论文摘要
与二级生物处理相比,强化一级处理城镇污水可以以较低的成本消减大量的污染物质,特别适用于发展速度相对较快、污染问题比较突出的发展中国家使用。近年来,强化一级处理技术成为国内外水处理界的一个研究热点,并随着新型、高效、廉价絮凝剂的不断出现,在全世界范围得到了广泛的重视和应用。将气动絮凝应用于混凝法强化城镇污水的一级处理不仅可以显著去除污水中的胶体和悬浮物质,还可以有效提高水中的溶解氧含量,是一种具有自身特点和优势的絮凝方式。近几年,国内外对该絮凝方式的研究较少,其控制参数差别较大,并由于对其动力学机理研究较少,对其絮凝动力学控制参数还没有统一的认识,这为气动絮凝在实际工程中的应用和推广带来不便。本课题是针对这些存在的问题,进行气动絮凝强化城镇污水一级处理试验研究,通过试验室小试优化气动絮凝反应参数,并在此基础上对气动絮凝的动力学机理做了一定的分析和讨论,以形成适合于城镇污水水质的气动絮凝公式和相关控制参数,为提高其应用效能打下基础。经试验研究结果表明,采用气动絮凝方式处理城镇污水的最佳投药量为PFAC150mg/L,PAM0.5mg/L;最佳投药顺序是先无机后有机;最佳反应充气量为0.5 m3（空气）/m3（污水）;在一定的充气强度范围（31.4×10-3cc/cc.min～74.1×10-3cc/cc.min）内,能达到较佳处理效果的充气强度应大于58.1×10-3 cc/（cc.min）,充气时间应小于9min等关键参数;并在优化参数的基础上,对不同水质污水（校区污水和城镇污水）的处理效果进行了对比,结果显示气动絮凝更适合处理污染物质含量较低的城镇污水;通过测定气动絮凝方式对氮、磷的去除效果,认为该工艺除磷效果较好,对氮去除效果不佳;同时气动絮凝对提高污水的溶解氧含量效果非常明显,能使强化一级处理出水水质中溶解氧含量保持在较高的水平上,是该方式优于机械絮凝和水力絮凝的一大特点。同时,本课题对气动絮凝进行了一定深度的机理分析,认为气动絮凝作为一种特殊的絮凝搅拌方式,其絮凝过程存在固-液-气三相的相互作用,其絮体的形成与破坏与三相相互作用力密切相关,并对污染物的去处效果产生直接影响。同时,考虑到气泡在絮凝搅拌过程中的双重作用,认为以充气强度作为气动絮凝过程控制参数较为合理,并在分析讨论S.K公式的基础上,提出气动絮凝的充气强度与污染物去除率之间的线性关系,形成了一个初步的改进公式:式中:R——污染物的百分去除率; q——充气强度,单位cc/（cc.min）; K′——斜率,与水质有直接关系,在本课题中经试验测定为7.9; K 1——截距,与水质和沉淀时间有关,在沉淀30min、60min、90min时的对应值分别为-0.16、-0.12、-0.08;该公式为对今后气动絮凝参数的确定及控制指标的衡量起到了一定的指导意义,为气动絮凝理论的深入研究开阔了思路。本课题对气动絮凝应用于污水强化一级处理进行了试验和理论研究,对气动絮凝动力学机理的进一步讨论分析,丰富了气动絮凝动力学基础理论,同时优化了气动絮凝相关工艺参数,为气动絮凝在污水强化一级处理中的应用做出了一定的科学贡献。