长江南京段微污染水源水深度处理工艺的试验研究

摘要

随着水源水逐渐呈现出微污染状态，常规处理工艺面临着原水中氨氮及高锰酸盐指数的浓度升高等一系列问题的挑战，使得水厂出水水质下降、生物稳定性降低，因此，对呈现微污染状态的水源水进行强化生物处理显得尤为重要和紧迫。
　　 长江南京段的水源水水质虽能常年保持在Ⅱ～Ⅲ类，但个别指标如冬季的氨氮超标为Ⅳ类，且呈现恶化趋势，原水高锰酸盐指数升高，原水中检测出的微量有机物种类增加，长江南京段的水源水已呈现微污染特征。基于此，本文以长江南京段原水为研究对象，以提高出水水质和生物稳定性为目标，考察了预臭氧-常规处理工艺（工艺Ⅰ）、预臭氧-凝-沉淀-生物强化滤池工艺（工艺Ⅱ）、预臭氧-混凝-沉淀-生物活性炭滤池工艺（工艺Ⅲ）、混凝-沉淀-后臭氧-生物活性炭滤池工艺（工艺Ⅳ）去除水中污染物的效能，并阐述其对污染物的去除机理。本文的主要研究内容和
　　 结果如下：
　　 通过不同臭氧投加量与臭氧接触时间的试验研究，确定预臭氧的适宜臭氧投加量为3mg/L、臭氧停留时间为10min：后臭氧的适宜投加量为2mg/L，、臭氧停留时间为10min。研究不同滤速、反冲洗工况下生物强化滤池、生物活性炭滤池对氨氮、CODMn的去除效果，确定两种滤池在滤速为1.9m/h时对污染物的去除效果较好。同时研究表明生物强化滤池与生物活性炭滤池的适宜反冲方式为气水联合反冲洗。并确定生物强化滤池的适宜反冲洗工况为：气冲强度控制在6L/s·㎡，历时5min；水冲强度控制在15L/s·㎡左右，历时10min。确定生物活性炭滤池的适宜反冲洗工况为：低强度气反冲5 L/㎡·S，历时5min，高强度水反冲15 L/㎡·s，反冲洗时间15min。
　　 在各处理单元适宜工况的基础上，考察上述各组合工艺（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）长期运行条件下，其对常规指标（浊度、氨氮、亚硝酸盐氮），有机物（CODMn、UV254、DOC），生物稳定性（BDOC、AOC）的去除情况，及各工艺出水的分子量分布。
　　 考察结果表明工艺Ⅰ对浊度、氨氮、亚硝酸盐氮的去除率为98％、38％、70％，工艺Ⅱ的去除率为99％、87％、96％，工艺Ⅲ为99％、95％、98％，工艺Ⅳ为99％、95％、94％。各工艺出水的上述3种指标均达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求。
　　 各工艺对有机物（CODMn、UV254、DOC）的去除效果表明，工艺Ⅰ对三种有机物指标的去除率分别为55％、82％、51％，工艺Ⅱ的去除率分别为75％、91％、62％，工艺Ⅲ的去除率分别为85％、91％、70％，工艺Ⅳ的去除率分别为90％、93％、68％。各工艺出水的CODMn已达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求。
　　 了解各工艺出水的生物稳定性，明确其对BDOC、AOC的去除率。工艺Ⅰ对BDOC、AOC的去除率为36％、30％，工艺Ⅱ的去除率为82％、50％，工艺Ⅲ为90％、65％，工艺Ⅳ为90％、66％。工艺Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ出水的BDOC浓度在0.1mg/L左右，AOC低于100μg/L，均达到生物稳定性的要求，而工艺Ⅰ的出水尚不能达到水质的生物稳定性的要求。
　　 长江南京段水源水中主要以小分子量有机物为主，本文考察各工艺对位于>100K、10K～100K、5K～10K、1K～5K、500～1K、<500 Dalton六个分子量区间中的有机物的去除效果，得出工艺Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ对各分子量区间的有机物均有较好的去除效果，而工艺Ⅰ对分子量>5K Dalton的有机物具有较好的去除效果，其对<5K Dalton的小分子有机物去除率较低。
　　 考察不同活性炭类型对两类滤池出水水质的影响，同时研究滤池中生物量及生物活性。4种生物滤池中生物量呈显著的成层分布，随滤层深度增加生物量降低；但无论是生物强化滤池还是生物活性炭滤池，以颗粒炭为填料的滤池出水水质优于柱状炭滤池，生物量及生物活性明显优于柱状炭滤池，其运行周期也明显长于以柱状炭为填料的滤池。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪 论

1.1 长江水体污染现状

1.2 饮用水水源地水质状况

1.3 微污染水源的水质特点与危害

1.4 饮用水水质标准的发展

1.4.1 国际水质标准发展

1.4.2 中国水质标准发展

1.5 微污染水源饮用水处理技术

1.5.1 原水预处理技术

1.5.2 强化常规处理技术

1.5.3 活性炭技术

1.5.4 臭氧氧化技术

1.5.5 生物活性炭技术

1.5.6 臭氧-生物活性炭技术

1.5.7 膜技术

1.6 课题的提出与主要研究内容

1.6.1 课题背景

1.6.2 技术路线

1.6.3 主要研究内容

第二章 试验工艺设计与研究方法

2.1 试验工艺设计

2.1.1 原水水质

2.1.2 试验工艺的选择及设计思路

2.1.3 中试试验工艺流程设计

2.1.4 中试试验装置处理单元设计

2.2 试验方法及说明

2.2.1 BDOC测定方法

2.2.2 AOC的测定方法

2.2.3 分子量分布的测定方法

2.2.4 测定方法及仪器

第三章 处理工艺各单元适宜工况的确定

3.1 臭氧接触柱工况的确定

3.1.1 臭氧投加量的确定

3.1.2 臭氧接触时间的确定

3.2 生物强化滤池工况的确定

3.2.1 生物强化滤池滤速的确定

3.3 生物活性炭滤池工况的确定

3.3.1 生物活性炭滤池滤速的确定

3.4 滤池反冲洗工况的确定

3.4.1 反冲洗形式

3.4.2 反冲洗前后生物量的变化

3.4.3 反冲洗形式对浊度的影响

3.5 本章小结

第四章 各处理工艺对源水处理效果的对比研究

4.1 各工艺出水水质比较

4.1.1 对浊度的去除效果

4.1.2 对氨氮及亚硝酸盐氮的去除效果

4.2 对有机物的去除效果

4.2.1 对CODMn的去除效果

4.2.2 对UV254的去除效果

4.2.3 对DOC的去除效果

4.3 对出水生物稳定性的影响分析

4.3.1 对BDOC的去除效果

4.3.2 对AOC的去除效果

4.4 有机物分子量分布特性研究

4.5 本章小结

第五章 活性炭类型对水质净化效果的影响研究

5.1 活性炭的性能指标

5.2 炭型的对比分析

5.3 净水效果比较

5.3.1 炭型对BEAF净水效果的影响

5.3.2 炭型对BAC净水效果的影响

5.4 微生物量及生物活性的比较

5.4.1 炭型对微生物量的影响

5.4.2 炭型对生物活性的影响

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献