珠三角地区O3-BAC工艺炭滤池pH变化因素及其调节措施的研究

论文摘要

随着经济快速的发展、人们生活水平大大提高，对饮用水的水质要求也逐渐提高。目前，珠三角地区饮用水水源污染日益加重，水体呈中性略偏酸性，采用臭氧生物活性炭工艺的水厂经过长期运行后，出厂水有pH下降现象发生。为减缓供水管网的腐蚀，现有水厂大多采用炭滤池后清水池前投加烧碱溶液提高出水pH，但存在着一定的水质风险问题。通过本项目研究解决了现有水厂面临的风险问题及净水成本问题，对提高珠江下游地区的净水水平具有重要的理论和实践意义。本课题依托广州市某净水水厂，针对珠三角地区原水特性，对臭氧-生物活性炭深度处理后炭滤池出水pH下降的关键因素及其调节措施进行了中试及生产性试验研究。试验研究表明：（1）主臭氧投加量从0增至2mg/l时，炭滤池出水pH值变化微小，变化范围为00.05个单位，可忽略不计。表明臭氧氧化有机物的产物不会引起水体酸度明显变化，对pH影响不大。（2）在未投加臭氧情况下，生物活性炭滤池产生CO2的含量约0.0343%；随着臭氧投加量的增加，炭滤池产生的CO2量微增加，但炭滤池出水pH变化微小，范围为00.05个单位。表明炭滤池产生的CO2所增加的酸度对炭滤池出水pH影响不大。（3）砂滤池前投加烧碱时，炭滤池进水pH调至9.0时，炭滤池出水pH约7.0；投加盐酸时，进水pH降至6.0时，炭滤池出水pH仍约7.0。说明炭滤池进水pH高低对炭滤池出水pH影响不大。原因是炭滤池存在很强的酸碱缓冲功能，能中和水中的OH-或H+，维持水体pH处于一个平衡点。（4）炭滤池pH变化关键因素是活性炭，活性炭表面存在酸碱官能团，具有缓冲作用，维持炭滤池出水pH与其本身pH平衡点一致。研究表明随着活性炭的运行时间的延长，活性炭的化学官能团逐渐减少，且碱性官能团的比例在下降，导致活性炭自身pH值下降，从而导致水中pH下降。经研究，可通过烧碱改性来提高碱性官能团比例，提升pH平衡点达到预期值，从而提升炭滤池出水pH。（5）对四种不同组合的pH调节措施进行了中试研究，臭氧生物活性炭工艺最终出水均达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）。通过出水水质饱和指数IL、稳定指数IR、侵蚀指数AI的对比分析，预先对炭滤池进行活性炭经改性，提高其pH平衡点，再在运行过程中通过在砂滤池前投加石灰调节进水pH值，能更经济更有效地提高出水水质的化学稳定性。且生产性试验进一步验证了中试结论的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景与研究意义
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 研究意义
• 3-BAC 工艺 pH 研究现状'>1.2 国内外 O₃-BAC 工艺 pH 研究现状
• 3-BAC 工艺处理效果及供水管网的影响'>1.3 pH 下降对 O₃-BAC 工艺处理效果及供水管网的影响
• 1.3.1 水体 pH 及其缓冲机理
• 3-BAC 各工段处理效果的影响'>1.3.2 pH 变化对 O₃-BAC 各工段处理效果的影响
• 1.3.3 pH 变化对供水管网的影响
• 3-BAC 工艺 pH 值调节的案例'>1.4 O₃-BAC 工艺 pH 值调节的案例
• 1.4.1 国外案例
• 1.4.2 国内案例
• 1.5 本课题主要研究内容
• 第二章 试验概况
• 2.1 水质状况
• 2.1.1 原水水质状况
• 2.1.2 出水水质目标
• 2.2 试验装置概况
• 2.2.1 中试试验概况
• 2.2.2 生产性试验概况
• 2.3 试验检测方法
• 第三章 炭滤池 pH 值下降关键因素研究
• 3.1 臭氧投加量的影响
• 3.1.1 试验方法及内容
• 3.1.2 试验结果与分析
• 3.1.3 试验小结
• 2的影响'>3.2 生物活性炭滤池气体 CO₂的影响
• 3.2.1 试验方法及内容
• 3.2.2 试验结果与分析
• 3.2.3 试验小结
• 3.3 生物活性炭滤池进水 pH 值的影响
• 3.3.1 试验方法及内容
• 3.3.2 试验结果与分析
• 3.3.3 试验小结
• 3.4 活性炭物理化学性质的影响
• 3.4.1 活性炭物理化学性质
• 3.4.2 试验方法及内容
• 3.4.3 试验结果与分析
• 3.4.4 试验小结
• 3.5 本章小结
• 第四章 炭滤池 pH 调节措施的中试研究
• 4.1 试验方法及内容
• 4.2 试验结果与分析
• 4.2.1 活性炭改性试验
• 4.2.2 炭滤池后投加烧碱试验
• 4.2.3 改性活性炭+炭滤池前投加烧碱试验
• 4.2.4 改性活性炭+砂滤池前投加石灰试验
• 4.2.5 改性活性炭+混凝池前投加石灰试验
• 4.3 四种不同 pH 调节措施技术成本分析
• 4.3.1 运行成本
• 4.3.2 药剂成本
• 4.4 本章小结
• 第五章 炭滤池 pH 调节措施的生产性试验研究
• 5.1 试验方法及内容
• 5.2 试验结果与分析
• 5.2.1 活性炭碱洗改性试验
• 5.2.2 调试后净水效果试验
• 5.3 本章小结
• 结论与建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件