基于水质超标风险的城市污水再生处理工艺条件优化研究

摘要

随着节水型示范城市的建设,污水再生利用工程的大力发展,再生水系统的安全可靠性,特别是水质安全风险成为了再生水利用推广的首要考虑因素。本研究对南方地区 A污水处理厂污水再生利用进行了水质超标风险研究;针对总氮与氨氮的超标风险,并通过小试与生产性试验,采用响应曲面设计对污水再生处理工艺运行条件进行了优化研究,对污水再生利用提供了安全保障。
　　本研究对A污水处理厂污水再生处理工艺单元在最大设计参数值运行下,再生水的水质超标风险进行了评价,在《深圳市再生水、雨水利用水质规范》(SZJG32-2010)要求下,所检出污染物中TN、NH3-N的超标风险最大,分别为22.10％和97.43%。
　　通过小试试验,确定了较优运行条件参数值:氧化沟 PAC(聚合氯化铝)投加量40mg/L、二沉池PAC投加量40mg/L、过滤池PAC投加量30mg/L和接触池中次氯酸钠投加量60mg/L。在此参数变化下进行生产性试验,总氮值为17.3mg/L,与长期运行值18.3mg/L相比,处理效能提高了2.08%;氨氮值为3.55mg/L,与长期运行值5.87mg/L相比,处理效能提高了8.88%。与《深圳市再生水、雨水利用水质规范》中总氮和氨氮的水质要求对比,经过小试试验对条件参数优化后的总氮和氨氮所造成的超标风险不能去除。
　　通过Plackett-Burman部分因子试验设计筛选了影响总氮和氨氮的主要运行条件:混合液回流比、过滤池PAC投加量和接触池中NaClO投加量,对其应用响应曲面试验设计进行了运行条件参数优化,并对相应优化结果进行了验证:总氮模型最优值为17.4mg/L,验证结果为18.8mg/L,误差为8.00%;氨氮模型最优值为0.71mg/L,验证试验的结果为0.85mg/L,与预测值误差为19.72%。与《深圳市再生水、雨水利用水质规范》中总氮和氨氮的水质要求对比,总氮所造成的超标风险通过生产性试验对全流程处理工艺的条件参数优化后并不能去除,氨氮超标风险能够去除。

目录

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.1.1 再生水需求现状

1.1.2 再生水系统风险分析

1.2 再生水研究现状

1.2.1 再生水利用研究现状

1.2.2 再生水水质风险评价研究现状

1.3 响应曲面设计

1.3.1 基本概念

1.3.2 特点

1.3.3 设计流程

1.3.4 应用

1.4 课题来源和研究内容

1.4.1 课题来源

1.4.2 研究内容

第2章 试验材料与研究方法

2.1 工艺流程

2.1.1 污水厂工艺简介

2.1.2 主要构筑物参数

2.1.3 再生水水源及水量

2.2 检测项目及方法

2.3 小试试验研究方法

2.3.1 聚合氯化铝投加量实验

2.3.2 次氯酸钠投加量实验

第3章 再生水水质超标风险

3.1 再生水利用的水质要求

3.2 再生水水质超标风险评价

3.3.1 一般理化指标

3.3.2 金属化合物指标

3.3.3 非金属化合物指标

3.3.4 有机物指标

3.3.5 微生物指标

3.3 本章小结

第4章 污水再生处理工艺主要运行条件的筛选

4.1 运行条件的选择

4.1.1 优化对象

4.1.2 运行状况分析

4.1.3 运行条件选取

4.1.4 条件参数

4.2 条件参数变化对去除总氮与氨氮的影响

4.2.1 氧化沟PAC投加量

4.2.2 二沉池PAC投加量

4.2.3 过滤池PAC投加量

4.2.4 接触池中次氯酸钠投加量

4.3 影响总氮和氨氮去除的主要运行条件筛选

4.3.1 试验设计

4.3.2 影响总氮去除的主要运行条件筛选

4.3.3 影响氨氮去除的主要运行条件筛选

4.4 本章小结

第五章 污水再生处理工艺主要运行条件对 去除总氮和氨氮的优化

5.1 优化试验设计

5.2 主要运行条件对去除总氮的优化

5.2.1 总氮数学模型的建立与修正

5.2.2 混合液回流比，滤池PAC和接触池中NaClO对总氮的交互影响

5.2.3 总氮数学模型的优化结果

5.2.4 总氮数学模型的优化结果验证

5.3 主要运行条件对去除氨氮的优化

5.3.1 氨氮数学模型的建立与修正

5.3.2 混合液回流比，滤池PAC和接触池中NaClO对氨氮的交互影响

5.3.3 氨氮数学模型的优化结果

5.3.4 氨氮数学模型的优化结果验证

5.4 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢