微孔陶粒接触过滤特性及在景观水体水质提升中的应用研究

作     者：苏洲 

作者单位：扬州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张键;卢涛

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：微孔陶粒滤料 接触过滤 景观水体 水质提升 

摘      要：随着我国经济快速发展和城市化进程的加快,城市景观水体出现了不同程度的污染。随着国务院《水污染防治行动计划》的发布,我国水污染防治工作全面展开,寻求经济、高效而且效果显著的景观水体水质提升技术尤为迫切。物化技术的混凝、沉淀和接触过滤工艺具有见效快、操作管理方便等优点。本文以扬州市西银沟景观水体为研究对象,在实验室采用研发的新型微孔陶粒滤料和常见的陶砂、陶粒及石英砂滤料进行了过滤特性试验,初步探讨污染物去除机理,进行微孔陶粒滤料滤速、原水浓度、混凝剂PAC投加量及反冲洗影响因素试验,确定微孔陶粒接触过滤的最佳运行条件,确定滤池反冲洗方式。运用实验室研究成果进行西银沟景观河道水质提升项目应用,对项目实施后的水质提升效果进行了验证。论文成果如下:（1）新型微孔陶粒滤料污染物去除效率比陶砂、陶粒滤料及石英砂滤料高,接触过滤出水平均浊度为0.82 NTU,CODMn、氨氮、总磷去除率分别达到38.44%、59.38%和83.28%。微孔陶粒滤料过滤性能比陶砂、陶粒及石英砂滤料好。（2）通过静态等温线吸附试验,过滤前后微孔陶粒滤料和陶砂电镜扫描（SEM）、能谱分析（EDS）和XRD分析,以及采用脂磷法和TTC-脱氢酶法对滤层中微生物生物量、生物活性测定,接触过滤对浊度的去除主要是接触絮凝后的滤料表面截留以及筛滤作用,微孔陶粒和陶砂、陶粒及石英砂滤料具有同样特征;对CODMn、总磷的去除是以滤料吸附和接触絮凝后滤料表面截留以及筛滤共同作用;微孔陶粒滤料对氨氮的去除是前8h滤料表面的吸附作用和后8 h滤料表面附着微生物降解的共同作用。（3）滤速为8m·h-1时,微孔陶粒接触过滤对CODMn、氨氮、总磷的处理率最高,分别为38.84%、54.36%、83.27%;原水CODMn浓度为4～12mg.L-1时,微孔陶粒接触过滤对CODMn去除率大于30.75%;原水总磷浓度为0.01～0.1mg·L-1时,微孔陶粒接触过滤对总磷平均去除率高于69.29%;原水氨氮浓度为0.5～3mg.L-1时,微孔陶粒接触过滤对氨氮的去除率为31.07%～51%。（4）混凝剂PAC投加量为10 mg.L-1时,过滤效果最佳,平均出水浊度为0.83 NTU,CODMn、氨氮、总磷去除率最高分别为40.43%、45.26%和85%。（5）经过反冲洗,在最佳运行条件下微孔陶粒接触过滤的连续两个过滤周期内平均出水浊度水分别为0.73NTU和0.79NTU,CODMn平均去除率分别为31.67%和30.48%,总磷去除率分别为70.71%和69.14%,氨氮平均去除率分别为41.73%和41.31%。在两个连续的过滤周期内,出水浊度、CODMn、氨氮、总磷去除率随过滤历时增加的变化趋势基本相同。（6）最佳气水反冲洗效果的运行参数,气冲洗强度为18 L·（S·m2）-1,水冲洗强度为8 L·（s·m2）-1,单气冲洗时间1 min,气水同时冲洗为4 min,单水漂洗时间为5 min。（7）运用实验室研究成果,采用微孔陶粒滤料接触过滤工艺进行了西银沟景观水体水质提升工程设计。连续进行五个多月的稳定运行,在原水浊度、CODMn、氨氮、总磷平均浓度分别为27.84 NTU、9.34 mg·L-1、1.27 mg·L-1和0.0435 mg.L-1条件下,出水浊度、CODMn、氨氮、总磷浓度分别稳定在 3.0 NTU、5.87 mg·L-1、0.44 mg·L-1、0.018 mg·L-1以下,去除率分别达到94.6%、44.2%、77.45%、72.89%,主要考察指标均达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类标准。工程投资为100.225万元,运行成本 0.2074 元/m3。