肖山水厂臭氧—活性炭深度处理工艺试验研究及工程设计

发布时间：2020-07-16 08:42

【摘要】：长江下游江阴段源水受上游城市污水、工业污废水和农业灌溉的影响,水中有机物和氨氮等微污染物超标,当前净水厂常规水处理工艺难以保障出水水质安全,需要研究深度处理技术、确定参数和效能。课题以长江下游江阴段原水为研究对象,通过统计分析近三年来长江下游江阴段原水和给水处理厂滤池出水的水质变化规律,明确了长江下游江阴段原水及给水厂滤后水的水质特性,并针对性地开展了臭氧-活性炭工艺深度净水技术研究,优化臭氧氧化工艺和活性炭滤池运行参数,探讨最适合长江下游江阴段原水水质特性臭氧-活性炭连用工艺运行参数,强化臭氧氧化工艺及活性炭滤池净水效能,保障民生安全,促进社会经济的绿色可持续发展。研究对比分析了近三年来江阴段长江水原水和给水厂滤后水水质变化规律,结果表明长江下游江阴段原水属于微污染水,原水中氨氮和有机物浓度(COD_(Mn))相对较高,季节性变化明显。水厂当前的常规工艺对水中的微污染物(如氨氮和有机物等)的去除作用较差,难以保障供水水质安全,需要进一步采用深度处理技术。活性炭的材质和形式对活性炭的吸附性能影响较大,实验中通过对比四种活性炭(煤质破碎炭、煤质颗粒炭、椰壳破碎炭和椰壳柱状炭)的碘值和亚甲基蓝值发现,柱状炭的碘值和亚甲基蓝值低于破碎炭,而煤质炭的碘值和亚甲基蓝值低于椰壳炭。同时以COD_(Mn)为控制指标,以江阴段长江水原水为研究对象,考察了四种活性炭对江阴段长江水的吸附速率和吸附容量,结果表明椰壳破碎炭的吸附速率和吸附容量最高,吸附容量和平均吸附率(30min)分别为7.23mg/g和0.054mg/(L·min)。研究中进行了臭氧投加试验,采用单级臭氧投加方式时,最佳臭氧投加量为2.5mg/L,臭氧-活性炭工艺对UV_(254)、COD_(Mn)和氨氮的最佳去除率分别为63.90±3.59%、43.56±2.38%和71.83±4.65%。当采用两级臭氧投加方式时,最佳臭氧投加量为2.0mg/L,低于采用单级投加方式时对应的最佳臭氧投加量,水中UV_(254)、COD_(Mn)和氨氮的最佳去除率分别为73.08±3.70%、57.65±2.61%和86.14±3.83%,结果表明臭氧两级投加时更有利于提高污染物的去除效能,提高臭氧的有效利用率,降低臭氧投加量,且当臭氧投加比例为1:1时,更有利于调整臭氧在接触塔中的浓度分布,降低臭氧的自分解速率,提高臭氧的有效利用率。活性炭滤池运行参数优化实验研究表明,当炭滤池的水力停留时间为20min时,对UV_(254)、COD_(Mn)以及氨氮去除效果最佳,最佳去除率和平均去除速率分别为34.97±3.70%、55.66±3.78%、89.88±2.81%和2.37×10~(-4)cm~(-1)·min~(-1)、6.38×10~-22 mg/(L·min)、2.67×10~-22 mg/(L·min)。同时研究表明当炭滤池反冲洗周期过长时会导致生物膜老化严重,而当炭滤池反冲洗周期过短时会导致微生物流失严重,严重影响炭滤池的生物降解作用,针对当前水质特性,炭滤池的反冲洗周期宜控制在5-10d(最佳周期为7d),对UV_(254)、COD_(Mn)以及氨氮的最佳去除率分别为38.76±3.73%、55.23±3.27%和91.73±4.81%,炭滤池出水水质《国家饮用水卫生标准》(GB5749-2006)要求,保障民生安全,促进社会和经济的和谐可持续发展。对该净水厂深度工艺单体构筑物进行设计,根据已有试验得出的最佳运行参数,对实际的净水厂工艺流程中的提升泵房、臭氧接触池、活性炭滤池以及臭氧发生器间等构筑物进行了设计参数确定,由此,去除来水中的污染物,从而满足该城市生活饮用水卫生标准。同时对该项目的经济效益以及对环境的影响进行了简要分析。对工艺设计的整体效能及经济进行分析,经济合理,为净水厂工程提供技术参考。把试验参数应用于实际工程改造,该给水厂处理规模为60万吨/日,计算结果表明,改造工程估算总投资为41587.7万元,改造工程完成后,新增单位处理成本为0.288元/吨。工程实施,可望为当地安全供水提供保障,经济效益、社会效益巨大。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU991.2
【图文】：

技术路线图

中试系统配置清单见表 2-1。1）提升水箱升水箱采用有机玻璃制造，尺寸为 600mm×600mm×800mm，超高 积为 0.252m3，水箱定期清洗。2）提升水泵用卧式离心泵，水泵流量为 0-3 m3/h，扬程 10m。3）臭氧接触塔用316不锈钢制造，接触塔直径为300mm，塔高1600mm，有效水深3化时间为 12 分钟，底部设有直径为 250mm 的钛合金微孔曝气盘，塔，通过合理开启阀门 1、阀门 2 和阀门 3，实现单级臭氧氧化和两施。臭氧投加量为 2mg/L，采用两级时投加投配比为 1:1。4）活性炭滤池性炭滤池直径为 300mm，高度为 2800mm（其中配水区高度为 200度为 200mm，砂垫层高度为 300mm，颗粒活性炭滤床高度为 1300度为 800mm，超高 200mm），采用气-水联合反冲。

图 2-2 臭氧-活性炭工艺中试实验装置现场图表 2-1 中试系统配置清单号设备、部件及材料名称规格型号 数量 备注1成套臭氧发生器（含供电单元）LAB2B 1 套上海浦成。进出气连接方外径 8mmPVDF 管，产气压力 6.9m 水柱2 气源系统 1 套氧气要求，高纯度，露点-以下，碳氢化合物不大15ppm3 过滤器 1 套4 露点仪 1 套型号：GAZ10-S 在线露点系统一段用 DN100 曝气头，二

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