预臭氧-曝气生物活性炭工艺处理微污染原水的中试研究

摘要

饮用水源微污染是目前给水领域研究的热点问题，当前国内外研究和应用较多的是臭氧-活性炭深度处理工艺，但该工艺存在微生物穿透和对氨氮去除效果有限的缺点。本课题研究的预臭氧-曝气生物活性炭工艺是对臭氧-活性炭工艺的改进，其将生物活性炭单元置于水厂常规处理工艺的中间，采用曝气供氧，并将砂滤池后置作为把关，有利于克服臭氧-活性炭工艺的上述缺点，对新建的饮用水厂具有现实指导意义和应用价值。
　　 本文通过试验研究确定了研究工艺的主要运行参数：预臭氧投加量取1．0～1．2mg/L；曝气生物活性炭滤池的气水比，在原水氨氮≤1．0mg/L时可以不曝气，；原水氨氮在1．0～2．0mg/L时采用0．3：1的气水比；当原水氨氮在2．0～3．0mg/L时可采用0．5～1：1的气水比；气水比不宣大于2：1；炭滤池反冲洗采用三段式气水联合反冲洗方式；反冲周期为3～5天；砂滤池前液氯投加量取3．0mg/L。
　　 中试结果表明，炭滤池挂膜初期历时一个半月到两个月左右；稳定运行期炭滤池对氨氮的去除效果显著，在原水氨氮平均值在1．22mg/L的情况下，最终出水均值为0．16mg/L，平均去除率达87．2％；系统对亚硝酸盐氮去除效果优异，预臭氧接触塔后已基本降至0．1mg/L以下。
　　 试验期间原水CODMn和TOC检测均值分别为3．38mg/L，和3．3mg/L，最终出水均值分别为0．85mg/L和1．0mg/L，平均去除率分别为74．2％和70％；其中曝气生物活性炭滤池单元对CODMn和TOC平均去除率分别为47．7％和52．9％，各工艺单元对TOC和CODMn的去除效果具有明显的相关性；炭滤池与常规处理系统相结合对去除不同分子量有机物可形成很好的互补作用，使得中试工艺对有机物的去除效果比较理想。
　　 中试系统后加氯和砂滤池单元可有效防止微生物泄露、去除致病菌，出水未检出水生生物、总大肠菌群和粪大肠菌群；工艺对氨氮、磷、铁、锰等管网细菌再生长限制因子去除良好；最终出水水质全分析表明各项指标完全达到了相关标准的要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 给水水源微污染及常规给水工艺的局限

1.1.1 给水水源微污染现状及主要污染物

1.1.2 常规水处理工艺处理微污染原水的局限性

1.2 臭氧—活性炭工艺处理微污染原水研究现状

1.2.1 臭氧—活性炭工艺的提出及应用

1.2.2 臭氧—活性炭工艺的流程和原理

1.2.3 臭氧—活性炭工艺的影响因素

1.2.4 臭氧—活性炭工艺的局限

1.3 本课题“预臭氧—曝气生物活性炭”工艺的提出

1.4 本课题研究目的与内容

1.4.1 研究目的

1.4.2 研究内容

1.5 本章小结

第二章 中试工艺与实验方法

2.1 中试工艺介绍

2.1.1 水源水质

2.1.2 中试工艺流程

2.1.3 主要试验装置

2.2 试验分析项目与方法

第三章 中试系统主要运行参数的确定

3.1 预臭氧投加量

3.3.1 预臭氧投加量对CODMn的去除影响

3.3.2 预臭氧投加量对亚硝酸盐氮的去除影响

3.3.3 预臭氧投加量对藻类的去除影响

3.2 曝气生物活性炭滤池的气水比

3.3 曝气生物活性炭滤池的反冲洗

3.3.1 确定三段式气水联合反冲洗强度和反冲洗时间

3.3.2 确定反冲洗周期

3.4 砂滤池前液氯的投加量

3.5 本章小结

第四章 中试系统对氨氮的去除效果研究

4.1 氨氮的来源和危害

4.2 中试系统对氨氮的去除效果研究

4.2.1 挂膜阶段

4.2.2 稳定运行阶段

4.3 本章小结

第五章 中试系统对有机物去除效果研究

5.1 高锰酸盐指数(CODMn)

5.2 总有机碳(TOC)

5.3 溶解性有机碳(DOC)

5.3.1 全流程DOC含量变化

5.3.2 不同分子量区间DOC在各单元含量的变化

5.3.3 结论

5.4 本章小结

第六章 水质综合评价

6.1 出水微生物安全性分析

6.1.1 炭滤池及砂滤池水生动物生长情况

6.1.2 出水细菌总数、总大肠菌群及粪大肠菌群

6.1.3 对细菌再生长所需营养物的去除

6.2 水质全分析

6.3 本章小结

结论与建议

1 研究结论

2 建议

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致 谢