PAM联合生物—改性砂对氨氮的强化处理效果研究

摘要

以含微污染物氨氮(NH3-N)的原水为研究对象，采用高分子聚丙烯酰胺（PAM）为助凝剂，自制氧化铁改性石英砂（简称“改性砂”）滤料进行生物自然挂膜，两者联合对1-8mg/L氨氮的强化混凝和强化过滤效果进行研究。在强化过滤阶段，对改性砂、普通石英砂（简称“普通砂”）、普通砂/改性砂混合滤料与生物技术联用的强化过滤性能进行了比较，研究了三者在挂膜初期与稳定运行期间，对浊度、NH3-N、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、CODMn等的去除效果与溶解氧消耗量，以及不同滤层水头损失的变化规律。结果表明:
　　1.强化混凝与强化过滤实验结果
　　(1)烧杯试验:仅投加助凝剂PAM0.03mg/L，对浊度的去除效果最高（达94.5％），对NH3-N的去除率比仅投加PAC时平均提高约3.4％，最高达到19.8％。增大助凝剂投加量，NH3-N去除率反而下降。
　　(2)佛山水业集团移动式应急平台混凝连续性试验:改变原水NH3-N浓度，当PAM投加量为0.03mg/L时，对浊度和NH3-N的去除效果最好。不同NH3-N浓度对浊度的去除率影响较小。加入助凝剂PAM后，NH3-N的去除率比单独投加PAC时提高3％～6％。
　　(3)佛山水业集团移动式应急平台强化过滤试验:
　　①滤前水NH3-N浓度为1～2mg/L时，生物普通砂、生物普通/改性砂组合、生物改性砂对NH3-N的平均去除率分别为72.7％、79.5％、90.4％。生物改性砂对CODMn去除率最高（达58.3％）。改性砂滤料可以使生物更加牢固地附着在其表面，微生物量增多，DO消耗量较高，NH3-N去除效果最好。
　　②滤前水NH3-N浓度为3～4mg/L时:生物改性砂对NH3-N去除率最高达到95.1％（4m/h滤速），生物-普通砂、生物-普通/改性砂组合最高仅为68.3％和76.2％。
　　③滤前水NH3-N浓度为5～6mg/L时:三根滤柱出水均未达标，但生物改性砂滤柱（4m/h滤速）的去除率仍最高（达76.1％）。
　　(4)当原水NH3-N浓度为2.0mg/L、5.0mg/L、8.0mg/L时，PAM联合生物改性砂的去除率分别为92.9％、90.2％、72.5％。NH3-N浓度相同时，PAM联合生物改性砂去除率比其它两种滤料高。
　　2.反冲洗条件优化
　　生物改性砂气-水反冲洗优化参数值:先气冲，q气为7L/(s·m2)，3min;气-水联合反冲，q气2为10L/(s·m2)，q水2为3L/(s·m2)，4min;最后水冲，q水为7 L/(s·m2)，5min。反冲洗周期为72h。反冲洗后，生物改性砂滤料的成熟期为40min。
　　生物改性砂表面结构致密，孔隙丰富，表面形态呈凹凸状，比表面积明显增大。投加PAM后，由于高分子链的作用，生物改性砂滤料表面覆盖着一层薄膜，部分孔隙被填满，与生物膜结合更牢固。生物改性砂具备很强的物理吸附与生物氧化双重作用，过滤性能最优，对NH3-N的去除效果好。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 微污染水源水处理研究现状

1．1．1 微污染水源水的概况

1．1．2 微污染水处理技术研究现状

1．2 氨氮概述

1．2．1 氨氮的危害

1．2．2 含氨氮微污染水处理技术

1．3 混凝理论及研究现状

1．3．1 混凝理论概述

1．3．2 强化混凝技术研究现状

1．4 过滤理论与研究现状

1．4．1 过滤理论概述

1．4．2 强化过滤技术研究现状

1．5 改性滤料

1．5．1 普通滤料概述

1．5．2 改性滤料特性

1．6 选题背景和意义

1．7 研究内容

1．7．1 研究目标

1．7．2 拟解决的关键问题

1．7．3 研究方法

1．7．4 课题特色和创新性

1．8 课题来源

第二章 试验材料设备与方法

2．1 试验材料及设备

2．1．1 试验材料

2．1．2 试验仪器及设备

2．2 指标测定方法

2．3 本章小结

第三章 PAM的助凝特性分析

3．1 试验材料与方法

3．1．1 原水制备

3．1．2 试验材料

3．1．3 试验方法

3．2 仅投加PAC时NH3-N的去除效果

3．3 PAC与PAM联用对微污染NH3-N的处理效果

3．4 本章小结

第四章 PAM联合生物-改性砂过滤对NH3-N的处理效果研究

4．1 试验材料与方法

4．1．1 原水水质

4．1．3 试验方法

4．2 强化混凝阶段的连续性试验研究

4．3 生物-改性砂对NH3-N强化处理效果研究

4．3．1 滤前水进水水质

4．3．2 结果与讨论

4．4 稳定运行期间PAM联合生物改性砂对NH3-N强化处理效果研究

4．5 生物改性砂滤料的表面形态特征

4．6 本章小结

第五章 生物-改性砂反冲洗条件优化试验研究

5．1 反冲洗的机理

5．2 试验材料与方法

5．2．1 原水水质

5．2．2 试验材料

5．2．3 试验方法

5．3 反冲洗条件最佳方案的确定

5．3．1 正交试验因素水平表

5．3．2 正交试验结果与分析

5．3．3 反冲洗周期的确定

5．3．4 最佳反冲洗条件下滤柱过滤效果

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

声明

致谢