作者： 雷火电竞首页 来源： 日期：2023-11-15 00:28
第一章绪论1.1研究背景与意义水是生命之源，在人类社会的发展长河中当作着不能替代的角色，对工农业生产、经济发展和社会变革起着至关重要的起到。在古代社会，人类在受限的科学知识和能力下，希望适应环境水环境变化，开发利用水资源，以符合基本生活必须；随着人类社会的大大发展，现代社会对水资源的市场需求和利用标准也在大大提升，以期超过多目标开发利用，同时构建社会发展、经济效益和生态人与自然。随着社会发展的大大展开，人类对水资源开发利用的诸多问题也渐渐曝露出来，水资源紧缺和污染问题日益不利，饮用水源的污染问题特别是在险恶，因此要不断改进和发展水处理工艺，确保人们生活用水市场需求。1.1.1城市供水水源现状及发展趋势地球上总水量大约为13.86亿km3，但淡水储量仅有占到世界水总储量的2.53%，大约为3500万km3，其中人类可开发利用的水资源量仅有1000万km3，大约占到淡水总量的30.4%[2]。
我国国土面积广大，地域广阔，国土面积约960万km2，正处于季风气候区域，东南、西南和东北地区降雨量丰沛，因此水资源总量比较丰富。但是，我国某种程度又是一个人口众多的国家，所以人均水资源占有量仅有为2300m3，只相等于世界人均占有量的1/4，美国的1/6，俄罗斯和巴西的1/12，加拿大的1/50，分列在世界第121位，处在相当严重缺水边缘。
从未来的发展趋势看，自然界所能获取的受限水资源早已无法符合社会发展对水的市场需求，引人注目的供需矛盾使水资源沦为国民经济发展的最重要制约因素，主要展现出在水量紧缺相当严重，产于近于不均匀分布，水源污染相当严重，“水质型缺水”引人注目[2-3]。在城市给水水源中，地下水源是我国十分最重要的饮用水水源，大约有1/3人口饮用水源来自地下水，尤其是我国北方城市和广大农村地区。因水资源紧缺危机，为符合人口数量快速增长带给的用水压力，地下水开采负荷相当严重微克，导致许多地区地表大面积下陷，大量污染物下渗，更进一步导致地下水污染。地下水的自净和循环能力很弱于地表水，一旦导致毁坏，必须几十年甚至上百年才能完全恢复，给人民的生活身体健康导致很大危害。
地下水污染物主要还包括有机物、硝酸盐、重金属、剧毒有机物、氟化物、铁锰等，来自于生活污水、工农业生产废水、海水侵略等。目前，我国地下水供水量占到总供水量的18.2%，地下水污染总体呈圆形由点到面的发展趋势[4-7]。在目前全国已监测的857眼监测井中，仅有2%约Ⅰ、Ⅱ类水质标准，限于于各种用途；21.2%约Ⅲ类水质标准，限于于集中式生活饮用水水源；其余76.8%合适除饮用外其他用途[4]。
地表水污染状况以江河、湖泊污染更为相当严重。近几年，随着国家对河流水系整顿力度的增大，大部分河流水系的污染恶化趋势获得掌控，淮河等水系干流水质经常出现了提高趋势。根据2011年水利系统对全国水资源质量的监测资料表明，全国全年Ⅰ~Ⅲ类水河宽比例为64.2%，比2010年提升2.8个百分点，相比2009年提升5.3个百分点。湖泊水的主要污染项目是总磷、总氮、高锰酸盐指数和BOD5，在2011年评价的103个主要湖泊中，中营养湖泊占到31.1%，富营养湖泊占到68.9%。
Ⅰ~Ⅲ类的水面占到总评价水面面积的58.8%，相比2010年增加0.1个百分点，比2009年提升0.4个百分点。水库水的主要污染项目是总磷、总氮、高锰酸盐指数、COD和BOD5，在2011年评价的471座主要水库中，中营养水库占到71.2%，富营养水库占到28.8%。Ⅰ~Ⅲ类水库数量占到评价水库总数的81.1%，相比2010年提升3.1个百分点，比2009年增加0.1个百分点[2,4]。总体来说，水库水质高于湖泊和河流水质，河流水质有恶化趋势，湖泊和水库水质呈现出稳定状态，富营养化问题不应引发充足推崇。
1.1.2水库原水水质特征水库原水的主要水质特征是季节性变化，主要展现出为：雨季因降雨径流冲刷地表，将地面污染物带进地表水中，不易经常出现脑溢血低鼻音情况；冬季水温较低，一般为0~-4℃,浊度较低可高于10NTU，科典型的低温较低鼻音情况，这种情况可持续4-5个月之久；其余季节归属于常温常浊情况[8-9]。水库原水污染主要有两个典型特征，分别是丰营养污染和底泥引发的二次污染[2]。
水体富营养化是由于水中氮、磷、有机物含量减少，促成藻类大量交配，消耗水中溶解氧，以致水体透明度上升，大多数水生动物和植物丧生，水质大大好转。底泥对水体的污染，一是消耗水中的溶解氧，导致底部贫氧或厌氧状态；二是沉积物质的再悬浮，导致水体的二次污染；三是向水体获释N、P，这种情况是冬季时水库水质污染的一个主要原因。水库原水水质有显著的季节性特征，并不存在富营养化问题。
因此，对水库原水展开处置的技术路线是：重点解决问题低温较低鼻音和富营养化水处理技术难题，确保脑溢血低鼻音时期的入水水质平稳，提升常温常浊状态时的处置效果，确保全年的安全性平稳供水。1.1.3研究意义总体来看，我国人均水资源量占有量严重不足世界人均占有量的1/4，且近年来我国饮用水水源污染情况相当严重，自来水水源的自由选择也受到了很大的局限性，许多中小城市及城镇的自来水水源皆来自水库。本文主要研究气浮净水工艺的设计及应用于，具备以下几方面的意义：（1）针对水库原水的季节性变化特征，总结国内外处置低温较低鼻音、富藻水体的常用工艺，明确提出了以气浮法为核心的净水工艺流程，为水库原水的处置获取不切实际方法。（2）通过气浮原理分析和气浮系统构成分解成，研究气浮效果的影响因素，以采行合理措施或挑选合理参数优化气浮工艺设计。
（3）实地考察工程实例，了解理解沉浮池和浮滤池的处置效果，总结各种气浮人组工艺的优缺点和适用范围，为气浮人组工艺的设计和应用于获取参照。1.2研究现状针对水库原水水质特点，处理工艺的难题主要集中于在两个方面，一是低温较低浊水处置，二是微污染水处理。下面侧重讲解这两种水质特点的水处理方法技术及适用范围。1.2.1低温较低浊水处置技术研究现状水温是混凝剂水解反应的最重要影响因素之一，水解反应为吸热反应，较低水温时水解反应速度较慢，在常用的混凝剂中，铝盐不受水温影响较小。
低温使水的粘度减小，适当的减少了水流的剪切力，对水中微小颗粒撞击、汇聚和絮体的生长产生了有利影响，絮凝速率和颗粒沉降速度也随之增大，使絮体质地，密度上升，下陷性差。低温还弱化了微粒间的布朗运动，有利于微粒间撞击，较低鼻音减少了微粒之间的撞击机率，有利于微粒的聚凝茁壮[11-13]。
使用常规处理工艺处置低温较低浊水时，絮凝反应速度较快，分解的絮体容易下陷，这是处置低温较低浊水的难题所在。从低温较低鼻音水质特点应从，众多科研工作者仍然在大大研究和提高处理工艺，目前主要使用的技术还包括增强混凝法、泥渣转往法、微絮凝过滤法、气浮法等[14-19]。
增强混凝法是通过替代性混凝剂和助凝剂，弱化水温对混凝效果的影响，提升混凝效率。混凝剂的替代性要针对有所不同原水水质特点，浊度、温度、PH值都会影响混凝剂用于种类、投加量、投加方法等。常用活化硅酸作为助凝剂，并与Al2(SO4)3和FeCl3因应用于，利用它对胶体的导电架桥起到，提升絮体密度和强度。机械循环回应池和水力循环回应池是泥渣转往法的典型应用于。
回应池将絮凝和溶解过程集中于在同一构筑物中，当脱大位杂质随水流和活性泥渣层认识时，被泥渣层阻流取得回应。机械循环回应池和水力循环回应池是使用有所不同的方法构建泥渣转往，泥渣转往减少了原水中的杂质颗粒，减小了颗粒撞击机会，且泥渣与杂质颗粒粒径差距较小，絮凝效果较好[20-21]。
低温较低浊水还可以考虑到使用微絮凝法展开处置，该法是在滤池前设置一个简陋的微絮凝池，原水经加药混合后先进设备入微絮凝池，构成粒径大约为40-60μm的絮粒，然后必要转入滤池过滤器，滤料作为认识絮凝的介质，与微絮粒充份撞击认识和黏附。微絮凝过滤器所用滤料一般使用双层、三层或均质滤料，滤料粒径和厚度要必要减少，原水经微絮凝后所构成的絮粒不应过大，以免阻塞滤层表面孔隙。以上这些方法中，增强混凝过程对低温较低浊水的处置效果较为理想，但减少了药耗成本，对水质安全性也有一定影响；使用泥渣转往法有可能带给重金属、细菌累积等问题；微絮凝过滤器工艺非常简单，混凝剂用量较少，可以较好的处置低温较低浊水，在美国和北欧等国家应用于普遍，但因省略溶解过程减少了滤池负荷，限于于小型水厂[12]。
使用溶气气浮法处置低温较低浊水，气泡与微絮粒黏附，利用气泡下潜除去杂质颗粒，解决了低温较低鼻音对絮体分离出来的影响；气浮法还可以高效处置密度小、容易溶解的絮体；气浮法通过向水中获释空气，减少了水中含氧量，对入水水质的提升也有一定大力起到[24-26]。由此可见，气浮法在处置低温较低鼻音原水时，具备一定的优越性。1.2.2微污染水处理技术研究现状微污染水源水是指受到较低程度的污染，根据地表水环境质量标准（GB3838-2002）规定，部分水质指标多达Ⅲ类水体标准，但仍可作为饮用水水源的水[27]。
其特征是原水中的有机物、氨氮、磷及剧毒污染物指标有所增高，并导致水中藻类大量交配，水体富营养化现象相当严重。氨氮过低不仅使水厂消毒加氯量提升，还不会造成管网中亚硝酸菌杜绝，残余的有机物不会引发管道中异养菌生长。
藻类密度较小，无法用溶解方式除去，且藻类不会弥漫腥臭气味，用于液氯展开消毒时，不仅无法已完成避免嗅味，还有有可能产生新的致粪物质或消毒副产物三卤甲烷，饮用水质量和安全性上升；藻类在水中呈圆形漂浮状态容易脱稳，有穿破絮体的有可能，影响入水水质；藻类转入滤池中不会阻塞滤料孔隙，导致过滤器周期延长，反冲洗水量减少。[28-29]。
因微污染水源水中污染物浓度较低，现有常规处理工艺（混凝、溶解、过滤器、消毒）对微污染水源水中的有机物、氨氮、藻类等污染物的去除率较低[30]。根据原水水质和入水水质拒绝，针对微污染水原水的现状，不切实际的处置技术主要还包括预处理技术、常规增强处置技术以及深度处置技术三个部分[31-32]。第六章结论与建议6.1结论本文以水库原水为研究对象，使用以气浮法为核心的水处理工艺，从气浮工艺的机理应从，探究了气浮池各构成系统的优化设计，并根据工程实例和现场参观，分析较为了多种气浮人组工艺的优缺点，最后融合歙县第二自来水厂原水水质情况，自由选择侧向流斜板沉浮池当作其主要处理工艺，完备二期工程净水工艺设计。主要结论如下：（1）水库原水的水质特征主要展现出为：雨季不易经常出现脑溢血低鼻音情况，冬季经常出现典型的低温较低鼻音情况，部分月份正处于微污染状态，藻类等有机物含量较高，其余季节归属于常温常浊情况。
因此，对水库原水展开处置的技术路线是：重点解决问题低温较低鼻音和富营养化水处理技术难题，确保脑溢血低鼻音时期的入水水质平稳，提升常温常浊状态时的处置效果，确保全年的安全性平稳供水。（2）气浮法的基本机理是在水中产生识气泡，使其与水中的疏水性物质黏附，构成整体比重大于水的絮粒下潜超过除去目的。低温较低鼻音时使用传统工艺构成的絮体结构牢固，下陷性能较好，藻类一般来说密度较小，也归属于下陷性能较好的污染物，使用气浮工艺可以将这些下陷性能较好的絮体通过下潜方式除去，处置效果显著。
（3）气浮法净水按照气泡产生的方式，可分成电解气浮法、生物及化学气浮法、散气气浮法和溶气气浮法，其中以溶气气浮法中的压力溶气气浮法尤为常用。压力溶气气浮工艺由压力溶气系统、溶气获释系统、气浮分离出来系统构成，每个系统都有其对应的效率影响因素，如溶气罐中的填料类型及高度影响溶气效率，溶气释放器的自由选择影响构成的识气泡的数量与大小，转往比、下降流速、气浮池的池深等因素影响气浮工艺的处置效果等。通过合理自由选择溶气、释气设备，优化气浮池设计，可以提升气浮池入水水质。
（4）针对水库原水的水质特点，一般来说使用单一的气浮工艺并无法应付原水水质变化拒绝，此时可以考虑到气浮人组工艺，如沉浮池、沉滤池等。通过沉浮池和浮滤池的实际运营找到，这两种人组工艺皆有较好的处置效果和不俗的适应性。使用熵权理想点法对气浮人组工艺展开综合评价，可得五种气浮人组工艺的好坏排序为侧向流斜板沉浮池＞平流式沉浮池＞双层溶解气浮池＞逆向流浮滤池＞传统沉滤池。6.2建议由于诸多因素的容许，本文的研究方向更加侧重于工程设计和应用于方面，气浮法工艺在以下几个方面还有待深入研究：（1）根据有所不同原水水质，通过实验确认气浮池设计的参数选值，如混凝剂投加量、转往比、下降流速等，为有所不同原水水质的气浮池优化设计提供数据参照。
（2）更进一步展开气浮池浮渣成分、处理及利用研究。
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