长期运行生物活性炭滤池滤料性能变化与失效因素分析

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1、硕士学位论文长期运行生物活性炭滤池滤料性能变化与失效因素分析THEPERFORMANCEVARIATIONANDFAILUREFACTORSANALYSISOFLONGTERMRUNNINGBIOLOGICALACTIVATEDCARBON肖倩哈尔滨工业大学2015年12月国内图书分类号：TU991.2学校代码：10213国际图书分类号：628.1密级：公开工程硕士学位论文长期运行生物活性炭滤池滤料性能变化与失效因素分析硕士研究生：肖倩导师：曹罡副教授副导师：张金松教授申请学位：工程硕士学科：环境工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2015年12月授予学位单位：哈尔

2、滨工业大学ClassifiedIndex:TU991.2U.D.C:628.1DissertationfortheMaster’sDegreeofEngineeringTHEPERFORMANCEVARIATIONANDFAILUREFACTORSANALYSISOFLONGTERMRUNNINGBIOLOGICALACTIVATEDCARBONCandidate：XiaoQianSupervisor：AssociateProf.CaoGangAssociateSupervisor：Prof.ZhangJinsongAcademicDegreeAppliedfor：

3、Master’sDegreeofEngineeringSpeciality：EnvironmentalEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要对于深度处理的水厂中的活性炭工艺单元，活性炭的性能评价是活性炭更换与再生的判断依据之一。目前该领域的研究主要集中于新炭性能的评价，对长期运行的生物活性炭（BiologicalAc

4、tivatedCarbon,BAC）失效研究较少。本文通过对五个不同炭龄的活性炭滤料BAC0（0年）、BAC1（1年）、BAC4（4年）、BAC8（8年）和BAC9（9年）的工艺模拟实验，分析了不同炭龄BAC的吸附作用与生物降解作用。接着，从出水水质达标和保障正常运行两方面，研究了五个BAC的处理效果失效和运行失效风险，并分析了BAC失效因素，从而提出指标指导BAC工艺的换炭处理。BAC的作用变化研究表明，五个BAC均具有剩余静态吸附容量，但由于解吸作用和生物膜的包裹，实际运行中BAC发挥的吸附作用很少。长期运行的BAC主要发挥生物作用，对有机物的去除主要是对可降解

5、有机物（BiodegradableDissolvedOrganicCarbon,BDOC）的去除。BAC滤料上的生物量与活性炭孔径10～30nm的孔容积显著相关，生物量对BAC的处理效果具有较大影响。BAC的处理效果失效研究表明，对于深圳地区，无法仅根据处理效果判断BAC的失效，活性炭的孔隙结构是影响BAC处理效果的内在因素，滤料孔径10～30nm的孔容积可作为BAC滤池处理效果变化的指示指标。孔隙结构会影响生物量，从而影响BAC的处理效果。长期运行的BAC对有机物仍具有处理效果，运行8年以上的BAC对有机物去除率低于20%，但出水仍满足《生活饮用水卫生标准》（GB

6、5749-2006）。五个BAC均能应对一定范围的水质波动，对微量污染物苯酚和嗅味物质2-甲基异冰片（2-Methylisoborneol,2-MIB）均具有一定抗冲击负荷能力。长期运行的BAC对磷、氯、溴、碘和金属元素均能有效富集，吸附的有机物以醇类、醛类、酮类和杂环类为主，无机物以氟化物、硝酸盐、氯化物、硫酸盐为主，存在吸附物解吸引起水质问题的风险。BAC的运行失效研究表明，粒径分布会影响BAC滤池的正常运行，当滤料粒径大于0.8mm的比例小于37%、K80大于3.6时，滤池存在运行风险。滤料在长期运行过程中粒径变小、不均匀度增大，会引起BAC滤池出现水头损失过

7、高、产水量降低的问题，但是滤料对有机物仍有处理效果，可通过移除表层40cm细炭的工程措施恢复滤池的运行。关键词：饮用水；生物活性炭；处理效果失效；运行失效-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractForthebiologicalactivatedcarbon(BAC)whichisusedasanadvancedtreatmentprocessinwaterplant,theperformanceevaluationofactivatedcarbonisthemainbasisforjudgementofthetimetoreplaceortherma