高锰酸盐复合剂预氧化与生物过滤联用饮用水除污染研究

摘要

近年来，饮用水源受到越来越严重的污染，而水质标准却在不断的提高，常规工艺逐渐暴露其局限性。因此，研发一种经济有效的饮用水除污染技术成为当今水处理界的重大研究课题。
　　本文首先通过小试及生产试验系统的研究了高锰酸盐复合剂预氧化的除污染效能及特性。结果表明，相对常规工艺，高锰酸盐复合剂能够强化对浊度、有机物、铁、锰等指标的去除，其中，对CODMn的去除率为50.7％，提高了14.9%；对Fe2+、Mn2+去除率分别为73.15%、62.24%，分别提高了31.24%、43.36%。
　　然后通过中试动态模型选择了5种滤料对生物过滤作了系统的研究，研究结果表明不同滤料的除污染效能存在较大差别，其中活性炭滤料除污染效能最好，对于进水氨氮在1.6mg/L左右时，生物活性炭对NH4+-N去除率达到94.6%，对CODMn去除率为28.2%。同时考察了进水有机负荷、进水氨氮负荷、空床接触时间（EBCT）、粒径、反冲洗等对生物过滤除污染效能的影响，结果表明进水有机负荷、进水氨氮负荷及EBCT的影响都是由于受到溶解氧(DO)的限制而影响了生物过滤的除污染效能，即溶解氧对生物过滤除污染影响较大，在现有条件下（进水DO为6～7mg/L），最大只能去除1.6mg/L左右的氨氮。
　　在分别对高锰酸盐复合剂预氧化及生物过滤单独工艺除污染效能及特性的研究基础上，通过联合动态试验研究了高锰酸盐复合剂预氧化与生物过滤联用除污染效能及机理。结果表明，高锰酸盐复合剂预氧化增加滤前水的溶解氧和微生物的活性，从而显著改善了生物过滤除污染效率，对于生物活性炭滤柱而言，对CODMn、NH4+-N去除率分别提高了12.6%和12.8%。并用色质联机分析了联用工艺各单元微量有机物的分布情况，结果表明高锰酸盐复合剂预氧化改变了沉后水有机物形态及结构，增强了水中有机物的可生化降解性，从而提高了生物过滤去除有机污染物的效能。
　　采用高锰酸盐复合剂预氧化与生物过滤联用工艺，既能发挥高锰酸盐复合剂本身优异的净水效能，又能强化生物滤池的生物降解作用，对受污染的原水在进行处理时，能够很好的去除饮用水中污染物。高锰酸盐复合剂预氧化与生物过滤联用是去除饮用水中污染物很有应用前景的新工艺。

目录

POLLUTANTS REMOVAL BY COMBINING PERMANGANATE COMPOSITE CHEMICALS PREOXIDATION AND BIOFILTRATION IN DRINKING WATER TREATMENT

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 我国水资源状况

1.2 饮用水水质标准发展

1.2.1 国际上饮用水水质标准的发展

1.2.2 我国饮用水水质标准的发展

1.3 常规饮用水处理工艺及其局限性

1.4 饮用水深度处理技术

1.5 高锰酸盐复合剂预氧化与生物过滤联用技术的提出

1.5.1 高锰酸钾及其复合药剂预氧化技术研究现状

1.5.2 生物过滤的研究现状

1.5.3 本课题的提出

1.6 本课题的主要研究内容

第2章 高锰酸盐复合剂除污染小试试验研究

2.1 引言

2.2 试验材料及方法

2.3 高锰酸盐复合剂除污染效能研究

2.3.1 高锰酸盐复合剂对混凝曲线的影响

2.3.2 高锰酸盐复合剂对浊度去除的影响

2.3.3 高锰酸盐复合剂对CODMn去除影响

2.3.4 高锰酸盐复合剂对UV254去除影响

2.4 高锰酸盐复合剂除污染效能影响因素研究

2.4.1 投加点的影响

2.4.2 预氧化时间的影响

2.4.3 有机物负荷的影响

2.4.4 原水pH值的影响

2.5 高锰酸盐复合剂除污染机理探讨

2.6 本章小结

第3章 高锰酸盐复合剂除污染生产性试验研究

3.1 引言

3.2 试验概况

3.2.1 水厂概况

3.2.2 试验条件

3.2.3 原水水质情况

3.3 高锰酸盐复合剂与高锰酸钾除污染效能对比

3.3.1 对浊度去除

3.3.2 对有机物的去除

3.3.3 残留Mn及其它污染物的去除

3.4 高锰酸盐复合剂对氯化消毒副产物的控制作用

3.5 本章小结

第4章 生物过滤除污染效能与特性研究

4.1 实验装置

4.2 滤料的性能及滤层结构

4.3 检测项目及方法

4.4 生物活性滤池除污染效能研究

4.4.1 生物活性滤池除有机物效能

4.4.2 生物活性滤池除NH4+-N、NO2--N效能

4.5 生物过滤除污染影响因素研究

4.5.1 进水有机负荷的影响

4.5.2 进水NH4+-N负荷的影响

4.5.3 空床接触时间的影响

4.5.4 反冲洗的影响

4.5.5 滤料粒径的影响

4.6 本章小结

第5章 高锰酸盐复合剂预氧化与生物过滤联用除污染试验研究

5.1 前言

5.2 实验方法

5.3 联用工艺除污染效能

5.3.1 滤后水有机物的变化规律

5.3.2 滤后水NH4+-N、NO2--N的变化规律

5.4 色质联机分析高锰酸盐复合剂预氧化对生物过滤的强化作用

5.4.1 实验过程与方法

5.4.2 高锰酸盐复合剂预氧化对沉后水中有机污染物的影响

5.4.3 高锰酸盐复合剂预氧化对炭滤水有机污染物的影响

5.5 高锰酸盐复合剂预氧化与生物过滤联用除污染机理探讨

5.5.1 有机物分子结构的改变对生物滤池的影响

5.5.2 有机物分子量的改变对生物滤池的影响

5.5.3 DO的改变对生物滤池的影响

5.5.4 生物量的改变对生物滤池的影响

5.5.5 浊度的改变对生物滤池的影响

5.6 高锰酸盐复合剂预氧化与生物过滤联用的可行性分析

5.7 本章小结

结论

参考文献

附录

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

攻读学位期间发表的学术论文

致谢