双层滤料滤池截污和除氨性能优化研究

发布时间：2017-04-10 09:04

  本文关键词：双层滤料滤池截污和除氨性能优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本研究针对平原地区水库水低温低浊、季节性藻类爆发、有机物及氨氮含量高的水质特点及现有净水厂滤池在实际运行过程中出现的问题,以滤池的净水机理及运行特性为基础,结合前期调研,对双层滤料滤池进行了深入研究。通过试验对比了不同类型的煤砂滤池的过滤性能,对滤池除污染物的机理进行了研究,采用响应面法分析了影响过滤的因素和响应参数的关系,结合调研对滤池反冲系统进行了设计；探讨了沸石新型滤料作为上层滤料的可行性,研究了沸石/砂滤池的除污性能；与臭氧工艺结合,分析了滤池对于水中有机物和氨氮的去除效果。研究主要包括四个方面的内容：(1)煤砂滤池针对低温低浊水的参数构建和参数优化：(2)沸石作为上层滤料的可行性和处理效果分析；(3)臭氧/双层滤料滤池对高有机物高氨氮水的处理效果分析：(4)响应面法对过滤试验响应参数和影响因子关系的分析；在煤砂滤池处理低温低浊水的研究中,对影响煤砂滤池过滤性能的参数进行选择和分析。通过对比不同滤速、滤料级配、滤层厚度条件下过滤周期、滤后水浊度、颗粒数和水头损失等相关指标,分析各因素对煤砂滤池过滤性能的影响作用,选择出各滤速条件下滤池最优构建参数,并对煤砂滤池的除浊机理进行了研究。研究表明,砂层的有效粒径是影响煤砂滤池过滤性能的主要因素,采用美国规范规定有效粒径dlo=0.5mm的滤池处理效果最好,国内规范规定有效粒径dlo=0.55mm的滤池处理效果次之,采用砂层有效粒径dlo=0.6mm构建的滤池处理效果最差。最优工况为在砂层有效粒径dlo=0.5mm的条件下,9m/h采用砂/煤(40cm/50cm)、10m/h采用砂/煤(20cm/70cm)、12m/h采用砂/煤(20cm/70cm)及14m/h采用砂/煤(20cm/70cm)。通过调研和实验相结合,分析了反冲洗方式对反冲洗效果的影响,针对煤砂滤池提出了相应参数的计算方法；结合自动化控制的理念,设计滤池运行自控系统,着重对反冲系统进行设计说明,实现滤池的反冲自控。在传统煤砂滤池研究的基础上,改变上层滤料的类型,探讨沸石作为上层滤料的可行性。采用与煤砂滤池相同的试验方法,分析出水各相关指标,对比煤砂滤池和沸石/砂滤池的截污效果,研究表明,与传统煤砂滤池相比,沸石并未表现出良好的过滤性能,其机械强度低,比重大,不适合作为上层滤料,滤池水头损失增长过快,过滤周期短。针对平原水库水季节性有机物、氨氮含量高的特点,采用滤前水曝臭氧的方式,通过臭氧的氧化性降解水中难分解有机物,并通过滤池的生物作用,对水中的有机物和氨氮进行去除。试验对比了挂膜后煤砂滤池、活性无烟煤/砂滤池和炭砂滤池对污染物的去除效果,探讨了滤料的吸附作用和生物作用对污染物的去除效果。研究表明,在臭氧投加量为5mg/L、接触时间为10min的条件下,活性无烟煤/砂滤池和炭砂滤池对水中有机物和氨氮的去除效果最好,传统煤砂滤池的去除效果最差。在进水CODMn浓度为6.1～7.3mg/L、UV254浓度为0.162-0.194cm-1、氨氮浓度为1.5-2.0mg/L的条件下,煤砂滤池、活性无烟煤/砂滤池和炭砂滤池对CODMn的去除率分别为58.9%、79.2%、81.4%,对UV254的去除率分别为87.8%、93.4%、95.6%,对氨氮的去除率分别为73.2%、88.3%、92.2%：无烟煤、活性炭和活性无烟煤的吸附作用对CODMn的去除所占的比例分别为25%,42.5%和46.5%,对氨氮的去除所占的比例分别为36%,42%和43.3%。采用生物活性滤料在水中有机物和氨氮含量高的时期能够充分发挥滤池对污染物的降解作用,有效降低滤池出水中有机物和氨氮的含量。采用Design Expert软件对煤砂滤池过滤性能试验结果进行分析,通过响应面法建立响应参数与影响因子间的函数模型,通过分析得出参数与因子之间的关系,并与试验结论进行对比。研究表明,采用Design Expert软件能够将试验分析提升到理性化分析的层面,分析结果与理论分析相符。
【关键词】：低温低浊 高有机物高氨氮 煤砂滤池 沸石 臭氧/双层滤池 响应面分析
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU991.2
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 研究背景12-14
• 1.1.1 我国水资源现状和危机12
• 1.1.2 过滤技术的发展12-14
• 1.2 过滤技术国内外研究进展14-18
• 1.2.1 滤池处理常规水质原水研究现状14-17
• 1.2.2 滤池处理高有机物高氨氮水质原水研究现状17-18
• 1.3 研究内容及意义18-22
• 1.3.1 课题来源及意义18-19
• 1.3.2 主要研究内容19-20
• 1.3.3 技术路线20-22
• 第2章 试验装置设计与方法22-27
• 2.1 双层滤料滤池过滤性能优化工艺设计22-23
• 2.1.1 试验装置22
• 2.1.2 工艺设计说明22-23
• 2.2 臭氧/双层滤料滤池对高有机物高氨氮水处理工艺设计23
• 2.2.1 试验装置23
• 2.2.2 工艺设计说明23
• 2.3 主要试验设备型号23-24
• 2.3.1 中试设备23-24
• 2.3.2 滤柱试验设备24
• 2.4 原水水质24-25
• 2.5 检测项目与方法25-27
• 2.5.1 滤料(砂样)级配测定方法25-26
• 2.5.2 滤料含泥量测定方法26-27
• 第3章 双层滤料滤池过滤性能优化27-58
• 3.1 煤砂滤池过滤性能优化27-50
• 3.1.1 三种煤砂滤池运行效果28-35
• 3.1.2 煤砂滤池反冲洗性能分析优化与自控研究35-49
• 3.1.3 小结49-50
• 3.2 沸石/砂滤池过滤性能优化50-55
• 3.2.1 三种沸石/砂滤池运行效果51-55
• 3.2.2 小结55
• 3.3 煤砂滤池与沸石/砂滤池运行效果对比55-56
• 3.4 本章小结56-58
• 第4章 臭氧/双层滤料滤池对高有机物高氨氮水的处理58-68
• 4.1 引言58
• 4.2 试验装置和材料58-60
• 4.2.1 无烟煤活化方法59
• 4.2.2 试验运行方式59-60
• 4.3 臭氧氧化单元参数的确定60-61
• 4.3.1 臭氧投加量的确定60
• 4.3.2 臭氧接触时间的确定60-61
• 4.4 滤柱的挂膜启动61
• 4.5 有机物和氨氮的去除效果61-65
• 4.5.1 有机物的去除效果61-63
• 4.5.2 氨氮的去除效果63-65
• 4.5.3 浊度的去除效果65
• 4.6 滤料吸附作用和生物作用除污效果65-66
• 4.7 本章小结66-68
• 第5章 Design Expert在过滤试验数据分析中的应用68-78
• 5.1 Design Expert软件介绍68
• 5.2 响应面设计68-69
• 5.2.1 Box-Behnken响应面设计68
• 5.2.2 过滤实验设计分析68-69
• 5.3 试验结果及分析69-75
• 5.3.1 过滤周期与各变量关系模型70-72
• 5.3.2 出水浊度与各变量关系模型72-75
• 5.4 试验方案优化75-77
• 5.5 本章小结77-78
• 第6章 结论及建议78-81
• 6.1 结论78-79
• 6.2 建议79-81
• 参考文献81-85
• 后记85-86
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况86

【参考文献】

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