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1、四川農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)論文（設計）開題報告畢業(yè)論文（設計）題目生物慢濾技術(shù)針對不同水質(zhì)的研究選題類型應用基礎(chǔ)型課題來源自選項目學 院水利水電學院專 業(yè)水利水電工程指導教師鄧玉職 稱助教姓 名年 級2011學 號201123531、選題目的、意義及背景我國是一個農(nóng)業(yè)大國，同時又是世界上人口最多的發(fā)展中國家，經(jīng)濟社會發(fā)展水平與世界上發(fā)達國家相比還有較大差距，特別是農(nóng)村比較落后。受自然和經(jīng)濟、社會等條件的制約，農(nóng)村居民飲水困難和飲水安全問題長期存在，加上我國長期的城鄉(xiāng)二元化結(jié)構(gòu)發(fā)展政策，使農(nóng)村供水設施十分薄弱。城市自來水等基礎(chǔ)設施建設由于政府投入力度大，發(fā)展很快；而大多數(shù)農(nóng)村供水設施主要靠村集體和農(nóng)民
2、自建，投入不足，造成農(nóng)村供水以傳統(tǒng)、落后、小型、分散、簡陋的供水設施為主，自來水普及率低。我國是一個多山丘的國家，國土總面積的70%為山丘區(qū)。山丘區(qū)地形復雜，農(nóng)民居住分散，缺乏水源或取水困難。山丘區(qū)的飲水問題具體表現(xiàn)為，南方深山區(qū)取水困難，淺山丘陵區(qū)季節(jié)性缺水嚴重，屬工程性缺水；北方山丘區(qū)不僅取水困難、季節(jié)性缺水嚴重，甚至既找不到地表水也找不到地下水，屬資源性缺水。 受水文地質(zhì)條件以及開礦等人類活動對環(huán)境破壞的影響，沿海區(qū)、低平原區(qū)、湖區(qū)、河套、古河道、洪泛區(qū)、山前洼地、礦區(qū)等易沉積地區(qū)，部分地下水有害礦物成分高，如氟、砷、鐵、錳或含鹽量超標，不宜直接飲用，造成農(nóng)村水質(zhì)性缺水問題嚴重。 隨著工
3、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展、人口的增長，水資源供需矛盾日益突出。超量開采地下水，造成地下水位下降嚴重，地下漏斗不斷出現(xiàn)并擴大。企業(yè)廢污水排放量、農(nóng)藥化肥施用量增大，生活污廢水長期隨意排放，生活垃圾長期隨意堆放，缺乏排水和治污措施，造成水源污染加劇，尤其人口密集的平原區(qū)，人居水環(huán)境不斷惡化，飲用水中微生物、有機物等有害污染物超標嚴重，加劇了農(nóng)村水質(zhì)性缺水問題。 活性炭是目前所有飲用水深度處理技術(shù)應用最廣泛的一類填料?；钚蕴靠山?jīng)濟有效地去除嗅味、色度、氟化有機物及其他人工合成有機物，且生產(chǎn)方便。沸石是一族具有連通孔道，呈架狀構(gòu)造的含水鋁硅酸鹽礦物，目前已經(jīng)在水環(huán)境領(lǐng)域有較廣泛的應用，多用于選擇性吸附去除有機污
4、染物、氨氮、重金屬離子、降低氟含量和消除放射性物質(zhì)，并且給水濾料方面也有了一些運用6。因為吸附的極性選擇趨勢，采用沸石對氟的去除目前研究較少，但有人發(fā)現(xiàn)在臭氧降解DMP的過程中加入高硅沸石有助于提高效率6。 2、國內(nèi)外研究進展國際上對沸石的研究日益深入，據(jù)19771986年美國化學文摘統(tǒng)計，15019篇文摘中，有9115篇沸石應用方面的文章，居非金屬諸多礦種之首。天然沸石作為土壤改良劑及肥料的最初研究，開始于20世紀60年代的日本，日本制成的商品除本國使用之外還出口到我國的臺灣和東南亞各國。美國科學家的研究工作主要是在溫室工作，在農(nóng)作物以及花卉方面獲得較好結(jié)果?，F(xiàn)在，美國學者還就費是降低細菌對
5、NH4+的消化作用、減少NH4+N肥料的瀝濾損失和天然沸石中可交換陽離子的種類對作物生長的影響等諸方面進行深入研究。保加利亞、古巴、意大利、匈牙利、羅馬尼亞、捷克和斯洛伐克等國開展了沸石在農(nóng)業(yè)方面的研究，并肯定了沸石在農(nóng)業(yè)中的應用效果及前景。我國沸石應用于種植業(yè)的研究，開始于1947年冬，20世紀80年代初到90年代初，黑龍江、內(nèi)蒙、浙江、廣西、河北、河南以及沈陽等科研單位和化肥廠進行了大量的沸石肥料的研究。近年來，浙江、山東、安徽、云南、北京等地對以沸石為載體的顆粒肥和專用肥進行了研究。預計未來，沸石在觀賞花卉、蔬菜和果樹種植中的應用，將會日益受到人們的關(guān)注【1】。 近幾年，我國的科技工作者
6、，也疑惑的一批在廢水廢氣處理上具有很高實用價值的研究成果。2001年趙南霞等系統(tǒng)研究了用費時取出應用水低濃度的工藝。結(jié)果表明，其不僅能很好地去除水中微量氨離子，而且還能被有效地重復再生【10】。杭州大學利用沸石成功地研究出BMZ-1型和NZP-4型含雜原子有機廢氣焚燒催化劑系列產(chǎn)品，不僅科技含量高，而且實用性強。國家科委已將“沸石去除水中有機污染物技術(shù)”研究課題列為“九五”攻關(guān)課題。這將對我國水污染的治理和應用水的處理具有重要的研究意義。因此，深入開展有關(guān)沸石在水處理中的應用研究具有廣闊的前景。3、研究方案 3.1研究目的 地方性氟中毒是世界上普遍存在的地方病之一，尤其在主要依賴地下水作為飲用
7、水的農(nóng)村地區(qū)較為常見。世界衛(wèi)生組織1993年度的報告6指出，飲用水中氟的含量為為0.51MG/L是人體必需的，可以預防牙齒和骨骼疾病，但當溶液中氟含量大于1.5時就會對人體有毒含作用，因此降低氟含量就顯得很有必要了。3.2研究內(nèi)容：（1）采集當?shù)馗叻克?，并檢測原水 對采集的高氟量水進行含氟量測定，適用水源主要為山泉水、山溝水、地表水（這些為飲用水的主要來源），然后對這些原水樣本進行檢測，得出原水開始的含氟量。（2）實驗過程 實驗進水采用等量的高氟水，再分別流入活性炭和沸石濾柱。實驗用活性炭為重慶產(chǎn)煤狀柱狀炭，粒徑25 nlln，孔容積I065 cm3g-1，漂浮率2，苯酚吸附值140 mgg
8、-，耐磨強度90，灼燒殘渣815，四氯化碳吸附率60，碘吸附值900 mgg-1；沸石為河南鞏義產(chǎn)天然斜發(fā)沸石，粒徑1O20 mill，比重192 gcm-3，磨損率08，含泥量l，化學成分：Si02 6871，A1203 1314，F(xiàn)e203 1-18，CaO 1722，mgO 0913，K20 154，Na200515。（3）實驗儀器和檢測方法 氟離子檢測方法為：離子選擇電極法（GB7884-87）6，實驗儀器如下表：儀器廠家氟化鑭單晶膜電極江蘇電儀器分析廠PHS-2型酸度計上海第二分析儀器廠78HW-2型恒溫磁力攪拌器杭州儀表電機廠飽和甘汞電極上海電光器件廠PC-506型實驗攪拌機華水新
9、技術(shù)開發(fā)公司SHZ-13型水浴恒溫震蕩器上海躍進醫(yī)療器械廠（4）檢測過濾出水氟含量變化讓原水通過不同濾料慢濾裝置進行過濾（需控制流速），再對過濾后的水取樣分析測出指標。最后把過濾出水和原水進行對比，分析不同濾料的去除效果，通過離子選擇電極法分別測出經(jīng)過活性炭和經(jīng)過沸石后飲用水的氟含量，通過比較，得出沸石和活性炭對水質(zhì)除氟效果的強弱。（水質(zhì)標準參照生活飲用水標準）3.3研究方法（1）本實驗采用控制變量法、正交試驗法和對比法，變量范圍按以上數(shù)據(jù)取用。（2）對實驗數(shù)據(jù)的分析方法采用列表式，計算去除率，用去除率作為去除效果的指標。W=（濾前檢測濃度濾后檢測濃度）/濾前檢測濃度100%（3）對實驗數(shù)據(jù)的
10、統(tǒng)計方法采用折線圖表達，統(tǒng)計隨時間增長去除率的變化。（4）檢測水質(zhì)需要用到以下方法： 水質(zhì)監(jiān)測分析方法項目分析方法檢出限（mg/L）方法來源水溫溫度計法0.1GB13195-91總氮堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法0.05GB/T 11894-89pH玻璃電極法0.1pHGB692086DO碘量法0.2GB7489-87高錳酸鹽指數(shù)酸性高錳酸鉀法0.5GB11892-89氨氮流動注射儀法0.002USEPA350.1揮發(fā)酚4氨基安替比林光度法0.0003HJ503-2009砷原子熒光法0.00009水和廢水監(jiān)測分析方法第四版Hg原子熒光光度法0.00002HJ/T341-2007Pb原子吸收光度
11、法0.01GB747587Cd原子吸收光度法0.001GB747587Cr6+二苯碳酰二肼光度法0.004GB746787糞大腸菌群多管發(fā)酵法-HJ/T347-2007總磷鉬酸銨分光光度法0.01GB/T 11893-89Se原子熒光光度法0.00009水和廢水監(jiān)測分析方法第四版硫酸鹽離子色譜法0.09HJ/T84-2001硝酸鹽離子色譜法0.08HJ/T84-2001氯化物離子色譜法0.02HJ/T84-2001鐵原子吸收分光光度法0.03GB11911-89錳原子吸收分光光度法0.01GB11911-89葉綠素a分光光度法/水和廢水監(jiān)測分析方法第四版3.4技術(shù)路線3.5需解決的關(guān)鍵問題采集
12、不同地區(qū)的地表水如泉水、溪水、山溝水、大腸桿菌超標的地表水和至類微污染水了解不同儀器可檢測的指標和生活飲用水水質(zhì)標準做幾組濾料配比不同的生物慢濾裝置學會使用儀器檢測水質(zhì)3.6可行性分析試驗方法方面，采用控制變量法和對比法來分析出最合適的濾料配比，操作簡單，只需對數(shù)據(jù)進行記錄試驗原料方面，需要取到不同的地表水，可以去水庫，山溝，有小溪的地方進行采集，難度也不大，雨水也容易采集試驗器材方面，制作慢濾裝置的材料很容易準備，檢測水樣本的儀器需要學習如何操作國內(nèi)外已經(jīng)進行過很多試驗研究，有很多文獻和實例可以參考，裝置簡單易操作，制作原料也很充足，導師也給予了大力支持3.7預期成果采集不同地表水進行檢測，
13、得出各項指標制作出幾組生物慢濾裝置，對原水進行過濾，并對濾后出水進行檢測通過對比過濾前后的指標，對生物慢濾裝置進行改進通過多組試驗最終分析出針對不同水質(zhì)的生物慢濾濾料粒徑、濾料裝填高度、濾速。3.8研究進度2014年3月-4月：查閱文獻，收集資料；2014年5月-2015年2月：制做生物慢濾裝置并采集水樣進行慢濾試驗，對水樣本過濾前后進行檢測，并對實驗數(shù)據(jù)進行記錄分析；2015年3月-2015年5月：得出結(jié)果，進行分析，撰寫論文。參考文獻1我國農(nóng)村飲水安全的形式現(xiàn)狀和任務EB/OL. Class_ID=145931&WebID=5225&id=350470. 2 湖北水利.生物慢濾技術(shù)確保農(nóng)村
14、飲水水質(zhì)達標EB/OL 3 劉玲花，周懷東，李文奇.生物慢濾技術(shù)的應用與發(fā)展J.中國農(nóng)村水利水電，2004，（6）：30-334Fox，K.R.Miltner，RJ.,Logsdon，G.S.JDicks，D.L.，and Drolet, L.F.Pilot-plant studies of slow rate filtrationJ.Journal American Water Works Association,1984,76( 12), 62-68.5 M R Collins. Modifications to the slow sand filtration process for i
15、m-proved removals of THM precursorsJ. J Am Water Works Assoc Research Foundation Denver Co,1989.6Lambert,S.D.and Graham,N.J.D.A comparative evaluation of the effectiveness of potable water filtration processesJ .Water SRT-Aqua,1995,44:38-51.7Collins M.R.et.al.Evaluating modifications to slow sand fi
16、ltersJ, Am.Water Works Assoc.，1991，83(9):62-70,8Bellamy,W.D.,Silvennan)G.P.JHendricks,D.W.)and LogsdonsG.S.Removing giardia cysts with slow sand filtration J .Am. Water Works Assoc. 1985,77(2):52-60.9 李麗，王琳，李文露，豆?jié)?生物慢濾對污染物的去除效果研究J. 化學與生物工程.2012，29：76-7810劉玲花，周懷東，王衛(wèi)紅，李文奇. 生物慢濾技術(shù)用于農(nóng)村飲水處理的研究J.安全與環(huán)境學報.2004，4，1:12-17.11劉玲花,周懷東,李文奇.生物慢濾技術(shù)的應用與發(fā)展J.中國農(nóng)村水利水電2004,6:30-33.12李鵬,趙元忠,鄭勇,梁仲鍔,唐小娟. 家用型生物慢濾裝置在窖水處理中的應用J. 甘肅農(nóng)業(yè)大學學報.2012,6:139-145.。9
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