安全饮用水保障集成技术研究

论文摘要

我国供水行业面临着突出的水质问题,一方面水源普遍受到污染,另一方面水质标准不断提高。饮用水的水质问题已成为制约经济进一步发展和影响社会稳定的一个重要因素。因此,供水行业需要建立新型水质观,依靠科技进步实现新的水质保障体系,从而达到供水服务水平的根本提高。这就使得供水行业迫切需要先进、高效的饮用水安全保障技术。本研究针对天津市原水水质状况,以实际工程为依托,开展中试试验研究工作。从饮用水处理的各个关键环节入手,强化对水中多种有机污染物的去除,重点研究组合工艺除污染优化条件与除污染效能,进行安全饮用水保障技术集成,并应用到实际生产中。主要研究内容包括:天津市水源水质变化趋势分析和水质分期;单元技术的处理效能评价;工艺组合技术研究;组合工艺的经济技术综合分析;系统集成技术的工程应用。首次采用季节变动模型对天津市滦河水源10年的水质情况和黄河水源4年的水质情况进行了分析评价,得出各个水质指标的长期趋势项回归方程,根据趋势模型和各水质指标的历史数据求出季节比S c,在各个指标的季节平均值和对应的季节比( S c)的基础上,得到了各个水质指标的季节变化趋势值。首次采用聚类分析方法对天津市滦河水源和黄河水源水质进行了水质分期,滦河水源分为3个水质期,黄河水源分为2个水质期,并对各水质期水质特性进行分析。在为期28个月的中试试验研究中,通过对预处理技术、强化混凝技术、强化气浮技术、强化过滤技术、深度处理技术、安全消毒技术等单元工艺技术的处理效能进行了系统评价,确定了各单元工艺的最佳运行参数。结果表明,预氧化具有明显降低混凝剂投药量,提高气浮和过滤常规处理单元出水水质作用,改善了水中有机物的可混凝性,提高了常规处理单元出水水质保障率;强化混凝、强化气浮、强化过滤等强化常规工艺提高了常规工艺对有机物、浊度、藻类、消毒副产物前体物等的去除效率,为提高出厂水的水质提供了进一步的保障;臭氧生物活性炭深度处理技术能够有效去除水中各类有机物,特别是对重点控制的有毒有害有机物,更具有较好的效果;安全氯化消毒工艺利用游离氯灭活微生物迅速,氯胺消毒副产物生成量低的特点,充分发挥了两者对微生物灭活的协同作用,安全经济地实现对病原微生物和消毒副产物的双重控制。在不同水源和水质条件下,将水源、水厂、管网、用户作为一个系统,从水厂运行、饮用水质量、管网系统等方面综合考虑,进行了86种强化常规处理组合工艺和42种深度处理组合工艺的研究。针对浊度、有机物、藻类、藻毒素、叶绿素、氨氮、细菌、TTHMFP、THAAFP、AOC、BDOC等指标的去除效能,优选出适合的强化常规处理和深度处理的组合工艺。采用层次分析和灰关联度分析法从经济和技术两方面综合评价优选出的多套组合工艺技术,形成了以气浮为核心的强化常规处理组合工艺和以人工固定化

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究的学术背景及其理论与实际意义
• 1.2 国内外文献综述
• 1.2.1 水源水质污染问题
• 1.2.2 水质标准的变化
• 1.2.3 常规给水处理工艺所面临的问题
• 1.2.4 饮用水处理技术的研究进展
• 1.2.5 存在的不足或有待深入研究的问题
• 1.3 本研究课题的来源及主要研究内容
• 1.3.1 本研究课题的来源
• 1.3.2 主要研究内容
• 第2章 研究方法和试验装置
• 2.1 研究方法
• 2.1.1 集成的目标
• 2.1.2 集成的原则
• 2.1.3 集成的内容
• 2.2 试验装置
• 2.2.1 工艺流程
• 2.2.2 试验装置工艺参数
• 2.2.3 水质分析项目与检测方法
• 第3章 天津市水源水质变化趋势分析和水质分期
• 3.1 水源概况
• 3.2 天津市水源水质特性分析
• 3.2.1 滦河水源水质特性分析
• 3.2.2 黄河水源水质特性分析
• 3.3 天津市水源水质的聚类分期
• 3.3.1 滦河水源水质的聚类分期
• 3.3.2 黄河水源水质的聚类分期
• 3.4 试验研究期间原水水质变化情况
• 3.5 本章小结
• 第4章 单元技术的评价
• 4.1 预处理技术评价
• 4.1.1 化学预氧化技术评价
• 4.1.2 粉末活性炭（PAC）吸附预处理技术评价
• 4.2 强化常规技术的评价
• 4.2.1 强化混凝技术的评价
• 4.2.2 沉淀与气浮工艺及其强化的评价
• 4.2.3 强化过滤技术评价
• 4.3 深度处理技术的评价
• 4.3.1 活性炭的筛选
• 4.3.2 微生物固定化技术
• 4.3.3 最佳运行参数
• 4.3.4 处理效能
• 4.4 消毒与消毒副产物控制技术评价
• 4.5 本章小结
• 第5章 工艺组合技术研究
• 5.1 组合工艺选择
• 5.1.1 水处理工艺选择时应考虑的水质因素
• 5.1.2 水处理工艺的选择
• 5.2 强化常规处理的组合工艺
• 5.2.1 滦河水源高藻期
• 5.2.2 滦河水源正常期
• 5.2.3 黄河水源低污染期
• 5.2.4 黄河水源高污染期
• 5.3 强化常规处理和深度处理的组合工艺
• 5.3.1 滦河水源高藻期
• 5.3.2 滦河水源正常期
• 5.3.3 黄河水源低污染期
• 5.3.4 黄河水源高污染期
• 5.4 组合工艺对消毒副产物及其前体物和生物稳定性的控制
• 5.4.1 组合工艺对消毒副产物及其前体物的控制
• 5.4.2 组合工艺对生物稳定性的控制
• 5.5 本章小结
• 第6章 组合工艺的经济技术综合分析
• 6.1 组合工艺优化选择原则及方法
• 6.2 优化指标的选取与计算
• 6.2.1 工艺出水水质保障率
• 6.2.2 污染物去除率
• 6.2.3 制水成本
• 6.2.4 各种工艺的成本计算
• 6.3 组合工艺的综合分析结果
• 6.3.1 滦河水源高藻期
• 6.3.2 滦河水源正常期
• 6.3.3 黄河水源低污染期
• 6.3.4 黄河水源高污染期
• 6.4 本章小结
• 第7章 工程应用
• 7.1 天津市芥园水厂的工程应用
• 7.1.1 芥园水厂工程概况
• 7.1.2 工艺改造技术方案
• 7.2 天津市津滨水厂的工程应用
• 7.2.1 津滨水厂工程概况
• 7.2.2 总体处理工艺的技术应用
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 致谢