混凝-滴滤-超滤工艺处理生活污水性能及DOM特性分析

【摘要】： 目前采用的二级生化处理工艺存在着曝气能耗大、污泥产量多等缺点,因此开发投资省、运行成本低、经济节能的小城镇污水处理工艺势在必行。本课题提出了混凝-超滤工艺用于生活污水的处理,研究该系统处理污水的性能,并在分析该系统出水水质的基础上联合滴滤池形成混凝-滴滤-超滤工艺,探讨其对COD、氨氮、总磷等污染物的去除效果及影响因素,分析溶解性有机物(DOM)在混凝-滴滤-超滤系统中的特性变化。 在混凝-超滤系统中,混凝使颗粒粒径分布移向更大区域,去除3~100k Da之间的有机物,降低污染物负荷,从而有效地改善膜通量。混凝剂投加量为影响后续膜通量的重要因素。膜污染阻力分布分析和Field模型都显示过滤混凝水时膜阻力主要来自滤饼层。反冲洗对膜通量的恢复效果随次数增多而减弱,NaClO清洗可恢复初期通量的90%。混凝-超滤系统可去除95%的SS、60%~70%的COD、85%的总磷,氨氮去除效果不佳。 为进一步去除COD、氨氮等,选用滴滤池联合原有系统形成混凝-滴滤-超滤工艺。滴滤池碳氧化和硝化功能启动运行分别需要10d和30d;表面水力负荷在3~6.3 m3/(m2·d)时,滴滤去除70%~85%的COD和80%的总磷,氨氮去除效果随水力负荷增加而降低。随着COD容积负荷的增大,COD去除效果稳定(73%以上),氨氮去除率先升后降。当进水氨氮负荷小于0.04kgNH4+/(m3·d)时,水力负荷增加不影响氨氮去除,出水氨氮在15mg/L以下。滴滤池前0.6m去除89%的COD、71%的总磷,0.6~2.4m硝化作用显著。超滤膜阻力主要来自浓差极化。系统出水水质良好,可回用作为城市绿化用水。此工艺由于采用的混凝剂价格低廉,滴滤池能耗低、污泥产量小、土建费用低,超滤自动化程度高,出水可回用等优点,适合作为处理回用城镇污水的优选工艺。 通过XAD系列树脂将混凝-滴滤-超滤工艺各级出水分成5个组分:亲水性物质(HPI)、疏水性有机酸(HPO-A)、疏水性有机中性物质(HPO-N)、过渡亲水性有机酸(TPI-A)和过渡亲水性有机中性物质(TPI-N)。结果表明,生活污水DOM以HPI和HPO-A为主,分子量主要分布在1~3.5kDa,主要荧光物质为类蛋白II物质,HPO-A含有较多羧酸类物质,TPI-A中醇类物质含量较高,HPO-N中脂肪族化合物较多,TPI-N中含有最多的酰胺类物质。混凝去除HPI、HPO-N、TPI-N效果明显,使DOM分级组分的分子量分布移向高分子量区域,通过吸附作用去除了HPO-N、TPI-N、TPI-A组分中的部分类蛋白物质,对有机物官能团影响较小。滴滤池降解HPI中的类蛋白物质,HPO-A、TPI-A的类蛋白物质、羧酸类和多糖类物质,降解效果明显;也可以降解HPO-N、TPI-N的脂肪族化合物和蛋白质,但效果不明显;使除HPO-A外DOM分级组分的Mw降低。超滤膜可以截留10%的DOM各分级组分,出水中各组分的Mw和Mn均降低;截留部分类腐植酸、类富里酸物质和HPO-A、TPI-A的羧基、羟基类物质;对类蛋白物质和HPO-N、TPI-N中酰胺类物质截留效果不佳。 【关键词】：生活污水 混凝 超滤 滴滤 DOM
【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】：2010
【分类号】：X703.1
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-27
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 混凝11-15
• 1.2.1 混凝机理11-12
• 1.2.2 影响混凝效果的主要因素12-13
• 1.2.3 常用的混凝剂13-14
• 1.2.4 化学强化一级处理14
• 1.2.5 粉煤灰在水处理中的应用14-15
• 1.3 滴滤池15-18
• 1.3.1 滴滤池概述15-16
• 1.3.2 滴滤池性能的主要影响因素16-17
• 1.3.3 滴滤池在水处理领域的应用17-18
• 1.4 超滤18-23
• 1.4.1 超滤的基本理论18-20
• 1.4.2 超滤在水处理中的应用20-21
• 1.4.3 超滤膜污染的研究21-23
• 1.5 溶解性有机物23-25
• 1.5.1 溶解性有机物的组成特性23-24
• 1.5.2 溶解性有机物对污染物环境行为的影响24-25
• 1.6 课题研究意义及研究内容25-27
• 1.6.1 课题的研究意义25-26
• 1.6.2 课题的研究内容26-27
• 第2章 试验材料与方法27-35
• 2.1 试验装置与材料27-30
• 2.1.1 试验装置27-29
• 2.1.2 试验材料29-30
• 2.1.3 试验仪器与设备30
• 2.2 试验方法及试验分析方法30-35
• 2.2.1 试验方法30-32
• 2.2.2 溶解性有机物分级方法32-33
• 2.2.3 试验分析方法33-35
• 第3章 混凝-超滤工艺处理生活污水性能35-47
• 3.1 混凝剂投加量对超滤膜通量的影响35-38
• 3.2 颗粒粒径与有机物分子量分布的变化38-39
• 3.3 膜污染分析39-42
• 3.3.1 颗粒物质和溶解物质对膜阻力的贡献40-41
• 3.3.2 膜污染阻力的分析41-42
• 3.4 超滤膜污染模型42-44
• 3.5 反冲洗和化学清洗效果44-45
• 3.6 混凝-超滤工艺出水水质状况45
• 3.7 本章小结45-47
• 第4章 混凝-滴滤-超滤工艺处理生活污水性能47-60
• 4.1 滴滤池挂膜启动47-48
• 4.2 滴滤池性能48-56
• 4.2.1 表面水力负荷对滴滤池性能的影响48-51
• 4.2.2 有机容积负荷对滴滤池性能的影响51-53
• 4.2.3 滴滤池深度对有机物去除的影响53-56
• 4.3 超滤单元性能56-58
• 4.3.1 滴滤池出水对超滤膜通量的影响56
• 4.3.2 超滤膜过滤滴滤池出水阻力分布56-58
• 4.4 混凝-滴滤-超滤工艺出水水质分析58-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第5章 系统处理生活污水过程中DOM 的特性分析60-74
• 5.1 生活污水中的溶解性有机物(DOM)的特性60
• 5.1.1 生活污水DOM 分级组分的DOC 特性60-65
• 5.1.2 生活污水DOM 分级组分的分子量分布61-62
• 5.1.3 生活污水DOM 分级组分的三维荧光特性62-64
• 5.1.4 生活污水DOM 分级组分的官能团特性64-65
• 5.2 混凝-滴滤-超滤系统中DOM 分级组分的特性变化65-72
• 5.2.1 系统对DOM 各分级组分的DOC 的去除65-68
• 5.2.2 系统中各级出水DOM 分级组分的分子量分布68-69
• 5.2.3 系统中各级出水DOM 分级组分的三维荧光特性69-70
• 5.2.4 系统中各级出水DOM 分级组分的官能团特性70-72
• 5.3 本章小结72-74
• 结论74-76
• 参考文献76-86
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果86-88
• 致谢88

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