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凹凸棒土吸附和助凝强化处理低温低浊高色度水的试验

作　者: 薛晓蓓
导　师: 时文歆；王志军
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 环境工程
关键词: 低温低浊高色度凹凸棒土聚合氯化铝腐殖酸高密度沉淀池
分类号: TU991.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

腐殖酸是天然水体中机污染物的主要成分,我国大部分地区的水源水在寒冷季节供给不足,并且水面冰封导致水体缺氧,水中动、植物残骸得不到及时降解从而导致腐殖酸污染加剧。腐殖酸的存在不仅导致水中色度升高,并且在胶体颗粒表面形成保护作用使水中杂质难以脱稳去除,进一步加大了低温低浊高色度水的处理难度。本文主要探讨如何利用廉价、安全、卫生的天然粘土—凹凸棒土作为吸附剂和助凝剂,联合常用混凝剂聚合氯化铝(PAC)处理低温低浊高色度水。处理低温低浊高色度水的关键问题之一是腐殖酸的去除,因此,首先做了凹凸棒土吸附水中腐殖酸的试验研究,并系统讨论其吸附动力学和热力学过程。试验结果表明,吸附平衡时间为70 min;15g/L凹凸棒土对5mg/L腐殖酸的去除率达到90%以上,并且随着腐殖酸初始浓度的增大,凹凸棒土吸附容量也随之增加;低温条件下,凹凸棒土吸附腐殖酸吸附等温线拟合相关系数由高度依次为,Redlich-Peterson>Freundlich>Langmuir>Temkin;凹凸棒土吸附不同初始浓度腐殖酸的动力学过程说明,Lagergre一级、Lagergre三级和Elovich吸附动力学模型均能较好的描述吸附过程。采用自来水配制水样Ⅰ模拟实际低温低浊高色度水,进行混凝静态试验结果表明,单独投加聚合氯化铝处理水样的最佳投量为35mg/L,此时出水水质不理想,投加助凝剂15mg/L凹凸棒土后,PAC的投量降低到9mg/L,最佳pH值为6～8,对色度、UV254、CODMn的去除率分别为81.25%、73.19%、44%,出水残余铝浓度和余浊分别为0.05mg/L和1.3NTU。为了更接近实际,采用松花江原水配制水样Ⅱ模拟低温低浊高色度原水。实验结果表面,凹凸棒土作为吸附剂和助凝剂投加到高密度沉淀池动态反应器中处理低温低浊高色度水,试验结果表明,高密度沉淀池的泥渣回流增加了低浊水的颗粒浓度,提高颗粒有效碰撞几率,加强反应器处理效果,更重要的是利用了沉淀池浓缩污泥剩余吸附能力。投加凹凸棒土后,高密度沉淀池的优势进一步得到体现,因为回流污泥中的凹凸棒土重新返回到混合池中,多次被循环利用,充分利用了有效资源;13.5mg/L聚合氯化铝+10mg/L凹凸棒土联合投加并回流污泥比为4.5%时,对水样Ⅱ处理效果较好,色度、UV254、CODMn的去除率分别为93.62%、76.83%、66.15%,出水浊度为1.5NTU以下,残余铝浓度0.061mg/L。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章绪论  10-21
  1.1 我国低温低浊高色度水水质特点  10-11
  1.2 低温低浊高色度水处理措施及存在问题  11-14
    1.2.1 投加助凝剂  11-12
    1.2.2 预处理技术  12-13
    1.2.3 采用新型处理工艺  13-14
  1.3 凹凸棒土在国内外的分布与应用  14-16
  1.4 传统混凝剂聚合氯化铝  16-17
    1.4.1 聚合氯化铝混凝机理  16-17
    1.4.2 聚合氯化铝处理低温低浊高色度水存在的问题  17
  1.5 课题来源及目的和意义  17-19
    1.5.1 课题来源  17
    1.5.2 课题的目的及意义  17-19
  1.6 研究内容和技术路线  19-21
    1.6.1 研究内容  19
    1.6.2 技术路线  19-21
第2章实验材料与分析方法  21-31
  2.1 实验材料与设备  21-23
    2.1.1 实验材料  21-23
    2.1.2 实验装置与设备  23
  2.2 实验方法  23-31
    2.2.1 色度的测定  23-24
    2.2.2 水中残余铝的测定  24-25
    2.2.3 其他常规指标的测定  25-26
    2.2.4 凹凸棒土作为吸附剂时的固液分离  26
    2.2.5 不同浓度腐殖酸的检测方法  26-28
    2.2.6 混凝沉淀静态试验装置及方法  28-29
    2.2.7 高密度沉淀池动态试验装置及运行参数  29-31
第3章凹凸棒土吸附腐殖酸的效果及其影响因素  31-46
  3.1 吸附速率曲线及吸附平衡时间  31-32
  3.2 低温条件下不同因素对凹凸棒土吸附腐殖酸的影响  32-36
    3.2.1 凹凸棒土投加量  32-33
    3.2.2 腐殖酸初始浓度  33-34
    3.2.3 水力条件  34-35
    3.2.4 不同pH 值  35-36
  3.3 不同温度下的吸附等温线  36-41
  3.4 凹凸棒土吸附不同初始浓度腐殖酸的动力学试验  41-45
  3.5 本章小结  45-46
第4章凹凸棒土助凝处理低温低浊高色度水  46-62
  4.1 单独投加聚合氯化铝混凝沉淀的最佳参数  46-49
    4.1.1 最佳混凝搅拌条件确定  46-48
    4.1.2 混凝剂的最佳投量  48-49
  4.2 粘土种类的选择  49-53
    4.2.1 单独投加粘土对铝去除的效果  49-50
    4.2.2 不同种类的土作为助凝剂对沉淀时间的影响  50-51
    4.2.3 不同种类粘土作为助凝剂对低温低浊高色度水的处理效果  51-53
  4.3 凹凸棒土投加量的影响  53-54
  4.4 其他因素的影响  54-61
    4.4.1 凹凸棒土投加点  54-55
    4.4.2 不同pH 值  55-58
    4.4.3 腐殖酸初始浓度  58-59
    4.4.4 原水浊度  59-61
  4.5 本章小结  61-62
第5章凹凸棒土/高密度沉淀池联合处理低温低浊高色度水的连续流试验  62-81
  5.1 实验方案及内容  62-63
    5.1.1 小试方案及实验方法  62
    5.1.2 动态实验方案和操作方法  62-63
  5.2 凹凸棒土和聚合氯化铝投量确定  63-66
    5.2.1 最佳混凝剂投量  63-64
    5.2.2 凹凸棒土作为助凝剂的最佳投量  64-66
  5.3 最佳回流污泥量  66-68
    5.3.1 单独投加混凝剂时的最佳回流污泥比  66-67
    5.3.2 凹凸棒土作为助凝剂与聚合氯化铝联合投加时最佳污泥回流比  67-68
  5.4 高密度沉淀池的运行及效果分析  68-79
    5.4.1 无污泥回流时试验效果对比及结果分析  68-70
    5.4.2 污泥回流比为1.5%时的净化效果  70-71
    5.4.3 污泥回流比为2.5%时的净化效果  71-72
    5.4.4 污泥回流比为3.5%时的净化效果  72-74
    5.4.5 污泥回流比为4.5%时的净化效果  74-75
    5.4.6 单独投加混凝剂时不同污泥回流比的净化效果  75-77
    5.4.7 凹凸棒土与聚合氯化铝联合投加时不同污泥回流比的净化效果  77-79
  5.5 本章小结  79-81
结论  81-82
参考文献  82-90
攻读学位期间发表的学术论文  90-93
致谢  93

凹凸棒土吸附和助凝强化处理低温低浊高色度水的试验

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