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长距离输水管道反应器强化去除太湖原水特征污染物研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 无锡供水现状

1.1.2 存在问题

1.2 特征污染物简介

1.2.1 常规指标

1.2.2 微量有机污染物

1.3 长距离输水管道反应器

1.3.1 长距离输水管道反应器原理

1.3.2 长距离输水管道反应器研究进展

1.4 微污染水源水预处理工艺

1.4.1 化学预处理

1.4.2 生物预处理

1.4.3 吸附预处理

1.5 研究目的及意义

1.6 研究内容及技术路线

1.6.1 研究内容

1.6.2 技术路线

第二章 实验设计与方法

2.1 实验装置设计

2.2.1 预臭氧反应器

2.2.2 生物接触氧化反应池

2.2.3 长距离输水管道反应器

2.2 实验器材

2.2.1 实验仪器与设备

2.2.2 实验材料

2.3 分析项目与方法

2.3.1 常规指标分析方法

2.3.2 有机污染物分析方法

第三章 太湖原水及后续工艺过程水质变化调查研究

3.1 取样方案

3.1.1 无锡市供水系统

3.1.2 采样点设置

3.1.3 测量指标

3.2 结果与分析

3.2.1 太湖水源水一年内常规指标变化

3.2.2 原水污染物浓度在各单元的变化

3.3 本章小结

第四章 长距离输水管道反应器强化去除特征污染物

4.1 长距离输水管道反应器的理论研究z

4.1.1 长距离输水管道反应器模型原理

4.1.2 长距离输水管道反应器模型验证

4.2 长距离输水管道反应器生物特性研究

4.2.1 长距离输水管道反应器溶解氧的变化规律

4.2.2 长距离输水管道反应器的生物特性

4.3 长距离输水管道反应器不同停留时间对特征污染物的去除效果

4.3.1 水温<10℃长距离输水管道反应器对特征污染物的去除效果

4.3.2 水温10~20℃长距离输水管道反应器对特征污染物的去除效果

4.4 长距离输水管道反应器强化特性研究

4.4.1 投加次氯酸钠强化去除特征污染物

4.4.2 投加粉末活性炭强化去除特征污染物

4.4.3 长距离输水管道反应器对不同特征污染物的应急工艺

4.5 本章小结

第五章 预处理与长距离输水管道反应器耦合强化去除特征污染

5.1 针对太湖原水水质的组合工艺优选

5.1.1 实验方法

5.1.2 水温<10℃工艺优选实验

5.1.3 水温10~20℃工艺优选实验

5.1.4 水温>20℃工艺优选实验

5.2 太湖水质突发情况应急工艺优选

5.2.1 实验方法

5.2.2 针对高藻水的组合工艺优选

5.2.3 针对高氨氮水的工艺组合优选

5.3 生产应用实践

5.3.1 间歇局部曝气应用于生产

5.3.2 组合工艺应用于生产

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 主要研究结论

6.2 研究展望

致谢

参考文献

作者在硕士期间发表论文情况

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摘要

太湖是无锡、苏州等地重要的饮用水水源地,其水质变化将会影响其覆盖地区的饮用水供应及居民的饮水安全。本文针对太湖原水水质现状,在定期进行水源地及供水工艺中各单元出水的水质调查基础上,分析太湖水源水的污染特征,并开展长距离输水管道反应器净化特征污染物的研究,开发出针对不同太湖原水水质的经济有效的预处理工艺组合。主要结论如下:
  太湖原水中特征污染物有藻类、氨氮、酞酸酯、藻毒素、土臭素、2-MIB等,一年内水温、pH、氨氮、耗氧量、藻类个数、TOC和DOC的变化范围分别为0~30℃、7~9、0~0.25mg/L、4~6mg/L、800~4000万个/L、3~6mg/L和1~4mg/L。沿程工艺对特征污染物的去除均有一定效果,其中长距离输水管道反应器在沿程工艺中发挥不可忽视的作用。
  在水温10~20℃,水力停留时间8.3h时,长距离输水管道反应器对藻类、UV254、氨氮、耗氧量、TOC和DOC的去除率分别为33.3%、7.7%、35.8%、26.0%、25.5%和31.7%。原水在投加1.8mg/L有效氯进入长距离输水管道反应器后,对藻类、UV254、氨氮、耗氧量、TOC和DOC的去除率分别为60.0%、23.9%、68.6%、35.1%、31.7%和41.5%。原水在投加30mg/L粉末活性炭进入长距离输水管道反应器后,对藻类、UV254、氨氮、耗氧量、TOC和DOC的去除率分别为95.3%、33.8%、41.9%、50.5%、72.6%和69.9%。在长距离输水管道反应器中投加氯或粉末活性炭均能强化去除特征污染物。
  针对太湖原水水质,在水温<10℃时,优选预处理工艺为“预臭氧氧化-生物接触氧化-长距离输水管道反应器”,水温>10℃时,优选预处理工艺为“预臭氧氧化-生物接触氧化-(加氯)长距离输水管道反应器”。当原水藻类浓度高于5000万个/L时,优选预处理工艺为“预臭氧氧化-生物接触氧化-(加粉末活性炭)长距离输水管道反应器”;当原水氨氮浓度高于2mg/L时,优选预处理工艺为“预臭氧氧化-生物接触氧化-(加氯)长距离输水管道反应器”。
  鉴于以上结论,于2015年7月20日将预臭氧氧化、生物接触氧化与长距离输水管道反应器耦合工艺应用于生产并试行半个月,生产电耗下降并且加强了特征污染物的去除效果。说明预臭氧氧化、生物接触氧化与长距离输水管道反应器耦合工艺能够应用于生产,节省生产成本,减轻后续运行负担。

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