浮沉池工艺设计及处理引黄水库低温低浊水技术研究

摘要

本研究是“国家水体污染控制与治理”重大科技专项“饮用水安全保障技术体系研究与示范”主题中“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”之子课题，本论文是子课题“气浮为核心的一体化工艺技术研究与示范”的部分研究内容[2008ZX07422-003-003]。
　　 黄河下游引黄水库(济南鹊山水库)水具有典型的低温低浊、高藻等水质特征，本研究针对其水质特征自主开发设计和制作了浮沉池装置并对浮沉池工艺处理引黄水库低温低浊水进行深入的试验研究。
　　 本研究内容包括三个方面：(1)浮沉池工艺设计；(2)低温低浊期浮沉池工艺运行参数的优化研究；(3)低温低浊期浮沉池工艺处理效果研究。
　　 为较好地开展和完成研究任务，根据引黄水库水的水质特征，自主设计并制作了浮沉池中试试验装置(已获专利申请号)。文章介绍了浮沉池工艺及其工艺设计说明，工艺设计特点和工艺设备型号；介绍了浮沉池混凝单元的设计与加药单元的设计和药量计算；介绍了浮沉池气浮单元的设计与溶气方式，空气饱和设备，溶气水减压释放设备以及刮渣系统等的设计；介绍了浮沉池沉淀单元斜管沉淀区和布水区等的设计。
　　 在浮沉池混凝条件的优化研究中，考查了聚合氯化铝铁(PAFC)、聚合氯化铝铁.聚二甲基二烯丙基氯化铵复合混凝剂(PAFC-PD)、聚合硅酸氯化铝铁(PFASiC)三种混凝剂的混凝效果，优选聚硅氯化铝铁作为处理引黄水库低温低浊水的最佳混凝剂，并确定混凝剂最佳投加量为2mg/L(以Al3+计)，最佳投药位置为加压水泵后的投药位置(投药位置2)。
　　 在浮沉池工艺运行参数的优化研究中，首先通过单因素试验考察气浮单元的回流比、水力条件、出水位置、刮渣周期等不同工艺条件对浮沉池运行效果的影响，建议本试验装置的最佳回流比为11％，水力负荷最好不大于5m3/m2·h，最佳出水位置为斜管下出水位置(出水位置2)，最佳刮渣周期为4h。其次，研究设计了浮沉池气浮单元多因素正交试验并分析结果得到：影响浮沉池处理效果的最主要因素是回流比，其次依序分别是进水量，絮凝转速、混合转速；并且确定进水流量，回流比，絮凝转速和混合转速的最佳参数分别是5m3/d，11％，60r/min，130r/min，这与单因素试验结果相同。另外，研究对浮沉池浮渣成分及离心脱水进行试验研究并获得：浮渣中含水率较高，含气率也较高并且浮渣中含有较高的氮磷化合物；在添加混凝剂并离心脱水后，浮渣性能可以改变，含水率下降，浮渣体积也减小。
　　 在低温低浊期浮沉池工艺处理效果研究中，采用浮沉池对引黄水库(济南鹊山水库)低温低浊水进行连续性试验并分别考察浮沉池对浊度、有机物、杂质颗粒及消毒副产物前体物等水质指标的去除情况，试验结果显示：浮沉池对浊度的去除率为82.19％；对CODMn、UV254、TOC的去除率分别为15.61％、26.08％、25.41％；对氨氮的去除率为16.64％、对杂质颗粒总数的平均去除率为56.43～72.78％；对消毒副产物前体物CHCl3、CHClBr2、CHCl2Br、CHCl2Br的去除率分别为23.04％、23.75％、19.68％、14.14％。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 我国水资源现状和水危机

1.1.2 黄河下游水资源现状和水危机

1.1.3 引黄水库水(济南)水体特征

1.2 研究现状

1.2.1 微污染水处理技术的研究现状

1.2.2 低温低浊水处理的研究现状

1.2.3 浮沉池工艺净水的研究现状

1.3 研究目的及意义

1.3.1 研究目的

1.3.2 研究意义

1.3.3 研究内容及技术路线

第2章 浮沉池工艺设计与试验方法

2.1 浮沉池工艺设计

2.1.1 中试试验装置

2.1.2 工艺设计说明

2.1.3 工艺设计特点

2.1.4 工艺设备型号

2.2 浮沉池混凝单元设计

2.3 浮沉池气浮单元设计

2.3.1 气浮池体设计

2.3.1 溶气系统设计

2.3.3 刮渣系统设计

2.4 浮沉池沉淀单元设计

2.5 检测项目与方法

2.5.1 常规指标的分析方法

2.5.2 非常规指标的分析方法

2.6 小结

第3章 低温低浊期浮沉池工艺运行参数的优化研究

3.1 浮沉池混凝条件的优化研究

3.1.1 混凝剂的优选

3.1.2 混凝剂投加位置的优化研究

3.2 浮沉池运行条件的优化研究

3.2.1 回流比的优化

3.2.2 水力条件的优化

3.2.3 出水位置的优化

3.2.4 刮渣周期的确定

3.3 浮渣成分与脱水研究

3.3.1 浮渣成分及性质研究

3.3.2 浮渣离心脱水研究

3.4 小结

第4章 低温低浊条件下浮沉池处理效果研究

4.1 低温低浊水水质特点

4.2 污染物去除情况

4.2.1 浊度的去除

4.2.2 有机物的去除

4.2.3 氨氮的去除

4.2.4 悬浮固体颗粒物的去除

4.2.5 消毒副产物前体物的去除

4.2.6 铁铝的去除

4.3 本章小结

第5章 结论及建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

致谢

在学期间发表的论文