污泥回流工艺对低浊微污染水的强化处理及絮体分形特性研究

发布时间：2019-11-09 14:06

【摘要】：我国南部地区的地表水源水包括河流水、湖泊水、水库水等,其中湖泊、水库为典型低浊微污染水源水,具有较低的颗粒悬浮物浓度、较小的颗粒尺寸、较高浓度的有机物和氨氮,并含有一定的嗅和味,因此在混凝反应过程中颗粒间的碰撞和聚集效率低、混凝效果差、药剂消耗量大、污泥产量大,给常规工艺带来了极大挑战。为了保证饮用水的安全和有效处理,对低浊微污染水进行强化处理具有重要意义。有研究表明,净水厂沉淀池污泥内的部分不溶性金属氢氧化物,具有混凝吸附作用,将其回流到混合池,不但可以增加原水中颗粒物浓度,还能起到强化混凝的效果的作用。絮凝反应过程中絮体的表面形状和内部颗粒具有高度不规则性、自相似性和标度不变性,因此聚集体的形态和结构具有分形特征。目前,人们对于絮体反应过程中各影响因子对絮体形成的相互作用关系以及絮体形态和结构的变化过程仍然缺乏足够的认识。分形理论为絮凝工艺的改进和絮凝机理的深入研究提供了强有力的工具。因此本课题探索性的研究了污泥回流工艺对低浊微污染水源水的强化处理及其絮体的分形特性。本课题以低浊微污染水源水为研究对象,通过静态试验,采用CCD摄像系统对絮凝反应器内絮体的形态进行动态原位实时拍摄,对比了不同聚合氯化铝(Polyaluminium Chloride,简称PACl)投量下常规工艺和污泥回流工艺对浊度、有机物的去除效果,并分析了絮凝体分形维数的成长变化过程,考察了混凝剂投量、助凝剂、回流比(铝盐污泥投量与水处理量的比值)对污泥回流工艺的浊度、UV254和CODMn去除效果的影响及其絮体形态和结构的成长变化过程,污泥回流工艺对水质和水力冲击负荷的抵抗能力和吸附剂、预氧化及预氧化与吸附剂联合对污泥回流工艺的污染物去除效果及其絮体形态和结构的成长变化的影响。试验结果如下:1.不同混凝剂投量下常规工艺和污泥回流工艺的对比试验发现,在一定条件下污泥回流工艺可以减少混凝剂投量和污泥产量,污泥回流工艺在PACl投量为0.04 mmol·L-1时对浊度、UV254和CODMn具有较好强化混凝效果,且生成的絮体大而密实,沉降性能好。PAM对污泥回流工艺的影响试验发现,PAM可以增强絮体的密实度,增大絮体平均粒径,提高絮体强度,改善絮凝效果。回流比对污泥回流工艺的影响试验发现,回流比为1%-4%时,污泥回流对水中浊度和有机物有强化去除效果,且絮体结构较为密实、颗粒平均尺寸大、絮体沉降性能好、絮体颗粒粒径分布近似正态分布。2.不同冲击负荷下污泥回流工艺对污染物的去除和对絮体的结构形态有很大的影响,当原水浊度为20-60NTU、天然有机物含量越低、pH为7-8、水力搅拌适宜时污泥回流工艺的强化混凝效果好,絮体密实度高、颗粒平均尺寸较大,絮体颗粒粒径分布近似正态分布。3.通过粉末活性炭(Powdered activated carbon,简称PAC)、沸石和磁铁矿与污泥回流3种组合工艺的对比发现,活性炭-回流污泥组合工艺对浊度和有机物有很好的强化去除效果,且大大增大了絮凝过程中絮体分形维和成长速率,改善了絮体沉降性能,形成的絮体颗粒粒径分布均匀集中。高锰酸钾预氧化联合粉末活性炭回流污泥组合工艺大大的强化了对污染物的去除效果,极大的改善了絮体形态结构特性,并加速了絮体的成长速率。4.絮体在成长过程中絮体粒径和分形维数,能很好地反应絮体成长过程中结构和形态的变化,能够灵敏地反映絮凝过程中水力及水质条件变化对絮体成长特性的影响,能够很好的反应絮凝效果,但是在混凝条件和冲击负荷等在很小范围内变动时,絮体分形维数不能灵敏表现出来。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703

【相似文献】