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低温贫营养水源水吸附滤料生物滤池处理效能研究

作　者: 刘强
导　师: 邱立平
学　校: 济南大学
专　业: 市政工程
关键词: 饮用水低温贫营养吸附滤料生物滤池沸石/活性炭
分类号: TU991.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

我国城市饮用水水源近年来普遍存在季节性氨氮和有机物污染的问题，尤其在冬季低温时，氨氮和有机物浓度过高，常规处理工艺无法保障饮用水的安全供应。本课题提出利用吸附性材料作为滤池滤料，构建物化吸附和生物氧化协同作用的生物滤池，最大限度发挥吸附滤料的效能，以期解决冬季低温条件下水厂氨氮和有机物出水过高的问题。本课题以季节性、重污染、高风险和非稳定特征的淮河水为研究对象，在温度低于15℃时，通过对生物滤池小试、中试和示范工程的长期运行结果分析，探讨吸附滤料生物滤池对低温贫营养水源水的浊度、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、锰酸盐指数、UV254等的去除效果，提出适合低温贫营养水源水处理的新工艺，为水厂工艺改造提供依据。天然沸石静态吸附试验结果表明，沸石具有“快速吸附，缓慢释放”的特性；对沸石吸附氨氮的曲线进行拟合，其吸附动力学更符合Langmuir吸附等温式。沸石和陶粒曝气生物滤池处理模拟低温贫营养水源水的小试研究表明，沸石和陶粒曝气生物滤池分别经过16天和18天挂膜启动成功；沸石曝气生物滤池对氨氮和有机物的去除效果优于陶粒曝气生物滤池，当进水氨氮平均浓度为5.02mg/L时，沸石和陶粒曝气生物滤池出水氨氮平均值为1.19mg/和1.81mg/L，平均去除率为76.53%和65.07%，当进水CODMn平均值为3.79mg/L时，沸石和陶粒曝气生物滤池出水CODMn平均值为2.59mg/和2.79mg/L，平均去除率为30.7%和25.18%。与陶粒曝气生物滤池相比，沸石曝气生物滤池出水稳定，具有更强的抗氨氮冲击负荷能力。用显微镜观察滤料表面的生物相，发现轮虫、线虫等生物，表明滤池内生物相完整，出水水质较好。低温影响曝气生物滤池处理效能，沸石曝气生物滤池对低温环境的适应能力优于陶粒曝气生物滤池。当水温下降到5℃以下时，沸石和陶粒曝气生物滤池对氨氮的去除率分别下降到30.93%和12.82%，对CODMn的去除率分别下降到12.11%和7.97%。水力停留时间和气水比对沸石曝气生物滤池氨氮和有机物的去除有一定的影响，在本试验条件下，水力停留时间选择30min、气水比取2:1。低温条件下石英砂滤池和沸石滤池处理淮河水的中试研究中，当水力负荷为7.6m3/(m2·h)时，石英砂滤料滤池出水浊度、氨氮平均值分别为0.24NTU和0.38mg/L，平均去除率为84.28%和56.67%；沸石滤料滤池出水浊度、氨氮平均值分别为0.26NTU和0.20mg/L，平均去除率为82.68%和70.92%；两滤池对有机物的去除效果较差，对CODMn和UV254几乎没有去除作用。活性炭/石英砂复合床和沸石/活性炭复合床的中试研究中，当水力负荷为7.6m3/(m2·h)时，活性炭/石英砂复合床出水浊度、氨氮、CODMn、UV254平均值分别为0.24NTU、0.38mg/L、2.92mg/L和0.046cm-1，平均去除率为84.28%、56.67%、7.53%和8.29%；沸石/活性炭复合床出水浊度、氨氮、CODMn、UV254平均值分别为0.26NTU、0.20mg/L、2.38mg和0.040cm-1，平均去除率为82.68%、70.92%、19.64%、16.77%。与其它三种滤池相比较，沸石/活性炭复合床对氨氮、CODMn和UV254具有更好的去除效果，出水稳定，且满足饮用水国家标准，具有最强的抗氨氮和有机物冲击负荷能力，因此选择沸石/活性炭作为水厂示范工程生物滤池的滤料。低温条件时沸石/活性炭滤料滤池示范工程工艺对淮河水中的浊度、氨氮、亚硝酸盐氮以及CODMn具有较好的去除理效果，出水浊度、氨氮、亚硝酸盐和CODMn平均值分别为0.84NTU、0.13mg/L、2.33mg/L，平均去除率为57.03%、76.74%、57.70%和22.00%；沸石/活性炭滤料滤池表现出良好的抗氨氮和有机物冲击负荷能力，能够保证水厂出水水质达标。

全文目录

摘要  8-10
Abstract  10-13
第一章绪论  13-27
  1.1 我国水资源总体状况  13-14
    1.1.1 我国水资源现状  13
    1.1.2 我国北方地区水资源现状  13-14
  1.2 低温贫营养水源水处理技术的研究现状  14-18
    1.2.1 低温贫营养水源水的定义及其特点  14-15
    1.2.2 低温贫营养水源水中主要污染物  15-16
    1.2.3 常规工艺对贫营养水源水的处理  16
    1.2.4 传统工艺的改进  16-18
  1.3 生物过滤处理工艺  18-24
    1.3.1 生物过滤处理的优势  18-19
    1.3.2 低温对生物过滤处理的影响  19-22
    1.3.3 吸附滤料生物滤池在低温贫营养水源水处理中的应用  22-24
  1.4 课题研究内容、意义及研究方法  24-27
    1.4.1 课题研究内容  24-25
    1.4.2 研究意义  25
    1.4.3 研究方法  25-27
第二章试验装置和方法  27-35
  2.1 技术路线  27-28
  2.2 试验材料和装置  28-32
    2.2.1 试验材料  28-29
    2.2.2 试验装置  29-32
  2.3 试验水质  32-35
第三章吸附滤料的特性研究  35-43
  3.1 天然沸石对氨氮的吸附动力学研究  35-38
  3.2 天然沸石对模拟贫营养水源水的吸附性能研究  38-40
    3.2.1 天然沸石对氨氮的吸附性能试验  38-39
    3.2.2 天然沸石对有机物的吸附性能试验  39-40
  3.3 中试和示范工程吸附滤料对淮河水源水的吸附性能研究  40-41
  3.4 本章小结  41-43
第四章低温贫营养水源水吸附滤料生物滤池小试处理效能研究  43-59
  4.1 小试试验方法  43
  4.2 沸石和陶粒曝气生物滤池挂膜启动  43-47
    4.2.1 曝气生物滤池启动方式的选择及生物膜成熟的判定  43-44
    4.2.2 曝气生物滤池启动期间的处理效果  44-47
  4.3 沸石和陶粒曝气生物滤池处理低温贫营养水源水的小试研究  47-53
    4.3.1 试验方法  47
    4.3.2 试验结果与分析  47-49
    4.3.3 温度对两滤池处理效果的影响  49-51
    4.3.4 氨氮冲击负荷对处理效果的影响  51-52
    4.3.5 微生物相观察  52-53
  4.4 沸石滤料生物滤池最优运行参数的选择  53-57
    4.4.1 水力停留时间  54-55
    4.4.2 气水比  55-57
  4.5 本章小结  57-59
第五章低温贫营养水源水吸附滤料生物滤池中试研究  59-79
  5.1 中试试验方法  59-60
  5.2 中试工艺的处理效果  60-73
    5.2.1 石英砂和沸石生物滤池的处理效能研究  60-66
    5.2.2 活性炭/石英砂和沸石/活性炭复合床的处理效能研究  66-73
  5.3 低温对四座滤池处理效果的影响  73-75
    5.3.1 温度对氨氮去除效果的影响  73-74
    5.3.2 温度对高锰酸盐去除效果的影响  74-75
  5.4 中试最优吸附滤料的选择  75-76
  5.5 本章小结  76-79
第六章低温贫营养水源水示范工程的处理效能研究  79-85
  6.1 示范工程简介  79-80
  6.2 沸石/活性炭滤料滤池示范工程的处理效能  80-83
    6.2.1 对浊度的作用效果  80
    6.2.2 对氨氮的作用效果  80-81
    6.2.3 对亚硝酸盐氮的作用效果  81-82
    6.2.4 对高锰酸盐指数的去除效果  82-83
  6.3 本章小结  83-85
第七章结论与建议  85-89
  7.1 结论  85-87
  7.2 建议及展望  87-89
参考文献  89-95
致谢  95-97
附录  97

低温贫营养水源水吸附滤料生物滤池处理效能研究

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