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1、-毕业论文木材工业学院目录1前言41.1课题提出的研究背景41.2目前国内外微污染水处理的状况61.3利用生物改性竹炭达到与处理水的目的81.4竹炭的特点及应用现状122确定研究试验方法、技术路线及工艺192.1试验研究方法202.2工艺流程222.3技术路线223实验原水背景简介223.1实验区域自然环境特征223.2实验区域水环境特征233.3实验区域水源变化的原因44实验设计水质、水量194.1设计水量204.2设计进水水质225工艺的选择225.1工艺的选择背景225.2碳层选择235.3工艺的流程设计126确定研究试验方法、技术路线及工艺192.1试验研究方法202.2工艺流程222
2、.3技术路线223实验原水背景简介223.1实验区域自然环境特征224.2实验区域水环境特征23摘要微污染水源水是指受到有机物污染，部分水质指标超过地表水环境质量标准(GB383822002) 类水体标准的水体，但与一般污水相比，污染物的含量很低。20 世纪60 年代以来，我国不少地区饮用水水源水质日益恶化。许多水厂不得不面临着使用更多的水质不符合要求的受污染水源原水作为生活饮用水水源。水污染主要是有机物和氨氮污染，常规净水工艺系统难以将这些污染物有效除去,降低了饮用水水质，对人体健康构成潜在威胁。本课题采用生物改性竹炭作为填料，研究其对微污染水的处理效果。关键词 微污染水 生物改性竹炭 处理
3、效果的研究1、 前 言1、 1课题的提出的研究背景目前，我国城市饮用水水源主要来自地下水和地表水，但随着社会经济的发展，我国地表水体污染日益严重，有害物质逐年增多，水中污染物成分也不断发生变化。、2007年中国环境状况公报中指出：水污染形势依然严峻，监测的197条河流的407个断面中，类、类和类水质的断面比例分别为49.9%、26.5%和23.6%。七大水系中，只有珠江、长江总体水质良好，松花江为轻度污染，黄河、淮河为中度污染，辽河、海河为重度污染。我国河流污染相当严重1。随着工业的发展和农用化学品的增加，越来越多的有机污染物被排入水源水体，使饮用水源受到严重污染，并呈发展趋势，城市供水水质也
4、日趋下降，我国现在大多数城市都面临不同类型的缺水，大部分南方城市都面临严重的水污染问题，已经或即将造成水质型缺水，这表明城市供水水源已经面临着巨大的压力2。常规净水工艺系统难以将水中污染物有效除去,较低水质的饮用水，对人体健康构成潜在威胁。然而，经济的发展、人民生活水平的提高、人们对自身身体健康状况的日益关注，促使社会对水质尤其是与人类自身身体健康直接相关的水源水的要求日益提高。因此一直受到各国政府和公众的高度重视。水源水中难处理的微量有机物的增多使得人类饮用水安全受到威胁，迄今为止在饮用水中检出的有机污染物已多达1200 余种2。寻找最佳的水源水处理技术已成为当前水处理研究领域的热点。目前活
5、性炭在国内外水源水处理工艺中应用广泛，但存在成本高、再生困难等问题，在现今“以竹代木”、“以竹胜木”的发展趋势下，竹炭作为活性炭的一种因来源广泛、成本较低、吸附性能良好逐渐受到关注，但在微污染水源的除污技术的研究与实际应用中却很少见。1、2目前国内外微污染水处理的状况目前，微污染水源水处理新技术的思路归结起来主要集中在两方面：一是改善预处理技术，二是加强深度处理效果。国内水厂普遍采用混凝沉淀过滤加氯消毒的常规处理工艺。其主要目的是除浊、杀菌。但是随着近年来水源水质的变化，饮用水水源污染加剧，有机物、致病菌、有毒有害物质和微量污染物的浓度逐年增大，饮用水处理的难度将随之增加，而现有水厂处理设施陈
6、旧，技术落后，常规处理工艺的出水往往达不到饮用水水质标准的要求，已无法满足人们对安全饮用水的需要。1、3利用生物改性竹炭达到预处理水的目的1、预处理通常是指在常规处理工艺前面，采用适当物理、化学或生物的处理方法，将水中的污染物进行初级去除，同时可以使常规处理更好地发挥作用，减轻常规处理和深度处理的负担，改善和提高饮用水水质。2、利用生物改性竹炭的优点：生物改性竹炭作为一种特殊的综合吸附与生物活性功能的新型材料，将在饮用水嗅味去除工艺中具有良好的应用前景。竹炭是竹材热解炭化后的产品，具有特殊结构和良好的物理化学性能与机械性能。竹炭作为一种新型吸附材料，由于其具有特殊的微孔结构和一定的比表面积，因
7、而有较高的吸附能力和其它优良的官能基结合功能。与传统水处理工艺中的活性碳单一物理吸附功能相比，生物竹炭利用特种竹炭的多孔性能够为微生物菌群提供巨大而适宜的附着比表面积，在通过发酵等工艺将多种工程菌种混合培养后，能在竹炭的多孔生物载体内形成一个结构稳定、功能广泛的具有多样微生物群落的生物菌群，从而在生物量、生物多样性等方面大大加强系统降解有机污染物的能力和效率。目前，经多次实践应用表明，生物竹炭在水处理过程中有效微生物能协同作用，发挥整体优势，通过复杂的吸附、生化过程，将各种污染物分解成CO2、水及无害物质，使水质得到净化，对水体嗅味物质去除尤其有明显效果。另外，与木制活性炭相比，竹炭具有更好的
8、资源优势。活性炭的规模应用需耗费大量的木材，目前，由于人口的增长，木制活性炭的原料即森林资源锐减。而我国竹炭的原料竹材开发潜力极高，目前竹炭是竹材工业化利用的重要方向之一，竹类植物具有生长快、产量高、一次成林后，辅以科学经营即可年年择伐，永续利用而不破坏生态环境的特点。我国是世界上竹类资源最丰富的国家，无论是面积或产量均居世界第一位。生物竹炭具备大规模应用于饮用水预处理工艺的材料条件。2、确定研究试验方法、技术路线及工艺流程本实验研究内容及实际情况，经过反复研究对比，确定了研究试验内容、技术路线及工艺流程。具体如下：2.1试验研究方法采用试验设计、优化、数据处理等方法，从探索性试验开始，对多种
9、材料和处理方法筛选、优化，寻求科学、经济、可行的生产工艺，最终达到研究和设计目标。22工艺流程高位水塔+混凝沉淀臭氧深度处理生物接触氧化沙层过滤+消毒进 水出 水竹炭孔径选择竹炭烧制工艺选择竹炭生物改性2.3技术路线3、实验原水背景简介：3.1、实验区域自然环境特征白马镇白龙村位于南京市溧水县城东南，村域总面积30平方公里，人口约4000多人，农业家庭1000多户，白马镇白龙村水系，隶属于太湖流域范围。白马镇白龙村境内山林、生态林面积6000亩，苏南地区典型的低丘陵岗地面积1.5万亩，耕地面积1.2余万亩，土质以壤土、沙壤土为主，土层深厚，土壤有机质含量高；海拔70190米；气候温和湿润、雨量
10、充沛、光照充足、无霜期长、雨热同季，多年平均降雨量1087.4毫米；白龙村区域内水源充沛、水质良好，有东方水库、上庄水库、四清水库，为溧水县饮用水源地白马湖的上游，水资源丰富。3.2、实验区域水环境特征白马镇河川水系隶属于太湖流域范围，2007年，太湖流域111个国控断面中，12个断面达类，占10.8；29个断面达类，占26.1；70个断面为类和劣类，占63.1。90个河流断面中64的断面氨氮指标为类和劣类，21个湖泊监测点总氮指标全部为类和劣类。氨氮、总氮是太湖流域的主要污染指标。近年来，太湖流域交界断面和入湖河流水质总体有所改善，总磷指标达标率分别达到98%和96%，高锰酸盐指数指标达标率
11、分别达到54%和73%，氨氮指标达标情况较差，达标率仅为48和42（见表1）。表1 交界断面、入湖河流“十五”计划规定水质目标完成情况考核类别总磷高锰酸盐指数氨氮达标个数达标率达标个数达标率达标个数达标率交界断面4798%2654%2348%环湖断面2596%1973%1142%水质污染物的主要来源包括：城镇工业废水、生活污水、农业面源、底泥等，其水质污染与上游工农业及生活污染物等大量排放有直接关系。本实验区在南京溧水县城东南16公里处，水质污染源以农业面源与农村生活污水为主，被污染水体为溧水饮用水源水之一上庄水库。随着“江苏农业硅谷”、企业扩展等区域社会经济的快速发展，湖库周边来水和污染负荷
12、的压力都在不断增加，使得饮用水源水上庄水库的污染形势越来越呈现复合污染的特征，增加区域污染治理的难度。3.3、实验区域水源变化的原因（1）区域经济的快速发展和人口高度集聚造成流域污染负荷不断增加，加快了流域水环境恶化和湖泊富营养化。（2）上游入湖河川水质持续下降直接导致白马湖入湖污染物总量不断增加。（3）流域河网湖荡生态系统功能退化，尤以湖滨河岸带退化为重，对污染物净化和拦截能力下降。（4）湖泊饮用水源水质下降，存在严重的环境安全隐患。4、实验设计水量、水质及处理目标4.1设计水量 基地长期居住员工为15人，农忙时员工为100人左右，因此本工程设计处理水量为3t/d,通过蓄水池进行调配使用。4
13、2设计进水水质其具体的指标如下：表 1 原水水质Table 1 Quality of feed常规指标臭味物质pHCODmn(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)NH3-N(mg/L)色度NTU2-MIB（ug/L）土臭素（ug/L）4-50.1-0598-1007-162102105工艺的选择5.1工艺选择背景结合项目所在地的地理环境与水源水污染情况，需要选择一种管理方便、占地少的水处理工艺。而生物接触氧化法结合了生物滤池和活性污泥法，具有以下特点：（1）处理效率高。不仅兼有活性污泥法的特点，而且其单位体积生物的数量比活性污泥泥法多，生物活性高；此外，底物和产物的传质速度快。 (2)工
14、艺适用范围广泛。无论是污染物的浓度高或浓度低，生物接触氧化法都能适用。尤其是对微污染的饮用水水源，生物接触氧化法能有效地去除水中的氨氮和微量有机物。(3)没有污泥膨胀和污泥回流，管理简便。操作比较简便的生物接触氧化法止是人们乐意接受的方法之一。(4)耐冲击，适应性较强。由于在填料上生长着大量生物膜，对负荷的变化适应性较强，尤其是采用多级或多段的工艺流程，可保障有稳定的出水水质。(5)挂膜简单，启动快。 (6)节能效果明显。5.2炭层选择（1）炭层分为上下两层，上层炭层的颗粒粒径比较大，可附着大量的微生物，因其空隙率大，基质的进入和代谢产物的移出，以及生物膜自身更新脱落，较为通畅，使得生物膜能保
15、持高的活性和较高的生化反应速率。此炭层的微生物主要以异养菌为主，能有效的去除水中的有机物，降低水中的耗氧量。同时因其颗粒物粒径比较大，故该层无截留悬浮物的效能。（2）下层竹炭的选择，选用粒径较小的竹炭，除了附着微生物的吸附作用外，还能发挥竹炭的吸附和拦截功能，在改成中主要生长的是自养型菌类为主，主要进行的氨氮的硝化作用，同时拦截上级竹炭的代谢物和水中的悬浮物质。因此，该层要注意炭层的反冲洗。 5.3工艺流程设计 目前城市供水广泛采用的饮用水处理工艺为：原水经格栅初步拦截后，便进入加药池，经过聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的絮凝沉淀作用去除大部分的污染物后，进入过滤池，经过沙层的过滤后，进入清水池，投加液氯消毒，沉淀后进入管网。 偏远农村地区饮水源水的质量无法得到保证，从而也无法保证处理出水的质量，因此，在处理设备的最开始采用生物接触氧化的方法对水源水进行预处理，经加药、过滤后出水，另一方面为进一步提高出水质量，采用臭氧的方法在出水末端对水进行深度处理，因此本设备的工艺流程可以归纳如下：
