本文關(guān)鍵詞： 湖庫型水源 色度 天然有機(jī)污染物 消毒副產(chǎn)物 變水位末端集水斜管斜板沉淀池 水力循環(huán)流化澄清池　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：我國東北地區(qū)土壤中腐殖質(zhì)含量較高,由于其特殊的氣候變化,使其易于進(jìn)入自然水體。當(dāng)以此類水體為城市供水水源時,往往導(dǎo)致水源水高色度問題的產(chǎn)生,這對以混凝—沉淀—過濾—消毒為核心的常規(guī)凈水工藝提出了新的技術(shù)要求。本文在中俄科學(xué)家對遠(yuǎn)東地區(qū)水體特征研究的基礎(chǔ)上,以哈爾濱磨盤山水庫這一典型的寒冷地區(qū)湖庫型水源水庫及其配套凈水工藝為研究對象,建立了基于色度去除的工藝體系,為高色地表水凈水工藝改造提供了科學(xué)依據(jù)。通過對磨盤山水庫不同采樣斷面歷時5年的水質(zhì)指標(biāo)檢測發(fā)現(xiàn),該水庫中主要的污染物為以腐殖酸和富里酸為代表的天然有機(jī)污染物。水庫內(nèi)水質(zhì)呈典型的季節(jié)性變化,平均DOC濃度為5~6mg/L,污染物主要是通過以拉林河輸入為主的地表徑流進(jìn)入庫內(nèi)。對其水文水力特征研究發(fā)現(xiàn),磨盤山水庫為短滯留性水庫,具有穩(wěn)定分層特點,但在汛期有可能出現(xiàn)臨時混合,層間水質(zhì)特征具有明顯的差異性。通過庫內(nèi)污染物平衡核算,庫內(nèi)輸入的懸移質(zhì)中約有3.25×104t/a沉積于入庫河口處。對磨盤山水庫水質(zhì)特征研究發(fā)現(xiàn),該水庫具有4個典型的水質(zhì)時期,其中春季汛期、夏季穩(wěn)定期內(nèi)水質(zhì)變化受降水影響較大,入冬期是典型的污染物積累過程,而冰封期處于水量和污染物持續(xù)輸出過程。研究發(fā)現(xiàn)庫內(nèi)天然有機(jī)污染物濃度與色度之間存在著較高的相關(guān)性,是產(chǎn)生色度的主要原因。研究進(jìn)一步對以磨盤山水庫為水源的凈水廠進(jìn)行分析,該水廠采用基于濁度去除的常規(guī)凈水工藝,通過連續(xù)3年的監(jiān)測發(fā)現(xiàn),其原水具有典型的低濁高色特點,導(dǎo)致在混凝階段需大量投加鋁鹽混凝劑來降低水中色度,藥劑使用效率低,產(chǎn)生色度的5k Da以上大分子腐殖酸類物質(zhì)易于被現(xiàn)有凈水工藝去除,而工藝對于小于3k Da的富里酸類物質(zhì)去除能力有限,由此造成出水氯化消毒副產(chǎn)物處于較高水平。試驗證明,磨盤山水庫水中腐殖酸成色能力較強(qiáng),而出廠水中剩余天然有機(jī)污染物多為富里酸,其中腐殖酸對鹵乙酸生成貢獻(xiàn)度較大,而富里酸氯化消毒后產(chǎn)生三鹵甲烷及鹵乙酸的潛能均較高。為保證供水安全,研究開發(fā)了水力循環(huán)流化澄清體系改善了前端絮凝,利用澄清原理,前端通過接觸絮凝作用改善了絮體的初始粒徑,而后利用泥渣層中沉差沉淀作用提高對松散的腐殖酸-鋁絮體的截留能力,有效控制了絮體的破碎,系統(tǒng)優(yōu)化了水力梯度,促進(jìn)絮體的成長和密實,并改善了后續(xù)沉淀工藝的沉淀效率。利用水力循環(huán)流化澄清體系替代機(jī)械攪拌絮凝池前段單元,最優(yōu)水力停留時間約20min,最佳氣水比為10%,懸浮泥渣層最佳厚度約2m,中試試驗證明該系統(tǒng)可實現(xiàn)節(jié)藥40%,并對色度有明顯的控制效果,出水天然有機(jī)污染物含量明顯降低,從而提高了對消毒副產(chǎn)物前驅(qū)物質(zhì)的控制。此外,研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有斜管沉淀池前端負(fù)荷大,雷諾數(shù)高,絮體易于破碎并影響出水水質(zhì),導(dǎo)致前后兩端水質(zhì)差異較大,影響沉淀池出水水質(zhì)。研究利用Fluent模擬發(fā)現(xiàn),優(yōu)化大尺度的斜管斜板沉淀池可通過改善其集配水方式實現(xiàn),在現(xiàn)有工藝中取消前端37.5%的集水堰為最佳集水堰設(shè)置,且利用末端高負(fù)荷集水方式改善流場,可使改造后沉淀池出水濁度降低0.55NTU,并間接節(jié)省了投藥量。研究同時確定,為控制絮體的破碎,原有基于平均堰負(fù)荷的集水堰平均設(shè)置方法,在大尺度的斜管斜板沉淀池集水堰設(shè)置中并不合理,由此提出了新的集水堰設(shè)置公式:1 1 1 0 2L=K L+jL+L(v)。該公式消除了前端整流區(qū)及流速超過2倍平均流速區(qū)域?qū)?nèi)部流場的影響,減輕了抽吸作用,在相同的負(fù)荷下,提高了沉淀效率。對凈水過程污染物質(zhì)的輸出研究發(fā)現(xiàn),高色低濁水源水中所產(chǎn)生的污泥受外加藥劑和色度影響較大,原有公式的污泥計算量偏低,研究提出了新的計算方法:63210)3.053.1)(33.0(-TQSCTODBOAl Cb′++′+-+=出進(jìn)。相對于原有計算方法,該公式考慮了色度、添加劑以及部分溶解性物質(zhì)對于產(chǎn)泥的影響。同時對原有公式中濁度、絮凝劑的產(chǎn)泥量進(jìn)行了修正,使之更適合高色水源水沉淀產(chǎn)泥的計算。通過本研究,明確了典型寒區(qū)高色低濁水庫水源水水質(zhì)變化規(guī)律及污染物特征;針對凈水效率不足的問題,提出了基于水力循環(huán)流化澄清和變水位末端集水斜管斜板沉淀的新凈水技術(shù)。為同類水源水廠提升水質(zhì)、降低藥劑成本提供了科學(xué)依據(jù)。
[Abstract]:On the basis of the study on the characteristics of water in the Far East , it is found that the main pollutants in the reservoir are the typical seasonal variation , the average DOC concentration is 5 锝，

本文編號：1509904