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沸石—活性炭复合滤料生物滤池与O_3-BAC组合工艺处理微污染水源水中试研究

作　者: 赵南南
导　师: 李思敏
学　校: 河北工程大学
专　业: 市政工程
关键词: 微污染水源水 深度处理 沸石-活性炭复合滤料 O3-BAC 组合工艺
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


目前,我国水体水质日益恶化,饮用水源水污染现象日趋严重,常规净水处理工艺难以有效去除受污染水源水中的有机物、氨氮等污染物,出水水质不能满足饮用水水质标准。因此,寻求高效、经济的微污染水源水处理工艺是一项重要而又迫切的课题。本课题以受污染的滏阳河水源水为试验原水,进行了“混凝沉淀+沸石-活性炭复合滤料生物滤池+O3-BAC”组合工艺深度处理微污染水源水的中试研究。研究了沸石-活性炭复合滤料对氨氮、有机物的静态吸附性能;通过考察水力负荷、气水比、温度、填装高度等对沸石-活性炭复合滤料生物滤池除污效果的影响,对沸石-活性炭复合滤料生物滤池进行运行参数优化控制及效果分析;为了从理论上进一步了解沸石-活性炭复合滤料生物滤池,根据试验条件和理论分析,建立了适用于沸石—活性炭复合滤料生物滤池的动力学模型;通过考察臭氧投加量、BAC柱滤速、BAC柱填装高度、温度等对O3-BAC工艺除污效果的影响,对O3-BAC工艺进行运行参数优化控制和效果分析;基于以上分析,本课题进行了“混凝沉淀+沸石-活性炭复合滤料生物滤池+O3-BAC”组合工艺的动态试验研究,对该组合工艺的净水效果进行考察。沸石-活性炭复合滤料静态吸附试验表明,该滤料对原水中的UV254和NH4+-N有一定的去除效果,且具有吸附迅速的特点。吸附40min后,对UV254的去除率为21.7%,对NH4+-N的去除率为34.5%。沸石-活性炭复合滤料对NH4+-N的吸附能力受吸附时间、滤料用量、氨氮浓度等因素的影响。在一定范围内,随着吸附时间、滤料用量以及氨氮浓度的增加,氨氮的去除率增大。通过静态吸附试验,得到沸石-活性炭复合滤料的吸附等温式为: lg qe = 1.4698lgCe +0.7763。试验结果表明,沸石-活性炭复合滤料生物滤池的最佳运行条件为:进水流量为98.0L/h,水力负荷为5.0m/h,气水比为1.0。当水温为2127.5℃时,在最佳运行条件下,沸石-活性炭复合滤料生物滤池对浊度、CODMn、UV254、NH4+-N、NO2--N、色度具有较好的去除效果,平均去除率分别为72.8%、30.2%、25.5%、76.8%、79.3%、69.4%。根据试验数据,确定其在低基质条件下去除有机污染物质的动力学模型为S/S0=exp(-0.0418h/q0.7414)。当臭氧接触时间为1215min,臭氧投加量为2.0mg/L,BAC柱滤速为6.0m/h,水温为2127.5℃时,O3-BAC工艺的除污效果最佳,对浊度、CODMn、UV254、NH4+-N、NO2--N、色度的平均去除率分别为61.2%、56.6%、65.9%、68.3%、98.3%、85.8%。控制BAC柱滤速为6.0m/h,对BAC柱不同炭层高度处的除污效果进行分析。试验结果表明,BAC柱对浊度的去除主要集中在前200mm高度范围内,对有机物和氨氮的去除主要集中在前600mm高度范围内,因此,综合考虑,BAC柱的最佳填充高度确定为600mm。本试验选用聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂,通过烧杯混凝试验确定最佳投加量为25mg/L。组合工艺中混凝池、斜板沉淀池、沸石-活性炭复合滤料生物滤池、臭氧接触池及BAC滤池的运行参数分别为:混凝剂PAC投加量为25mg/L,混凝池水力停留时间为20min,斜板沉淀池的水力停留时间为60min,沸石-活性炭复合滤料生物滤池滤速为5.0m/h,对应的空床接触时间（EBCT）为12min,气水比为1.0,臭氧接触时间控制在1215min,臭氧投加量为2.0mg/L,BAC滤池滤速为6.0m/h,对应的空床接触时间（EBCT）为10min。在此运行条件下,组合工艺对CODMn、UV254、NH4+-N、NO2--N、浊度、色度的平均去除率分别为76.9%、80.5%、93.9%、99.7%、97.3%、95.8%。出水平均CODMn、UV254、NH4+-N、浊度、色度分别为1.81mg/L、0.031cm-1、0.12mg/L、0.29NTU、1.5度,出水NO2--N浓度小于0.003mg/L,低于检测限,出水水质优于《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-13
第1章 绪论  13-27
  1.1 我国饮用水水源现状  13-14
  1.2 饮用水常规处理工艺的局限性  14-15
  1.3 微污染水源水处理技术概述  15-25
    1.3.1 强化常规处理技术  15-17
    1.3.2 预处理技术  17-21
    1.3.3 深度处理技术  21-25
    1.3.4 组合工艺  25
  1.4 本研究课题的提出及意义  25-26
    1.4.1 本研究课题的提出  25
    1.4.2 研究意义  25-26
  1.5 研究内容  26-27
第2章 试验方案与方法  27-33
  2.1 试验方案  27-28
    2.1.1 试验原水水质  27
    2.1.2 试验方案的确定  27-28
  2.2 试验材料和装置  28-30
    2.2.1 中试试验材料  28
    2.2.2 中试试验装置  28-30
  2.3 分析项目及测定方法  30-32
    2.3.1 常规分析项目及方法  30
    2.3.2 UV_(254) 的测定  30
    2.3.3 UV_(400) 的测定  30-31
    2.3.4 臭氧浓度的测定  31-32
  2.4 试验相关指标的水质标准  32-33
第3章 沸石-活性炭复合滤料生物滤池运行效果研究  33-62
  3.1 沸石-活性炭复合滤料静态吸附性能试验  33-37
    3.1.1 试验材料  33
    3.1.2 试验方法与结果  33-36
    3.1.3 吸附等温线的确定  36-37
  3.2 沸石-活性炭复合滤料生物滤池除污效果影响因素分析  37-48
    3.2.1 不同水力负荷对污染物去除效果的影响  37-41
    3.2.2 不同气水比对污染物去除效果的影响  41-44
    3.2.3 温度对污染物去除效果的影响  44-47
    3.2.4 填装高度对污染物去除效果的影响  47-48
  3.3 运行效果分析  48-53
    3.3.1 对浊度的去除效果  49-50
    3.3.2 对COD_(Mn) 的去除效果  50
    3.3.3 对UV_(254) 的去除效果  50-51
    3.3.4 对NH_4~+-N 的去除效果  51-52
    3.3.5 对N0_2~--N 的去除效果  52-53
    3.3.6 对色度的去除效果  53
  3.4 沸石-活性炭复合滤料生物滤池动力学模型  53-60
    3.4.1 基本模型和方程  53-56
    3.4.2 沸石—活性炭复合滤料生物滤池动力学模型  56-58
    3.4.3 参数的确定  58-60
  3.5 本章小结  60-62
第4章 0_3-BAC 深度处理工艺参数优化及效果分析  62-78
  4.1 臭氧投加量的确定  62-65
    4.1.1 臭氧投加量对BAC 出水浊度的影响  62-63
    4.1.2 臭氧投加量对出水COD_(Mn) 的影响  63-64
    4.1.3 臭氧投加量对UV_(254) 的去除  64-65
    4.1.4 臭氧投加量对出水NH4+-N 的影响  65
  4.2 BAC 柱试验参数的确定  65-70
    4.2.1 BAC 柱最佳滤速的确定  66-68
    4.2.2 BAC 柱填装高度对除污效果的影响  68-70
  4.3 温度对0_3-BAC 工艺除污效果的影响  70-72
    4.3.1 不同温度条件下的COD_(Mn) 去除效果  70-71
    4.3.2 不同温度条件下的NH4_+~-N 去除效果  71-72
  4.4 03-BAC 工艺处理效果分析  72-76
    4.4.1 对浊度的去除效果  72-73
    4.4.2 对COD_(Mn) 的去除效果  73-74
    4.4.3 对UV254 的去除效果  74
    4.4.4 对NH4+-N 的去除效果  74-75
    4.4.5 对N02--N 的去除效果  75-76
    4.4.6 对色度的去除效果  76
  4.5 本章小结  76-78
第5章 组合工艺处理效果分析  78-88
  5.1 组合工艺中混凝过程的优化  78-81
    5.1.1 混凝剂的选择  78
    5.1.2 混凝剂最佳投加量的确定  78-81
  5.2 组合工艺中各处理单元的主要参数  81-82
  5.3 组合工艺处理效果分析  82-86
    5.3.1 对COD_(Mn) 的去除效果  82-83
    5.3.2 对UV_(254) 的去除效果  83-84
    5.3.3 对NH_4~+-N 的去除效果  84
    5.3.4 对N0_2~--N 的去除效果  84-85
    5.3.5 对浊度的去除效果  85-86
    5.3.6 对色度的去除效果  86
  5.4 本章小结  86-88
结论与建议  88-90
参考文献  90-95
致谢  95-96
作者简介  96
攻读硕士学位期间发表的学术论文  96
攻读硕士学位期间参加的科研项目  96-97

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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