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面对复杂的地表水源水,常规的饮用水处理工艺难以满足目前的新饮用水水质标准,特别是对于引黄水库的低浊微污染水处理难度更大。高密度沉淀池作为一种集混凝、沉淀于一体的新型沉淀池,以紧凑、高效、灵活的特点被广泛应用于水处理工艺中,尤其是对于低浊水质的处理效果更佳。但是,由于原水水质的不同,该技术仍然存在一些问题需要解决。本课题针对引黄水库的低浊微污染水,以高密度沉淀池为模型,加入粉末活性炭、新增炭泥活化培养池,构建了一种新型的炭泥回流接触氧化沉淀系统,以超滤膜作为该系统出水的深度处理,提出了一种炭泥氧化--高密度沉淀--超滤组合的新型工艺。对浸没式超滤膜和混凝沉淀工艺处理黄河水源水进行了中试研究。结果表明,单独超滤膜工艺对原水浊度去除效果较好,出水浊度保持在0.1NTU以下,但是对有机物的去除效率不高,对UV254和TOC的去除率仅为10.2%和5.8%;混凝沉淀工艺在PAFC的最佳投加量45mg/L(以Al3+和Fe3+含量计5mg/L)条件下,混凝沉淀+超滤工艺对UV254和TOC去除率分别为16.2%和11.3%,仅仅比单独超滤膜工艺增加了6个百分点,因此混凝沉淀+超滤工艺对引黄水库水源水的处理效果较差。在炭泥氧化--高密度沉淀--超滤组合工艺中,试验研究发现,一次性接种沉淀池泥渣浓度120mg/L和粉末活性炭100mg/L,通过调整混凝剂PAFC的投加量使系统稳定运行。在经过40天的的运行以后,整个炭泥回流接触氧化系统达到稳定状态,对原水的浊度、UV254、TOC、氨氮以及亚硝酸盐氮的去除率分别为50%、32%、26%、45%和40%。对炭泥回流接触氧化系统探究发现,系统稳定运行时的炭泥生物量稳定在85×107CFU/ml,单位质量的炭泥比好氧速率达到0.45mgO2/（min·g）,微生物数量和生物活性处于一种活跃的平衡状态。通过电镜扫描观察,炭泥中的微生物种类主要是球菌和丝状菌,因此炭泥絮体的沉降性较好,絮体平均粒径达到92.7μm,此时控制炭泥回流比为7%时系统对浊度和有机物的去除达到最佳状态,对原水中分子量>1000 Daltons的有机物去除效果较好,对THMFP的去除率在32.5%左右,炭泥接触氧化系统出水中溶解性微生物代谢产物完全消失。研究了超滤膜的污染情况,在炭泥回流接触氧化系统运行时,若出现运行不当或污泥膨胀的问题时,炭泥回流接触氧化池出水中就会含有炭泥混合物,对超滤膜的正常运行产生影响。研究发现,当超滤膜进水中炭泥混合物浓度达到20mg/L时,超滤膜的跨膜压差（TMP）增长明显加快;当炭泥浓度达到40mg/L时,超滤膜仅仅运行8天之后TMP就由9.8Kpa增长至50.1Kpa,达到超滤膜运行的预警值。研究发现通过气水联合反冲洗和及时排空膜池可以有效减缓膜污染。