氣浮-炭砂過濾工藝運行特性試驗研究.pdf

1、為保障南水北調(diào)引水山東段摻混水源的供水安全問題，本課題開展“氣浮-炭砂濾池”為核心凈化工藝的研究內(nèi)容。該課題是國家“南水北調(diào)山東受水區(qū)飲用水安全保障技術(shù)研究與綜合示范”科技重大專項項目中的第六個子課題“受水區(qū)現(xiàn)有工藝運行優(yōu)化評估與適應性研究”。
　　南水北調(diào)引水山東段摻混水源具有摻混后水庫水源常年濁度變化較多，有富營養(yǎng)化問題的傾向，因為是引江水，沿途跨越地域較廣，在山東段摻混后水源具有夏季高藻、高有機物、冬季低溫低濁的水質(zhì)特性。常

2、規(guī)工藝往往不具有處理多變水源的能力，本研究以南水北調(diào)引水山東段摻混水源為研究對象，針對其典型特征自主開發(fā)了氣浮-炭砂濾池為核心的凈化工藝，處理規(guī)模為0.5m3/h。
　　研究內(nèi)容主要包括三個方面:(1)氣浮-炭砂濾池工藝性能評價及除污效果研究;(2)工藝不同運行方式的水質(zhì)條件切換;(3)組合工藝協(xié)同脫氮除有機物效果及機理研究。
　　工藝參數(shù)優(yōu)選試驗表明，通過濁度、CODMn、UV254和DOC作為出水指標控制。工藝優(yōu)選絮凝劑

3、為聚合氯化鋁鐵(PFAC)，并優(yōu)選出適合設備以氣浮-炭砂濾池方式運行的PFAC最佳投加量為5mg/L（以Al3+計）;適合的一級絮凝G值為63 s-1，適合的二級絮凝G值為22 s-1;氣浮單元溶汽水的適宜回流比為12％;過濾單元的進水表面負荷控制在8m3/(m2.h)以下。
　　工藝以氣浮-炭砂濾池方式運行的除污效果試驗表明，在低溫低濁時期本工藝最終出水濁度低于0.1NTU，對濁度的總?cè)コ矢哌_99％，整個工藝出水的顆?？倲?shù)低于

4、500粒/ml，能較好的保證出水水質(zhì)。在夏季高藻時期本工藝出水CODMn、UV254、 DOC的含量分別為1.9 mg/L、0.023 cm-1、2.85 mg/L，出水水質(zhì)滿足生活飲用水衛(wèi)生標準中的要求。
　　在夏季高藻條件下工藝以氣浮-炭砂濾池方式運行，對藻含量和葉綠素a的總平均去除率分別為98.99％、88.18％，工藝運行時間穩(wěn)定，氣浮工藝能夠較好的延長高藻時期過濾的的周期。水體中的致嗅物質(zhì)主要由MIB導致產(chǎn)生，氣浮單元后

5、的MIB降低較多，氣浮出水含量為10.80 ng/L，去除率為46.95％，過濾單元出水MIB的平均含量為0.9845ng/L，出水最終平均去除率為95.14％，去除效果良好。原水THFMP的主要組成是CHCl3及CHCl2Br，占THMFP總量的70％左右。由于原水中THMFP的含量相對較低，整個工藝對其去除效果相對不明顯，但是出水水質(zhì)中THFMP的含量是低于《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)中的限值的。進水THMEP總

6、量為88.8μg/L，最終出水THMEP總量為67.1μg/L，總?cè)コ蕿?4.43％。
　　工藝直接過濾方式運行可行性研究表明，在低溫低濁時期，整個工藝省略中間氣浮單元，炭砂濾柱以直接過濾方式運行的出水濁度平均值低于0.3NTU，并且平均出水濁度為0.15NTU。出水CODMn、 UV254、 DOC分別為1.84mg/L、0.03 cm-1、4.31 mg/L，證實了直接過濾方式的可行性。直接過濾方式運行的方式下對投藥量和炭型

7、的進行了優(yōu)化，最終優(yōu)選適合直接過濾方式的PAFC投藥量為1mg/L，優(yōu)選的炭型為有效粒徑范圍在1.6～2.3mm的顆粒活性炭。
　　工藝水質(zhì)切換試驗表明，通過出水水質(zhì)和藥耗、能耗等指標為參考依據(jù)，試驗結(jié)果建議工藝在濁度5NTU以下以直接過濾方式運行，濁度高于5NTU，為保障出水水質(zhì)，建議工藝以氣浮-過濾方式運行。
　　工藝兩種運行方式下對高氨氮高有機物水源水的凈水效果表明，以出水有機物和氨氮指標為控制因素，以氣浮-過濾方式運

8、行去除氨氮和有機物比直接過濾方式效果要好很多，根據(jù)兩種方式對NH3-N、CODMn、和UV254的去除率分析可知，氣浮-過濾方式比直接過濾方式分別提高了33.2％、43.3％和32.9％。
　　氣浮單元中溶解氧對炭砂濾柱的除氨氮有機物的影響試驗表明，氣浮-過濾工藝適合處理有機物和氨氮濃度相對較高的微污染水源，氣浮單元溶解氧可以促進炭砂濾池生物作用，對于處理進水氨氮和有機物濃度相對較高的條件下，氣浮單元和過濾單元能夠充分發(fā)揮協(xié)同凈水

9、能力。
　　工藝對沿程出水對DO、NH3-N、NO2-N、NO3-N、CODMn、 UV254和生物量指標分析結(jié)果表明，氣浮單元對于氨氮去除率較高，針對氣浮去除氨氮的三個過程分析，氣浮去除氨氮主要依靠的是微氣泡吹脫，浮渣對于氨氮的去除貢獻其次，氧化還原所起作用較小在過濾單元對于氨氮指標的去除，主要認為生物作用大于吸附作用，并且整個過濾工程基本沒有反硝化作用。對于有機物指標CODMn、UV254的去除，過濾單元對于CODMn、UV2