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饮用水生物稳定性和净水工艺对有机物去除的研究

2020-11-22阅读(751)

饮用水生物稳定性和净水工艺对有机物去除的研究

论文摘要

生物稳定性是关系到饮用水安全性的重要方面。当出厂水中含有了一定量的有机物,将引起管网中细菌的再生长,进而腐蚀管道、严重破坏水质。可同化有机碳(Assimilable Organic Carbon,简称AOC)和生物可降解溶解性有机碳(Biodegradable Dissolved Organic Carbon,简称BDOC)被广泛作为饮用水生物稳定性和细菌再生长潜力的主要评价指标,只有控制出厂水中AOC与BDOC的含量达到一定的限值,才能确保饮用水的生物稳定性,有效防止管网中细菌的再生长;因而饮用水中有机物去除和生物稳定性的研究已成为近年来水处理领域的研究热点。本论文改进和优化了AOC和BDOC的测定方法,系统研究了水厂净水工艺对有机物去除效能和给水管网中生物稳定性的变化规律,深入探讨了生物强化活性滤池工艺和臭氧—生物活性碳工艺对有机物的去除特性。主要研究内容和研究结果如下:1基于微生物测定AOC与BDOC方法中测试菌(或接种物)生长的动力学特性,系统研究了AOC与BDOC测定方法,优化了操作条件,建立了较为便捷、可靠的测定方法。研究结果表明:AOC测定中采用高接种浓度(104 CFU/mL)替代低接种浓度(500CFU/mL),将培养温度提高到22℃是完全可行的,并可大大缩短培养时间、简化操作;通过改进的产率系数计算方法,测得本实验室AOC测试菌的产率系数分别为:P17—1.1×107CFU/μg乙酸碳,NOX—1.9×107CFU/μg乙酸碳;本测定方法适用于10～300μg乙酸碳/L水样的检验。生物砂法测定BDOC可使测定时间缩短到10天左右,测定结果与传统的悬浮培养法(28天)无明显差异,并对各类水样均具有较好的适用性。2采用分子量分布和GC/MS联机检测等手段,深入研究了黄埔江上游原水中有机物组成和特性;并系统地进行了上海市主要水源水厂常规工艺对有机物去除效能的调研与分析。结果表明:黄浦江上游原水具有总有机物含量高,有机物种类繁多,以低分子量为主,受季节变化影响明显的特征;水厂常规工艺对水中可生物降解有机物(AOC和BDOC)的去除能力非常有限,一般不超过30%,加氯工艺甚至造成出厂水AOC的增长;黄浦江水源水厂与长江水源水厂出厂水均属于生物不稳定饮用水。3加氯消毒对AOC影响的研究和管网中AOC和BDOC变化规律的分析表明:氯和氯胺消毒都可将水中的有机物氧化分解为可生物降解的有机物,使AOC升高,并具有不同的变化趋势;管网中AOC和BDOC的变化是由于消毒剂氧化(使增加)和细菌消耗(使下降)共同作用的结果。在结合实际管网中AOC变化、消毒剂氧化对AOC影响和前期学者提出的已有模型的基础上,提出了更符合实际管网情况的改进氯和氯胺消毒AOC变化趋势模型。4从不同有机指标间含量比率、分子量分布和对细菌生长的影响三个方面,开展了AOC和BDOC所表征有机物特性的研究。结果表明:BDOC与DOC相关性较AOC与DOC间的相关性要好,不同水源水样的AOC/BDOC值有很大的差异,相同水质水样的AOC与BDOC间具有较好的相关性;AOC所表征有机物主要与低分子量有机物相关,常规工艺对构成AOC的主体—低分子量有机物不能有效去除是常规工艺对AOC去除效果差的主要原因;AOC和余氯含量都是细菌生长的重要影响因素,但要达到或保持可引发细菌生长的限值浓度非常困难,必须同步对水中AOC和余氯含量加以控制才可能抑制水中细菌的再生长,获得安全稳定的优质饮用水。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 引言
  • 1.1 研究的目的和意义
  • 1.2 饮用水生物稳定性研究进展
  • 1.2.1 饮用水生物稳定性及其影响因素
  • 1.2.2 水质生物稳定性的主要指标
  • 1.2.3 AOC 和BDOC 与饮用水水质生物稳定性的关系
  • 1.2.4 管网水细菌再生长限制因子间的比较
  • 1.2.5 水质生物稳定性指标（AOC 与BDOC）的测定方法
  • 1.2.6 有机物在净水工艺中的去除机制与规律
  • 1.2.7 制备生物稳定性饮用水最佳工艺的探讨
  • 1.2.8 国内研究动态
  • 1.3 本论文拟解决的主要问题和主要研究内容
  • 1.3.1 主要研究内容
  • 1.3.2 研究方法与技术路线
  • 第2章 生物稳定性评价指标（AOC 和 BDOC）测定方法研究
  • 2.1 可同化有机碳（AOC）测定方法的研究
  • 2.1.1 研究背景
  • 2.1.2 材料与方法
  • 2.1.3 培养条件的优选
  • 2.1.4 产率系数确定方法的改进
  • 2.1.5 接种培养方法的比较
  • 2.2 生物砂法测定饮用水中BDOC 方法研究
  • 2.2.1 研究背景
  • 2.2.2 试验方法
  • 2.2.3 试验结果分析
  • 2.3 细菌再生长营养限制因子的比较
  • 2.3.1 试验方法
  • 2.3.2 试验结果与讨论
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 水厂净水工艺对有机物去除的研究
  • 3.1 研究方法
  • 3.1.1 典型水厂的确定
  • 3.1.2 采样时间、方式、分析项目和方法
  • 3.2 黄浦江上游原水有机物含量与特性研究
  • 3.2.1 常规水质项目
  • 3.2.2 AOC、BDOC 和DOC
  • 3.2.3 气相色谱/质谱联机检测
  • 3.2.4 有机物分子量分布特性
  • 3.3 黄浦江水源常规工艺水厂对有机物去除能力的研究
  • 3.3.1 对AOC 的去除
  • 3.3.2 对BDOC 的去除
  • 3.3.3 对DOC 的去除
  • 254、CODMn 和浊度的去除'>3.3.4 对UV254、CODMn和浊度的去除
  • 3.4 长江水源常规工艺水厂对有机物去除能力的研究
  • 3.4.1 对AOC 的去除
  • 3.4.2 对BDOC 的去除
  • 3.4.3 对DOC 的去除
  • 254、CODMn 和浊度的去除'>3.4.4 对UV254、CODMn和浊度的去除
  • 3.5 水厂常规工艺对有机物去除能力的分析与比较
  • 第4章 给水管网中生物稳定性变化规律的研究
  • 4.1 研究方法
  • 4.1.1 管网取样点的确定
  • 4.1.2 采样时间、方式、分析项目和方法
  • 4.2 消毒剂对AOC 含量的影响
  • 4.2.1 氯氧化对AOC 的影响
  • 4.2.2 氯胺氧化对AOC 的影响
  • 4.2.3 氯和氯胺氧化对AOC 影响的比较
  • 4.3 AOC 与BDOC 在给水管网中的变化
  • 4.3.1 杨树浦水厂给水管网中AOC 和BDOC 的变化
  • 4.3.2 泰和水厂给水管网中AOC 和BDOC 的变化
  • 4.4 AOC 和BDOC 在给水管网中的变化规律研究
  • 4.4.1 原有管网中AOC 变化模型
  • 4.4.2 改进的管网中AOC 变化模型
  • 4.5 管网中消毒副产物变化规律研究
  • 4.5.1 氯化消毒副产物在管网中的变化
  • 4.5.2 管网中消毒副产物和AOC 的相关关系
  • 4.6 本章小结
  • 第5章 AOC 和 BDOC 的特性研究
  • 5.1 AOC 的分子量分布特性
  • 5.1.1 试验方法
  • 5.1.2 试验结果与分析
  • 5.2 水样中AOC、BDOC 和DOC 含量关系
  • 5.2.1 试验方法
  • 5.2.2 水样中AOC 与DOC 的相关关系
  • 5.2.3 水样中BDOC 与DOC 的相关关系
  • 5.2.4 水样中AOC 与BDOC 的比例关系
  • 5.3 AOC 和余氯对细菌生长的影响
  • 5.3.1 研究方法
  • 5.3.2 AOC 对细菌生长的影响
  • 5.3.3 余氯对细菌生长的影响
  • 5.4 本章小结
  • 第6章 生物强化活性滤池工艺对有机物去除的研究
  • 6.1 研究方法
  • 6.1.1 试验装置与流程
  • 6.1.2 操作方法
  • 6.1.3 分析项目和方法
  • 6.1.4 试验期间水质
  • 6.2 挂膜阶段及低温运行状况
  • 6.3 空床停留时间对去除效果的影响
  • 6.3.1 对常规指标的去除
  • 6.3.2 对DOC、BDOC 和AOC 的去除
  • 6.4 反冲洗参数的确定
  • 6.4.1 不同反冲工况后除污效能的比较
  • 6.4.2 不同反冲工况后水头损失的变化
  • 6.4.3 不同反冲工况后生物量的变化
  • 6.5 生物强化活性滤池对有机物去除机理研究
  • 6.5.1 最佳工况运行周期内除污效果
  • 6.5.2 对三氯甲烷生成势的去除效果
  • 6.5.3 有机物分子量分布特性分析
  • 6.5.4 有机物去除动力学模型的建立
  • 6.6 本章小结
  • 第7章 臭氧—生物活性炭工艺对有机物去除的特性研究
  • 7.1 研究方法
  • 7.1.1 试验装置与流程
  • 7.1.2 分析项目和方法
  • 7.1.3 装置运行参数
  • 7.2 臭氧氧化对有机物去除的影响
  • 7.2.1 臭氧投加量对有机物去除的影响
  • 7.2.2 臭氧接触时间对有机物去除的影响
  • 7.2.3 臭氧投加条件对后续生物活性碳运行的影响
  • 7.2.4 最佳臭氧投加条件
  • 7.3 生物活性碳工艺对有机物去除的影响
  • 7.3.1 EBCT 对有机物去除的影响
  • 7.3.2 DOC 和AOC 沿床层深度的去除规律
  • 7.4 臭氧—生物活性碳工艺对有机物去除机制的研究
  • 7.4.1 臭氧生物活性碳和充氧生物活性碳去除有机物效果比较
  • 3—BAC 工艺对不同分子量区间有机物的去除特性'>7.4.2 O3—BAC 工艺对不同分子量区间有机物的去除特性
  • 7.4.3 两套深度处理工艺对三氯甲烷生成势的去除特性
  • 7.4.4 两套深度处理工艺对AOC 的去除特性
  • 7.4.5 气相色谱/质谱联机检测
  • 7.5 本章小结
  • 第8章 结论与建议
  • 8.1 结论
  • 8.2 论文创新点描述
  • 8.3 建议
  • 致谢
  • 参考文献
  • 发表论文及参加科研项目

    • 相关论文文献

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