臭氧和陶瓷膜对饮用水的影响
* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-11-04 3:38:19 * 浏览: 9
水中的颗粒物具有良好的分离能力。膜废水的浊度一般在0.2 NTU以下，在水处理中具有很大的应用潜力。然而，已经证明膜污染和膜处理不能有效地去除具有高机械强度的陶瓷膜。化学稳定性和高热稳定性。陶瓷膜与臭氧直接接触，可有效控制膜结垢。臭氧氧化可降低有机物的分子量并提高其生物降解性，同时控制膜污染。但是，据报道，臭氧氧化可以降低有机物在膜上的去除效果。为了改善膜对有机物的去除，通常在膜处理之前提供预处理过程，例如粉末状活性炭或颗粒状活性炭。预处理过程可以改变水中颗粒物和有机物的发生形式，减少膜的有机物负荷。本文采用臭氧陶瓷膜-BAC与陶瓷膜-BAC的联合工艺对污水进行处理，研究了联合工艺去除浊度，有机物和氨氮的性能。同时，对臭氧污染控制和溶解氧进行了比较。 DO）BAC过滤对去除氨氮的影响为臭氧陶瓷膜BAC工艺在饮用水处理中的应用提供了科学依据。 1材料与方法1.1制备原水以模拟原水，正常河水和污染河水的季节性污染。按一定比例配制氨氮浓度为4.0〜15.0mg / L的原水。相应的TOC浓度为2.5〜5.0mg / L，浊度为6.0〜10.0NTU，水温为25〜28°C。 pH值为7.8〜8.2。 1.2实验设置图1显示了臭氧陶瓷膜BAC处理单元。所使用的陶瓷膜是单通道管状陶瓷膜（PallFiltersystems GmbH，德国）。膜管的内径为7 mm，有效膜管长度为200 mm，平均孔径分布为100 nm。 BAC柱的直径为1.2厘米。活性炭取自小型测试设备，可稳定运行1年。粒径为0.6〜2.0mm，碳填充高度为40cm，空床接触时间为15min，处理水量约为3L / d。 BAC柱测试运行在14d测试后开始。1.3实验方法实验研究了两种组合过程。方法I是臭氧陶瓷膜-BAC，方法II是陶瓷膜-BAC。将原水添加到臭氧接触罐中的臭氧中。臭氧发生器的功率通过碘量法进行调整和校正。在线臭氧检测器（型号Ebara，型号600）可检测臭氧浓度，将其保持在一定浓度，并控制加药时间，使臭氧剂量为2.0 mg / L。在达到预定剂量之后，停止通气。继续接触氧化15分钟。然后采用恒压死端过滤进行过滤，跨膜压差为0.1MPa。膜工艺采用连续分批操作方式，当膜通量降至200L /（m2·h）左右（过滤约1h）时，用相同规格的陶瓷膜清洗以继续过滤。被污染的陶瓷膜直接进行酸碱化学清洗。清洁后，膜通量恢复到初始值。膜流出物进入调节罐，并根据实验需要通过纯氧曝气进行调节。出水的溶解氧浓度应使BAC进水的溶解氧浓度为20〜30mg / L，然后过滤BAC，以检查BAC对氨氮的去除能力。 BAC过程采用连续操作模式。 1.4氨氮，亚硝酸盐，硝酸盐的检测方法使用标准方法[22]进行检测，溶解氧：膜电极法（ThermoOrion3star溶解氧计），TOC：催化燃烧氧化-非分散红外吸收法（ShimadzuTOC-VCPH），UV254 ：紫外吸收分光光度法（752s紫外可见分光光度法），颗粒数：GR-1000AIBR激光颗粒分析仪，浊度：Hach 2100P浊度仪。 2结果与讨论2.1去除混浊的过程图2是过程I和过程II在不同处理阶段的浊度变化。当原水浊度为5.0〜10.4NTU时，工艺I和工艺II的出水浊度均低于0.2NTU，浊度的去除率高于96％，臭氧的添加对去除效果无明显影响。浑浊。颗粒的膜去除机理主要是膜孔的物理保留。实验中使用的陶瓷膜的平均孔径为100 nm，因此可以有效地保留原水中的大部分颗粒物。 BAC处理后膜废水的浊度不明显。变化，浊度稳定在0.1〜0.2NTU.2.2联合工艺去除氨氮图3是通过方法I和方法II去除氨氮的效果。通过臭氧陶瓷膜过滤和分离的陶瓷膜过滤后，仅原水可以去除3.0％。 〜13.5％和3.1％〜8.8％氨氮。因为超滤膜不能有效保留离子化的氨氮。此外，臭氧与氨氮之间的反应相当缓慢[23-24]。因此，臭氧-陶瓷膜过滤和单独的陶瓷膜过滤无法有效去除氨氮。如图3所示，在0〜12d期间，原水氨氮浓度低于5.0mg / L，陶瓷膜后的BAC工艺可以去除膜废水中的1.0〜2.0mg / L氨氮，即与传统的生物活性炭工艺相比。治疗效果相似[25]。如图4所示，在第16天，原水氨氮浓度增加到6.0 mg / L，BAC进水DO浓度调整为20.0〜30.0 mg / L，其出水氨氮浓度小于0.5为了验证工艺中氨氮的去除能力，在第20天将原水中的氨氮浓度提高到13.6〜14.6mg / L。尽管增加了氨氮的去除，但是流出物中氨的浓度也为1.0％。在2.5mg / L.2工艺中，BAC进出水中氨氮和DO的变化规律表明，氨氮的去除需要消耗水中的DO。增加BAC进水的DO浓度可以提高其去除氨氮的能力。气体工艺可以增加原水中的溶解氧浓度[26]，因此可以用于控制膜污染。通过BAC改善氨氮的后续去除对于实际工程具有实际意义。例如，当在硝酸盐到硝酸盐的氧化过程中使用氧气作为电子受体时，氮气与氧气的理论质量比为1：4.57。在实验过程中，工艺一和工艺二中氨氮去除率与耗氧量的质量比分别为1：4.1和1：3.8。耗氧量低于理论值，这可能是因为某些氨氮未完全氧化成硝酸盐。 ，减少溶解氧的消耗[25]。2.3联合工艺中亚硝酸盐和硝酸盐浓度的变化图5显示了工艺I和工艺II中亚硝酸盐的变化。原水中亚硝酸盐的平均浓度为0.4mg / L，方法I和II的膜废水的亚硝酸盐浓度分别为0.3mg / L和0.4mg / L。因此，方法II中单独的陶瓷膜过滤无法有效去除原水中的亚硝酸盐。由于臭氧可以将亚硝酸盐快速氧化为硝酸盐[23-24]，因此工艺一的臭氧陶瓷膜工艺可以去除20％〜50％的亚硝酸盐。 BAC进水的溶解氧增加到20〜30mg / L（17d），过程II亚硝酸盐含量下降到0.1 mg / L以下，而过程I的废水则被浓缩。但是，它继续增加。在第20天，原水氨氮浓度增加到13.5mg / L，工艺I和工艺BACII出水的平均亚硝酸盐浓度分别为4.8mg / L和1.4mg / L。根据两组过程之间的差异，可以推断出臭氧。牛鉴别是两组BAC废水之间亚硝酸盐浓度不同的主要原因。在实验中，氨氮主要通过微生物作用去除，但研究表明2.0mg / L的臭氧剂量可以减少深（160cm）BAC中的微生物数量。 [24]。此外，即使BAC进水中没有臭氧，臭氧氧化也会改变原水的水质特征，并间接影响BAC中的氨氧化细菌[25]。这种作用是在BAC中流入氨氮和DO。浓度增加后浓度更加明显。在实验0〜12d，原水DO的浓度为7.5〜8.5mg / L，两组BAC废水中的亚硝酸盐浓度均低于0.2mg / L。 5.0〜6.0mg / L（13d〜16d），工艺I和工艺BACII中亚硝酸盐的平均浓度分别增加到0.9mg / L和1.3mg / L。实验中0〜12dBAC之间硝酸盐浓度无明显差异。原水中氨氮的浓度增加到5.0〜6.0mg / L，过程BACII废水中的硝酸盐浓度逐渐升高。处理。 I.当进一步增加原水中氨氮的浓度时，工艺25和工艺BACII的流出物中的硝酸盐浓度分别为7.8 mg / L和11.4 mg / L。使用三种形式的氮计算了氮系统的氮平衡，发现过程I是进出过程。水中的总氮浓度分别为8.0 mg / L和7.9 mg / L，过程II分别为7.8 mg / L和8.0 mg / L。统计结果表明，两组进水中的总氮无显着差异（ANOVA，Pgt）。 ，0.1，n = 52）。表示系统中的氮气没有丢失。因此，流程II中的BAC可以将更多的氨氮完全转化为硝酸盐，从另一个角度看，臭氧氧化为原水可能与流程BACI有关。该过程中的微生物具有限制亚硝酸盐向硝酸盐转化的作用。 2.4组合工艺去除TOC和UV254的效率图7显示了组合工艺中每个单元的TOC的变化。用于TOC的陶瓷膜和臭氧陶瓷膜过滤器的去除率分别为14％〜30％和7％〜23％。臭氧会导致废水中TOC浓度略有增加。由于某些有机物质从大分子转变为小分子，因此亲水性增加，并且更易于渗透膜。污水中有机物含量增加。用BAC处理膜废水后，Art I和Process II可以将原水TOC的平均去除率分别提高到49％和51％，并且去除的TOC的绝对值为0.5〜1.9mg / L和分别为0.4〜2.1mg / L。我平均的过程略高于该过程。 ，II，但两者之间没有显着差异。从图7中可以看出，两组BAC去除TOC的分界点为13d。在前两组中，BAC废水的TOC浓度没有显着差异。在高溶解氧阶段之后，过程BACII废水的总有机碳含量低
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