浮滤池工艺处理引黄水库水的试验研究

摘要

本研究是“气浮为核心的净化工艺组合技术研究与示范”的部分研究内容，该课题是国家“水体污染控制与治理”科技重大专项“黄河下游地区饮用水安全保障技术研究与综合示范”项目中课题三“高藻引黄水库水常规工艺强化集成技术研究与示范”的第三个子课题。
　　 黄河下游引黄水库水源水具有典型的夏季高藻、高有机物污染，冬季低温低浊等特征。本研究以济南市引黄水库水为研究对象，针对其典型特征自主开发了浮滤池中试装置，处理规模为5m3/h。
　　 研究内容主要包括四个方面：(1)浮滤池中试装置的设计；(2)浮滤池处理低浊水的运行参数优化研究；(3)浮滤池处理低温低浊水的试验研究；(4)活性炭石英砂滤层的性能研究。
　　 通过对混凝剂的优化研究，选用聚合氯化铝铁(PFAC)作为混凝剂，最终确定低浊期浮滤池中试装置PFAC的最佳投加量为4mg/L(以Al3+计)，同时对PFAC的技术性能进行分析，绘制浮滤池出水各项指标与药剂投加量的回归关系曲线及推出相应的多项式方程，最终确定浊度与PFAC的投加量相关性最好，其次是CODMn、UV254和叶绿素a。
　　 气浮单元参数的优化试验考察表面负荷、溶气水回流比、刮渣周期对运行效果的影响，建议浮滤池中试装置的表面负荷不要超过8m3/(m2·h)，最佳溶气水回流比为18％，刮渣周期亦低于3h。
　　 在低温低浊期的强化混凝试验中，选用高性能聚硅氯化铝铁作为混凝剂，建议浮滤池工艺PFACSi的最佳投加量采用0.5mg/L。气浮单元的正交试验结果显示，各因素的最佳水平为：溶气水回流比18％，进水流量5m3/h，混合反应转速130r/min，絮凝反应转速40r/min。研究预氧化-浮滤池工艺对各指标的去除效果，得知KmnO4预氧化的效果整体高于ClO2的预氧化效果。
　　 在对活性炭石英砂滤层的性能研究中，进行微絮凝直接过滤试验，考察滤速对污染物去除效果的影响。结果显示，随速率提高，各项指标的去除效果有下降趋势，TOC、UV254等有机指标的下降幅度尤为明显。因此确定浮滤池中试装置的滤速亦保持在6m/h以下。试验对一个过滤周期内滤层的运行性能进行研究，分析了滤料各层对污染物的去除效果及优势地位，并探讨滤料各层水头损失随过滤时间推移的变化规律，最终确定表层滤层是反冲洗周期的决定因素，且反冲洗周期不亦超过3d。
　　 在浮滤池稳定运行3个月后，对活性炭的生物性能进行研究，用脂磷法测得单位活性炭滤层中含有5.23×106个微生物，这表明活性炭滤层已经聚集一定数量微生物，能够发挥一定的生物降解作用。与此同时，对气浮与活性炭生物性能的协同作用进行分析，结果表明，与直接过滤方式相比，除UV254外，气浮过滤对其它指标的去除均表现出更好的性能。气浮过滤对CODMn、UV254、NH4-N、TOC去除率分别提高3.18％、9.60％、0.69％、2.41％，这说明溶气水对提高活性炭滤层生物作用能发挥一定效应，但效应不是很明显。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 我国水资源现状

1.1.2 黄河下游地区水资源现状

1.1.3 引黄水库水质特征

1.1.4 课题的提出及意义

1.2 机理及研究进展

1.2.1 混凝机理及研究进展

1.2.2 气浮工艺机理及研究进展

1.2.3 强化过滤技术

1.3 课题的研究目标及主要内容

1.3.1 子课题的研究目标

1.3.2 主要研究内容

第2章 试验材料与试验方法

2.1 中试试验装置

2.1.1 水专项中试工艺流程

2.1.2 浮滤池中试试验装置设计

2.2 主要实验设备型号

2.3 检测方法及仪器

2.3.1 常规指标

2.3.2 非常规指标

第3章 浮滤池处理低浊水的参数优化研究

3.1 混凝单元运行参数的优化研究

3.1.1 原水水质

3.1.2 混凝剂投加量优化

3.1.3 混凝剂最优投加量分析

3.1.4 混凝剂的技术性能评价

3.2 气浮单元运行参数的优化研究

3.2.1 最优表面负荷的确定

3.2.2 回流比优化研究

3.2.3 刮渣周期优化

3.3 本章小结

第4章 浮滤池处理低温低浊水的试验研究

4.1 原水水质

4.2 聚硅氯化铝铁投加量的优化

4.3 影响因素试验

4.4 预氧化-浮滤池组合工艺试验

4.5 本章小结

第5章 直接过滤时滤层的性能研究

5.1 微絮凝直接过滤试验

5.1.1 滤速对污染物去除效果的影响

5.1.2 过滤周期内滤层的性能分析

5.2 活性炭生物特性研究

5.2.1 活性炭中生物量测定

5.2.2 气浮与活性炭生物性能的协同作用

5.3 本章小结

第6章 结论及建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

后记

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况