矿井水Fenton高级氧化除铁除锰效果及影响因素的实验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
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9 许娜;乙炔黑复合修饰电极的制备及其在环境激素分析中的应用[D];湘潭大学;2010年
10 王娜;小球藻氯化形成卤乙酸的过程与影响因素[D];湘潭大学;2010年
【同被引文献】
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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9 任文辉;王宇辉;王政文;宋又群;;生物过滤去除饮用水中有机污染物的试验研究[J];湖南城市学院学报(自然科学版);2007年01期
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6 记者 陈莺;国家重点实验室与企业共建开先河[N];民营经济报;2007年
7 陈文祥 栾建国;完善生态结构 清洁水库水体[N];中国水利报;2005年
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10 本报记者 于丽珊;针灸经络研究的新进展[N];中国中医药报;2007年
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9 阿里哈桑;真空堆载联合预压软土地基加固机理研究[D];河海大学;2005年
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5 张长;生物过滤处理湘江微污染源水的特性研究[D];湖南大学;2004年
6 张杏艳;穴位埋线治疗抗精神病药物氯氮平副作用的机理研究[D];广州中医药大学;2005年
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8 段韬;深基坑土钉、土锚联合支护模型试验及机理研究[D];武汉大学;2005年
9 胡勤;珩磨加工中珩磨油石对珩磨效率的影响及其微观机理研究[D];江南大学;2005年
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