臭氧和臭氧/过氧化氢-生物活性炭技术处理引黄水库水试验研究

摘要

随着经济社会的发展，黄河水源的污染不断加剧，引黄水库水质呈现富营养化状态，具有低浊、高藻、高有机污染的水质特征，严重威胁饮用水安全。济南某水厂以鹊华水库水为水源，采用常规工艺处理，原有处理工艺难以满足受污染水源水质变化的需求，加氯消毒过程中，会产生可致癌物三卤甲烷类化合物(THMs)，降低了饮用水水质安全性，因此有必要研究和应用先进的饮用水深度处理技术来获得优质饮用水。
　　 本文分析了引黄水库水质特点，通过强化常规处理工艺、预氧化处理工艺、臭氧/活性炭深度处理工艺以及各种组合工艺的中试试验研究，考察了各种工艺对引黄水库水的处理效果，提出了最佳处理工艺参数，得出如下结论：
　　 (1)引黄水库原水受有机物污染较为严重，原水中CODMn在2.34～4.69mg/L之间，平均值为3.41mg/L，UV254在0.030～0.059cm-1之间，平均值为0.046 cm-1，氨氮含量较低，浓度范围为0.109～0.422mg/L；原水水质呈现低浊度、有机污染和含藻类的特性，夏秋季高藻高浊度，冬季低温低浊的特点。原水中固体颗粒物分布表明，引黄水库原水中悬浮固体颗粒物中以粒径10μm以下的颗粒物为主，粒径为1～10μm的颗粒物，占到颗粒总数的99.5％以上。
　　 (2)微生物絮凝剂强化混凝工艺改善了絮凝效果，提高常规工艺去除效率，对浊度、色度、有机污染物、氨氮和叶绿素a的去除效果都有明显提高。
　　 (3)臭氧预氧化、二氧化氯预氧化和高锰酸钾预氧化具有脱色、除藻和助凝作用，经预氧化处理后，降低了后续工艺负荷，提高了常规工艺对色度和浊度的去除率，并且改善了对CODMn、UV254和藻类的去除效果。
　　 (4)采用常规工艺结合O3-BAC深度处理工艺处理引黄水库微污染原水的中试研究结果表明：深度处理工艺能够有效去除引黄水库原水中有机污染物，O3-BAC深度处理工艺对浊度物质有很好的去处效果，同时能够有效降低出水的固体颗粒物，固体颗粒物去除率达到99％以上。
　　 (5)针对微污染引黄水库水，“预O3+常规处理+O3-BAC”深度工艺是理想的深度处理工艺。通过臭氧预氧化强化混凝、臭氧氧化分解、活性炭吸附以及微生物降解等综合作用，能够有效去除水中微量有机污染物，保障饮用水的稳定性和安全性。
　　 (6)在预O3+常规处理+O3-BAC深度处理工艺中，预臭氧和主臭氧最佳投加量分别为1～2mg/L和2mg/L。
　　 (7)O3/H2O2高级氧化工艺中，投加H2O2促进了臭氧分解生成羟基自由基，提高了系统的氧化能力，O3/H2O2高级氧化-BAC深度处理工艺处理效果明显优于O3-BAC处理工艺。针对引黄水库水水质特点，O3/H2O2高级氧化过程中，确定臭氧投加量为2mg/L，[H2O2]/[O3]的最佳摩尔比为0.5～0.75。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪 论

1.1研究背景

1.1.1我国饮用水水污染现状

1.1.2饮用水水质标准的提高

1.2课题研究的目的、意义和研究内容

1.2.1课题研究的目的和意义

1.2.2试验研究的可行性

1.2.3研究目的和研究内容

1.3臭氧-生物活性炭技术的研究和应用

1.3.1臭氧氧化技术

1.3.2活性炭吸附技术

1.3.3臭氧-生物活性炭技术

1.3.4 O3／H2O2高级氧化技术

第二章试验设备与分析方法

2.1试验工艺流程

2.2中试试验装置

2.1.1预氧化接触氧化塔

2.1.2常规处理

2.1.3臭氧-生物活性炭深度处理

2.1.4臭氧发生装置

2.3水质分析方法

第三章强化常规混凝工艺

3.1原水水质概况

3.1.1原水水质指标

3.1.2原水中悬浮固体颗粒物分布

3.2常规处理工艺

3.1.1烧杯试验

3.1.2对浊度和色度的去除效果

3.1.3对有机物的去除效果

3.1.4对氨氮和叶绿素a去除效果

3.1.5悬浮固体颗粒物的去除效果

3.3微生物絮凝剂强化混凝工艺

3.3.1作用机理

3.3.2烧杯试验

3.3.3对浊度和色度的去除效果

3.3.4对有机物的去除效果

3.3.5对氨氮和叶绿素a的去除效果

3.4本章小结

第四章预氧化+常规工艺

4.1试验方法

4.2臭氧预氧化+常规工艺

4.1.1臭氧预氧化对浊度的影响

4.1.2臭氧预氧化对色度的影响

4.1.3臭氧预氧化对有机物的影响

4.1.4臭氧预氧化对氨氮的影响

4.1.5臭氧预氧化对叶绿素a的影响

4.1.6其他之指标的测定

4.3二氧化氯预氧化+常规工艺

4.3.1最佳投加量的确定

4.3.2二氧化氯预氧化对浊度和色度的影响

4.3.3二氧化氯预氧化对有机物的影响

4.3.4二氧化氯预氧化对叶绿素a的影响

4.4高锰酸钾预氧化+常规工艺

4.4.1高锰酸钾预氧化对浊度和色度的影响

4.4.2高锰酸钾预氧化对有机物的影响

4.4.3高锰酸钾预氧化对叶绿素a的影响

4.5本章小结

第五章O3-BAC深度处理工艺

5.1常规工艺+O3-BAC

5.1.1主臭氧最佳投加量的确定

5.1.2 O3-BAC对有机物的影响

5.1.3 O3-BAC对浊度的影响

5.1.4 O3-BAC对氨氮的影响

5.1.5 O3-BAC对叶绿素a的影响

5.1.6 O3-BAC对固体颗粒物的影响

5.2 O3-BAC与单独BAC的试验对比

5.3预O3+常规工艺+O3-BAC

5.3.1对浊度和色度的去除效果

5.3.2对有机物的去除效果

5.3.3对氨氮和叶绿素a的去除效果

5.4本章小结

第六章O3／H2O2高级氧化深度处理工艺

6.1 O3/H2O2高级氧化反应机理

6.2试验方法

6.2.1臭氧和过氧化氢的投加顺序

6.2.2臭氧和过氧化氢投加量的确定

6.3 O3／H2O2摩尔比对去除效果的影响

6.3.1对有机物的去除影响

6.3.2对浊度的去除影响

6.4单独O3和H2O2与O3/H2O2高级氧化的比较

6.5本章小结

第七章结论与建议

9.1结论

9.2建议

参考文献

后记

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况