适应季节性高氨氮污染原水的四种滤料过滤技术对比研究

论文摘要

根据东江水源季节性污染的特点，本文选择活性无烟煤强化过滤应对季节性污染带来的原水中氨氮、有机物浓度大幅升高的现象，并与普通无烟煤滤料、石英砂滤料及活性炭过滤进行对比。利用扫描电镜和低温氮气吸附分析仪分别对活性无烟煤等滤料进行了表面微观形貌观察以及氮气吸附脱附等温线、孔径分布测定，评估其对总有机碳（TOC）、嗅味物质的吸附去除能力。结果表明，活性无烟煤的表面孔隙丰富，与活性炭类似，而无烟煤滤料的表面比较光滑；活性无烟煤与活性炭的孔径分布主要集中在0.454.70nm范围内，活性无烟煤的中孔以及大孔的孔容量比活性炭略高；活性无烟煤和活性炭对TOC与致嗅物质的吸附去除效果均比无烟煤的去除效果明显，去除率分别为70%和60%90%。现场活性无烟煤等四种滤料过滤实验结果表明，活性无烟煤过滤与石英砂过滤在去除水中浊度的效能是相似的，其出水均＜0.2NTU；活性无烟煤和活性炭滤柱出水氨氮浓度低于0.3mg/L，去除率均为94%，石英砂和无烟煤滤柱对氨氮的转化不彻底，导致出水亚硝酸盐氮浓度比进水高出0.58mg/L；活性无烟煤滤柱对TOC和UV254平均去除率分别是33.4%和43.6%，对土臭素、2-MIB和甲硫醚等嗅味物质有较好的去除效果。纯氧曝气-生物活性过滤实验结果表明，纯氧曝气能够将水中溶解氧浓度大幅度提高到25mg/L左右，能显著改善四种滤料过滤对高浓度氨氮的去除效果；在进水氨氮浓度分别为4mg/L和6mg/L时，石英砂和无烟煤滤柱对其去除率均由未曝气时的40%和26%升高至67%和47%，活性无烟煤和活性炭对其去除率则升高至90%和84%；石英砂和无烟煤滤柱出水中亚硝酸盐浓度升高，最高达到0.80.9mg/L，可能是由于生物量不足所致；在活性无烟煤和活性炭滤柱去除氨氮的过程中，氨氮去除量与溶解氧之间的比例值平均为1:4.25，比理论值略低。这个结果具有比较重要的意义，可用于指导生物强化过滤去除氨氮工艺系统的设计和运行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 常规水处理工艺的局限性
• 1.3 微污染水源水的处理现状
• 1.3.1 预处理技术
• 1.3.2 常规工艺的强化技术
• 1.3.3 深度处理技术
• 1.3.4 组合工艺
• 1.4 本研究中处理工艺的选择及目的
• 1.5 研究内容
• 第2章 实验装置与测定方法
• 2.1 实验装置及方法
• 2.2 检测指标与分析方法
• 2.2.1 现场实验指标的测定及仪器
• 2.2.2 嗅味物质的测定
• 2.2.3 表面形态结构观测
• 2.2.4 低温氮吸附分析
• 第3章 滤料吸附性能研究
• 3.1 扫描电镜观测
• 3.1.1 无烟煤表面扫描电镜分析
• 3.1.2 活性无烟煤表面的扫描电镜分析
• 3.1.3 活性炭表面及断面的扫描电镜分析
• 3.2 低温氮吸附分析
• 3.2.1 氮气吸附脱附等温线
• 3.2.2 密度函数理论计算的孔径
• 3.3 滤料吸附实验
• 3.3.1 对 TOC 的吸附去除效果
• 3.3.2 对嗅味物质的去除效果
• 3.4 小结
• 第4章 生物活性滤柱过滤实验研究
• 4.1 原水水质
• 4.2 生物活性滤柱的挂膜启动
• 4.2.1 生物活性滤柱挂膜期间 CODMn的浓度变化
• 4.2.2 生物活性滤柱挂膜期间氨氮的浓度变化
• 4.2.3 生物活性滤柱挂膜期间浊度的变化
• 4.3 生物活性过滤对不同类型污染物的去除效果
• 4.3.1 对浊度的去除效果
• 4.3.2 对氨氮的去除与转化
• 4.3.3 对有机物的去除效果
• 4.3.4 对嗅味物质的去除效果
• 4.4 生物活性滤池反冲洗过程研究
• 4.4.1 水头损失变化
• 4.4.2 反冲洗方式及强度
• 4.4.3 初滤水水质变化
• 4.5 连续过滤实验研究
• 4.6 小结
• 第5章 纯氧曝气-生物活性过滤去除水中氨氮的研究
• 5.1 未曝气情况下氨氮去除效果
• 5.1.1 未曝气情况下过滤出水溶解氧浓度变化
• 5.1.2 氨氮的去除及亚硝酸盐和硝酸盐相应变化
• 5.2 纯氧曝气情况下氨氮去除效果
• 5.2.1 纯氧曝气情况下出水溶解氧浓度变化
• 5.2.2 氨氮的去除与亚硝酸盐和硝酸盐浓度的相应变化
• 5.3 氨氮转化与溶解氧需要量之间的关系
• 5.4 小结
• 第6章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果