臭氧接触池优化运行研究

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1、臭氧接触池优化运行研究(申请清华大学工程硕士专业学位论文)培养单位：环境学院工程领域：环境工程申请人：国先芬指导教师：杨宏伟副研究员联合指导教师：万军研究员二○一七年五月StudyontheoptimizationofozonecontacttankoperationparametersThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofEngineeringinEnvironmentalEnginee

2、ringbyGuoXianfenThesisSupervisor：AssociateProfessorYangHongweiAssociateSupervisor：ProfessorWanJunMay,2017摘要摘要本论文通过对现有臭氧-生物活性炭深度处理工艺的系统调研，对臭氧接触池设计和运行参数进行了总结，主要包括臭氧投加量、臭氧投加比和臭氧接触时间。发现这些参数的设定主要参考国内外已有经验，缺乏科学理论依据，尤其是水质对这些参数的影响研究。针对这些问题，本论文研究了我国不同区域水源水质对臭氧反应动力学的影响，建立数值模型来优化臭

3、氧接触池的运行参数，为水厂实际生产优化运行提供理论依据。文献调研发现，现阶段主臭氧接触池臭氧投加量一般在1.0~3.5mg/L，不能根据水质变化及时做出调整；以三段臭氧投加方式为主，分配比主要按2:1:1、1:1:1、3:1:1等几种方式，基本符合规范中第一段曝气量占总曝气量的一半左右的建议要求；实地调研中臭氧投加量臭氧投加比主要为3:1:1和3:2:2。对于臭氧接触时间，基本都在10~17min之间。此外，臭氧投加量运行值往往要低于设计值。以不同区域实际水为研究对象，进行不同pH值、温度、有机物条件下的臭氧反应动力学实验，发现实验结

4、果均符合基于臭氧消耗的反应动力学模型d[O]bO3ae3[O3]。同一水质，随CODMn、pH值、温度的升高，a值变大；随CODMndt升高，b值会减小。采用LMBP人工神经网络方法构建以上三个水质参数与a、b之间的定量关系，网络结构分别为3-10-10-1和3-11-11-1，训练结果R2分别为0.997、0.995，验证结果MSE分别为0.0019、0.0024，模型预测效果较好。构建基于水质的臭氧接触池运行优化方法，以出水液相臭氧浓度（控制在0.05~0.10mg/L范围内）、尾气臭氧浓度和臭氧利用率为优化目标，得到不同

5、水质条件下臭氧投加量、臭氧投加比以及臭氧接触时间的最佳取值范围。结果发现，随CODMn、pH值以及温度的升高，最佳臭氧投加量会增加。最佳臭氧投加比随CODMn的升高，逐渐从均匀投加转变为第一段投加占比提高。随CODMn的升高，最佳臭氧接触时间延长；而随pH值和温度的升高，结果相反。通过与现行水厂实际工况对比发现，该臭氧接触池模型可以很好的指导水厂实际生产，确保臭氧投加量够用而不浪费。此外，本论文初步建立了基于WEB界面的可视化软件，更方便该模型的推广应用。关键词：臭氧接触池；水质；反应动力学；BP网络；运行参数IAbstractAbs

6、tractThisthesissummarizedthedesigningandoperatingparametersoftheozonecontactingtankbysystematicallyinvestigatedtheexistingadvancedtreatmentofozone-activatedcarbontechnology,suchasozonedosage,ozonedosingratioandozonecontacttime.Itwasfoundthattheoperatingparametersweremai

7、nlybasedonexperienceindomesticandoverseas,lackingtheoreticalbasis,especiallyrawwaterquality’sinfluence.Inordertosolvetheseproblemsandoffertheoreticalfoundationtowaterworks’operation,theoperatingparametersinozonecontacttank,suchasozonedosage,ozonedosingratioandozoneconta

8、cttime,wereoptimizedinthisthesisbyresearchingtherelationshipbetweenwaterqualityandozonationkinetics.Allthewate