一種新型微生物絮凝劑處理高硬度高礦化度地下水的應(yīng)用研究.pdf

1、水資源缺乏已經(jīng)成為困擾當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最大難題之一。雖然山西擁有豐富的地下水資源，但是位于深層的地下水的礦化度和硬度很高，不能直接作為生產(chǎn)用水或生活用水，必須經(jīng)過處理后方可使用。投加絮凝劑是改善水質(zhì)最常規(guī)也是最實(shí)用的方法，常用來改善水質(zhì)使用的是化學(xué)絮凝劑，化學(xué)絮凝劑然而在應(yīng)用過程中效率高但會(huì)對(duì)水質(zhì)帶來一定的危害。
　　微生物絮凝劑是近年來興起的一種新型絮凝劑，因其具有安全、高效、無毒的特點(diǎn)備受關(guān)注。本論文選擇微生物絮凝劑應(yīng)用于太

2、原市地下水。主要研究內(nèi)容如下：借鑒課題組郭彥涵碩士用啤酒酵母(Sacharomyces cerevisiae)對(duì)地下水絮凝性能的研究，本論文擬采用啤酒酵母絮凝地下地下水，并用海藻酸鈉對(duì)其固定化，探究固定化因素對(duì)啤酒酵母絮凝劑物理性能的影響，最后通過正交實(shí)驗(yàn)，以硬度、礦化度絮凝率為指標(biāo)對(duì)其制作方法進(jìn)行優(yōu)化，以提高其絮凝性能。
　　為了深入了解啤酒酵母絮凝劑的絮凝機(jī)理，本論文對(duì)啤酒酵母絮凝劑在掃描電鏡下觀察了其絮凝反應(yīng)前后的表面結(jié)構(gòu)的

3、變化。根據(jù)啤酒酵母絮凝劑的絮凝特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)室自制絮凝反應(yīng)裝置并進(jìn)行小試實(shí)驗(yàn)，在動(dòng)態(tài)條件下以硬度礦化度絮凝率為指標(biāo)計(jì)算出裝置的運(yùn)行參數(shù)，最后通過穩(wěn)定運(yùn)行來計(jì)算小試能夠處理的水量，為擴(kuò)大中試提供一定的工藝參考。根據(jù)絮凝劑的靜態(tài)實(shí)驗(yàn)和小試實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，在地下水水源地，自建反應(yīng)裝置來進(jìn)行絮凝劑的中試實(shí)驗(yàn)，并對(duì)裝置運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，之后連續(xù)運(yùn)行并計(jì)算每天能夠處理的最終水量。最后，對(duì)絮凝劑中試運(yùn)行的成本進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
　　1.制作微生

4、物啤酒酵母絮凝劑最優(yōu)物理性能區(qū)間為：海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.0％-3.0%、菌體海藻酸鈉質(zhì)量比6%-8%、交聯(lián)時(shí)間為6-10h和氯化鈣濃度2.0%-4.0%。通過正交實(shí)驗(yàn)，以礦化度和硬度絮凝率為指標(biāo)得出制作固定化小球最優(yōu)固定化條件分別為：2%海藻酸鈉濃度、10%菌體包埋比、4%氯化鈣濃度和10h交聯(lián)時(shí)間，此時(shí)絮凝劑對(duì)地下水的硬度礦化度絮凝率分別達(dá)到76.97%和69.77%，地下水礦化度從3109 mg·L-1降到940 mg·L-1，達(dá)到

5、《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93)的Ⅳ類用水標(biāo)準(zhǔn)；硬度從2856 mg·L-1降到658 mg·L-1，接近《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93)的Ⅳ類用水標(biāo)準(zhǔn)。
　　2.掃描電子顯微鏡對(duì)絮凝劑進(jìn)行觀察后發(fā)現(xiàn)，SA啤酒酵母絮凝劑小球表面凹凸不平并有大量凸起，絮凝劑表面附著大量的啤酒酵母。在包埋菌馴化絮凝地下水后發(fā)現(xiàn)，小球表面多出許多孔隙和空洞，其中小球表面附著大量的似菌體代謝產(chǎn)物的絮狀物，疑似菌代謝產(chǎn)物上的活性

6、基團(tuán)與金屬離子絡(luò)合形成絡(luò)合物并附著在小球表面。絮凝劑絮凝速度快，時(shí)間短表明啤酒酵母絮凝劑發(fā)揮絮凝作用很可能是表面吸附或絡(luò)合作用。
　　3.由小試工藝設(shè)計(jì)得出當(dāng)絮凝劑投加量為2g，水利停留時(shí)間（HRT）28min，轉(zhuǎn)速110r/min，反應(yīng)瓶有效儲(chǔ)水體積為1190ml，此時(shí)的出水水質(zhì)最好；計(jì)算出最佳水力停留時(shí)間和絮凝劑投加量后，穩(wěn)定運(yùn)行可以計(jì)算出裝置處理水量30.416L，日理論處理水量為60.832L。
　　4.擴(kuò)大中試實(shí)驗(yàn)