气动絮凝用于城镇污染河水处理的试验研究

摘要

将气动絮凝应用于城镇污染河水的强化一级处理不仅可以使污水中的胶体和悬浮物得到显著去除，还能在一定程度上提高河水的溶解氧含量，提高河水的自净能力，是一种具有自身特点和优势的絮凝方式。近年来，国内外对该絮凝方式的试验和理论研究较少，对其絮凝动力学控制参数还没有统一的认识，得出的控制参数也有较大差别。本课题针对存在的这些问题，进行气动絮凝用于城镇污染河水处理的试验研究，通过试验室小试优化气动絮凝反应参数，并在此基础上对气动絮凝的动力学机理进行了一定深度的分析和探讨。
　　 试验研究结果表明，采用气动絮凝方式处理城镇污染河水具有良好的处理效果，在最优条件组合下CODCr、浊度和TP的去除率分别可达68.9％、93.6％和72.4％。采用气动絮凝方式处理城镇污染河水的最佳投药量为PFAC40mg/L，PAM0.5mg/L；微孔曝气头的充气搅拌效果优于穿孔管，在穿孔管充气模式中，2mm穿孔管的充气搅拌效果最佳；微孔曝气头充气模式的最佳充气强度qs为：混合阶段146.3×10-3m3空气/(m2·min)，絮凝阶段47.3×10-3m3空气/(m2·min)，2mm穿孔管充气模式的最佳充气强度qs为：混合阶段201.2×10-3m3空气/(m2·min)，絮凝阶段65.1×10-3m3空气/(m2·min)；影响气动絮凝去除效果的因素主次顺序(影响由大到小)为：充气量→PFAC投加量→充气模式(气泡大小)→PAM投加量；对气动絮凝工艺充气量的表示方法进行了进一步的分析和探讨；气动絮凝工艺能显著提高污水中的溶解氧含量，使出水的溶解氧含量保持在一定水平上；气动絮凝工艺增加污泥回流后，处理效果并不理想；对试验过程中部分工况出现的污泥上浮现象进行了分析，认为充气量过低、污水的性质及微生物的共同作用是导致污泥上浮的主要原因，通过合理控制充气量并满足一定的排泥时间，可以避免污泥上浮现象；污泥沉降试验表明，气动絮凝形成的污泥具有良好的沉降性能，30min基本沉淀完全。
　　 同时，本课题对气动絮凝动力学机理进行了一定深度的分析和探讨。气动絮凝中形成的压缩气泡不仅在水中进行特殊的机械搅拌，而且在气泡表面形成固相水解产物的微晶体，同时分离出水中多余的CO2、氧化水中部分污染物，这使得气动絮凝不同于传统的机械絮凝和水力絮凝。气动絮凝工艺中气泡的搅拌是一种特殊的搅拌方式，主要表现在搅拌强度在深度方向上的变化，上层水体受到的搅拌强度较下层水体大。在前人研究的基础上，对S.K公式进行了进一步的分析和改进，使公式中的系数更加的稳定，得出的控制参数(qs-单位时间内水体单位表面积上的充气体积)更具有实际指导意义。对气泡与絮体颗粒的碰撞、粘附和脱附进行了分析。并对近年来发展较快的分形理论在絮体结构研究中的应用进行了简单的介绍。
　　 本课题对气动絮凝应用于城镇污染河水处理进行了试验和理论研究，优化了气动絮凝相关工艺参数，并对气动絮凝动力学机理进行了进一步分析和探讨，丰富了气动絮凝动力学基础理论，同时为气动絮凝在城镇污染河水处理中的应用做出了一定的科学贡献。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 城镇河流概况

1.1.1 城镇河流概念

1.1.2 城镇河流水污染现状

1.1.3 城镇河流水污染成因分析

1.1.4 城镇河流水污染特点

1.2 城镇河流常见水污染防控技术

1.2.1 河道曝气技术

1.2.2 河流生态治理技术

1.2.3 化学强化混凝技术

1.2.4 河水微生物就地净化技术

1.3 气动絮凝工艺简介

1.3.1 混凝技术理论基础

1.3.2 混凝效果影响因素

1.3.3 气动絮凝方式研究进展

1.4 课题的提出

1.5 课题研究意义

第2章 课题研究内容及方案

2.1 课题主要研究内容

2.2 技术路线

2.3 试验材料及方法

2.3.1 试验水质

2.3.2 混凝剂的选择

2.3.3 试验装置及工艺流程

2.3.4 检测项目及分析方法

2.4 水质目标和水质标准

第3章 连续式气动絮凝试验研究

3.1 气动絮凝参数优化试验

3.1.1 药品投加量优化试验

3.1.2 充气模式优化试验

3.1.3 充气量优化试验

3.1.4 多因素正交试验

3.1.5 对气动絮凝充气量表示方法的进一步分析

3.2 气动絮凝对污水中溶解氧含量影响的试验

3.3 气动絮凝污泥沉降性能试验

3.4 增加污泥回流试验

3.5 气动絮凝污泥上浮现象分析

3.6 气动絮凝工艺经济分析

第4章 气动絮凝动力学机理分析与探讨

4.1 混凝动力学研究现状

4.2 气动絮凝动力学研究进展

4.3 气动絮凝动力学机理探讨

4.3.1 气动絮凝机理探讨

4.3.2 对气动絮凝动力学的思考

4.3.3 气动絮凝对絮体形成的影响分析

4.4 分形理论在混凝过程中的应用

4.4.1 分形理论的提出

4.4.2 分形理论在混凝过程中的应用现状

4.5 气动絮凝对絮体结构的影响分析

第5章 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况