含藻水源水生物预处理水质净化技术研究

摘要

富营养化水源水中的藻类代谢产物、微量有机污染物等在常规制水工艺中难以被有效去除，严重影响饮用水水质。生物接触氧化技术作为饮用水的预处理技术之一，直接利用富集于填料上的各类微生物，氧化分解原水中的污染物，净化水质，具有处理效率高，安全可靠等优点。本论文以太湖富营养化含藻水源水为处理对象，选择三种填料，构建阶式与完全混合生物接触氧化反应器，对其水质净化性能与机理进行了系统的研究，通过试验得到了以下主要结论： 采用弹性立体填料的反应器对污染物的去除效率低于其余两种反应器。悬浮球填料反应器对原水中的藻类等悬浮物截留效果良好，组合填料反应器能有效去除原水中的氨氮及DOC、BDOC等溶解性有机物。具有推流流态的阶式反应器净水效果明显优于完全混合反应器，其生物膜生物量小于完全混合反应器，而生物活性高于完全混合反应器；阶式反应器的三阶中，阶一的生物量与生物活性均高于阶二与阶三。 常规工艺对原水中氨氮、亚氮、小分子有机物以及藻毒素等去除效果较差，混凝沉淀会造成胞内藻毒素溶出。生物预处理可以有效强化常规工艺处理效果，提高工艺对氨氮及亚氮的去除率，有效去除小分子溶解性有机物、微小藻类及藻毒素，对藻毒素的去除率可达到65％～80％。颗粒粒径分布及分子量分布研究表明，生物预处理能够有效去除原水中的微小粒径颗粒物，同时增加大粒径颗粒物数量，改善后续混凝沉淀或混凝气浮效果，可分解原水中大分子有机物为小分子有机物，并有效去除小分子有机物。 太湖南泉水源地水体中阿特拉沣含量较低，为136．5ng／L；三种邻苯二甲酸酯类物质DMP、DEHP、DnBP含量分别为5．61μg／L、3．13μg／L、2．40μg／L；PAHs总量为21．51μg/L，远高于生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）》中关于PAHs总量<2．0μg/L的规定；三氯甲烷前体物含量高达88．8μg/L，而四氯化碳前体物含量为0．65μg／L，表明太湖南泉水体已受到多环芳烃及三氯甲烷前体物的严重污染。阶式生物接触氧化反应器对阿特拉津、DMP、DEHP、DnBP、三氯甲烷前体物去除效果良好，去除率分别为57．5％、78．6％、52．3％、85．3％、55．7％；而对PAHs总量、四氯化碳前体物去除率较低。当HRT为2h时，生物预处理对大多数有机物去除效果较好，过短的水力停留时间（HRT）不利于污染物去除。 本文研究表明生物预处理能显著强化常规工艺净水效果，有效去除氨氮、藻类、藻毒素及微量有机污染物，阶式生物接触氧化反应器适宜用于富营养化含藻水源水的预处理。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 我国湖泊富营养化现状

1.1.2 湖泊富营养化的危害

1.1.3 藻类代谢产物性质及其危害

1.1.4 富营养化水源水中微量有机物污染现状及危害

1.1.5 微污染富营养化原水处理工艺研究进展

1.2 研究目的与意义

1.2.1 本课题的提出

1.2.2 研究目的与意义

1.3 研究内容与技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

第二章 试验装置与试验方法

2.1 实验用水

2.2 试验装置

2.3 分析方法

2.3.1 常规水质指标分析方法

2.3.2 藻毒素分析方法及步骤

2.3.3 有机物分析方法及步骤

2.3.4 生物量、生物活性测定方法及步骤

第三章 生物预处理反应器挂膜及反应器比较研究

3.1 生物接触氧化反应器挂膜培养

3.2 不同填料对比研究

3.3 不同反应器形式对比研究

3.3.1 不同反应器对氨氮、亚氮去除效果比较

3.3.2 不同反应器对有机物去除效果比较

3.3.3 不同反应器对Chl—α及微囊藻毒素MC—LR去除效果比较

3.3.4 不同反应器对BDOC去除效果比较

3.3.5 不同反应器生物膜特性研究

3.3.6 不同反应器生物膜上微型动物观察

3.4 本章小结

第四章 生物预处理对后续常规工艺影响研究

4.1 工艺流程及试验方法

4.1.1 工艺流程

4.1.2 试验方法

4.2 试验结果与分析

4.2.1 生物预处理对常规水质指标的影响

4.2.2 对有机物的影响

4.2.3 生物预处理对藻类、chl—α、藻毒素的影响

4.2.4 生物预处理对常规工艺影响机理研究

4.3 本章小结

第五章 生物预处理对微量有机污染物的去除研究

5.1 前言

5.2 试验方法及试验期间原水水质

5.3 试验结果分析

5.3.1 对阿特拉津的去除效果

5.3.2 对酞酸酯的去除效果

5.3.3 对多环芳烃的去除效果

5.3.4 对消毒副产物前体物的去除效果

5.3.5 各阶进出水GC—MS检测结果与分析

5.3.6 水力停留时间(HRT)对有机污染物去影响研究

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 研究结论

6.2 研究展望

致谢

参考文献

在校期间发表论文及参加科研工作情况