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高浓度粉末活性炭—超滤处理微污染水的试验研究

作　者: 阮婷
导　师: 于水利
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 市政工程
关键词: 天然有机物氨氮总氮高浓度粉末活性炭超滤反洗水量
分类号: TU991.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

膜过滤技术在饮用水处理中表现出诸多优点,膜滤法按使用过程中的压力划分可分为高压膜和低压膜法,低压膜由于其质量的提高、价格的降低以及占地面积小等优点而受到人们的高度重视。低压膜有微滤和超滤膜两种,但微滤膜难以解决完全饮用水中的致病菌,因此现行饮用水处理中采用超滤膜较多。本文首先研究了连续运行不反洗的浸没式UF膜池和周期性反洗的UF膜池在不同曝气量下对微污染水的处理效果,如在曝气量为180L/h下两UF膜池对UVRR₂₅₄和TOC的最佳去除率分别为80%和68%左右;曝气量为200L/h对UV₃₅₀的最佳去除率为65%左右;周期性反洗与曝气联用可最大程度上缓解膜污染,减慢跨膜压的增长。但这两个超滤膜池对氨氮的去除效率均在5%以下,因此浸没式超滤膜池不适宜处理高氨氮的微污染水。在对一超滤膜池进行反洗且水温维持在20PP oC左右的情况下,向膜池中投入30g/L的PAC,结果表明:反应器对氨氮去除过程的启动时间为58天,系统对NH₃-N的去除效率最后能达到98%以上。系统在第38天出水NO₂^--N达到最高值4.66mg/L;对总氮的去除率随着运行时间的增长而增大的。系统对UV₂₅₄、UV₃₅₀和TOC的平均去除效率分别为95%、97%和70.41%。在系统运行的第35天,在出水通量为3L/h、4.5L/h和6.0L/h下各运行6小时,结果显示:三个通量下对浊度的去除区别不大;在通量3L/h时对UV₂₅₄、UV₃₅₀和TOC的处理效果最好;其在通量为4.5L/h下对NH₃-N的处理效果最好,去除率为85.71%,此通量下出水NO₂^--N含量可达3.9521mg/L;在通量为3.0L/h下对NO₃^--N和总氮的处理效果最好。在系统运行的第41天,将反洗水量控制为出水的2.5倍、5倍和10倍水量的情况下各运行一天,得知,反洗水量为5倍时,系统对NH₃-N的去除效果最好,去除率为83.28%;反洗水量为7.5倍时,其对NO₃^--N有最好的去除效果;三种反洗水量下对总氮的去除率均在26%以下,且反洗水量越大,对总氮的去除效果越差。由于在超滤膜池中投入30g/L的粉末活性炭时其对氨氮去除过程的启动时间较慢,因此将反应器的PAC浓度改为50g/L,并且系统维持在低温下运行。结果发现:反应器对氨氮去除过程的启动时间为46天;系统在第28天出水NO₂^--N达到最高值4.767mg/L。系统在第46天对总氮的去除率为32.15%。系统启动后的34天运行中,对浊度的去除效果很好,对UV₂₅₄、UV₃₅₀的去除率普遍有所降低,但降低幅度不大;对TOC的去除率比较稳定。对NH₃-N平均去除率为97.498%,系统能将由NH₃-N转化为的NO₂^--N完全转化为NO₃^--N,出水NO₃^--N含量有一定的下降趋势,系统对总氮的去除效果还有一定的增长趋势。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-21
  1.1 我国的水体污染现状  11-12
  1.2 饮用水源水中污染物的危害  12-13
  1.3 微污染水源水的处理技术  13-18
    1.3.1 常规处理工艺的局限性  13
    1.3.2 强化常规处理  13
    1.3.3 预处理  13-14
    1.3.4 深度处理  14-17
    1.3.5 低压膜的预处理  17-18
  1.4 PAC-UF 组合工艺  18-20
    1.4.1 超滤膜过滤原理  19
    1.4.2 超滤膜污染  19-20
  1.5 课题介绍  20-21
    1.5.1 课题研究的意义  20
    1.5.2 课题研究的内容  20-21
第2章试验材料、方法及基础实验研究  21-27
  2.1 试验材料  21-22
    2.1.1 中空纤维膜  21-22
    2.1.2 粉末活性炭  22
    2.1.3 试验装置  22
  2.2 试验水质  22-23
  2.3 三氮标准曲线的测定  23-24
  2.4 膜组件清水通量实验  24-25
  2.5 水质指标检测方法  25-27
第3章浸没超滤膜单独运行在不同工况下除污染效能  27-42
  3.1 两浸没式超滤膜在不曝气时除污染效能  27-32
    3.1.1 无曝气时对浊度的处理效果  27-28
    3.1.2 无曝气时对UV_(254) 和UV_(350) 的处理效果  28-30
    3.1.3 无曝气时TOC 的去除效果  30-31
    3.1.4 无曝气时对氨氮的去除效果  31-32
    3.1.5 无曝气对跨膜压随时间的变化  32
  3.2 两浸没式超滤膜池在曝气量为180L/h 时除污染效能  32-37
    3.2.1 曝气量为180L/h 时对浊度的去除效果  33
    3.2.2 曝气量为180L/h 时对UV_(254) 和UV_(350) 的去除效果  33-35
    3.2.3 曝气量为180L/h 时对TOC 的去除效果  35-36
    3.2.4 曝气量为180L/h 时跨膜压的变化情况  36-37
  3.3 两浸没式超滤膜池在曝气量为200L/h 时除污染效能  37-41
    3.3.1 曝气量为200L/h 时对UV_(254) 和UV_(350) 的去除效果  37-40
    3.3.2 曝气量为200L/h 时对氨氮的去除效果  40
    3.3.3 曝气量为200L/h 时跨膜压随时间的变化  40-41
  3.4 本章小结  41-42
第4章 HCPAC-UF 组合工艺在常温下对微污染水的处理效果  42-65
  4.1 HCPAC-UF 组合工艺启动过程中对微污染水的去除特性  42-48
    4.1.1 对浊度和颗粒物的去除特性  42-43
    4.1.2 对HN_3~-N 和N0_2~--N 的去除特性  43-44
    4.1.3 对N0_3~--N 和总氮的去除特性  44-46
    4.1.4 对UV_(254) 和UV_(350) 的去除特性  46-47
    4.1.5 对TOC 的去除特性  47-48
    4.1.6 启动过程跨膜压的发展变化  48
  4.2 HCPAC-UF 组合工艺在不同通量下的除污染效能  48-56
    4.2.1 不同通量下对浊度的去除效果  49-50
    4.2.2 不同通量下对HN_3~-N 和N0_2~--N 的去除效果  50-51
    4.2.3 不同通量下对N0_3~--N 和总氮的去除效果  51-53
    4.2.4 不同通量下对UV_(254) 和UV_(350) 的去除效果  53-55
    4.2.5 不同通量下对TOC 的去除效果  55-56
  4.3 HCPAC-UF 系统在不同反洗水量下对微污染水的除污染效能  56-63
    4.3.1 不同反洗水量下对浊度的去除效果  56
    4.3.2 不同反洗水量下对HN_3~-N 和N0_2~--N 的去除效果  56-59
    4.3.3 不同反洗水量下对N0_3~--N 和总氮的去除效果  59-60
    4.3.4 不同反洗水量下对UV_(254) 和UV_(350) 的去除效果  60-62
    4.3.5 不同反洗水量下对TOC 的去除效果  62-63
  4.4 本章小结  63-65
第5章 HCPAC-UF 组合工艺在低温下的启动过程及除污染效能  65-78
  5.1 HCPAC-UF 系统在低温下的启动过程  65-71
    5.1.1 低温启动过程对浊度的去除特性  65
    5.1.2 低温启动过程对HN_3~-N 和N0_2~--N 的去除特性  65-67
    5.1.3 低温启动过程对N0_3~--N 和总氮的去除特性  67-68
    5.1.4 低温启动过程对UV_(254) 和UV_(350) 的去除特性  68-70
    5.1.5 低温启动过程对TOC 的去除效果  70
    5.1.6 低温启动过程跨膜压的发展变化  70-71
  5.2 HCPAC-UF 系统低温下运行对微污染水的除污染效能  71-76
    5.2.1 低温下运行对浊度的去除效果  71
    5.2.2 低温下运行对HN_3~-N 和N0_2~--N 的去除效能  71-73
    5.2.3 低温下运行对N0_3~--N 和总氮的去除效果  73-74
    5.2.4 低温下运行对UV_(254) 和UV_(350) 的去除效果  74-75
    5.2.5 低温下运行对TOC 的去除效果  75-76
  5.3 本章小结  76-78
结论  78-80
参考文献  80-87
致谢  87

高浓度粉末活性炭—超滤处理微污染水的试验研究

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