土木工程专业硕士论文精选范文一：零价铁/活性炭组合工艺去除地下水中氯乙烯类污染物试验研究
第 1 章 绪 论
1.1 选题背景与意义
地下水作为所有能被人类利用的水资源中不可缺少的一环，具有储存量大、分布的范围广泛并且不容易受到人类活动污染的特点，人们生活所需要的最重要的水的来源之一就是地下水。地下水占我们国家对水资源的需求中很大一部分，比如说在我国的西北部地区，很多居民生活和工农业生产用水都依赖地下水，甚至地下水是他们可利用的唯一的水源[1, 2]。但是，伴随着城市化率的大幅度提高和城市的迅猛发展，我们城市生活中的大量的污废水和工业废弃物等不达标排放[3]，导致土地和地下水受到卤代烃类污染物的污染。据有些资料显示，中国的很多较大的城市和城镇的饮用水源都被各种源头的废水或废物所污染，而这些被污染的水源中[4]，地下水的污染尤为严重。刘南烈等[5]研究指出，吉林省某些城市所辖的范围内表层地下水中氨氮和总硬度均存在较为严峻的超标问题。在江苏镇江有些区域，硫酸盐、氟化物和氨氮也存在不同程度超标，在这些超标污染物中，氨氮的污染最为严重[6]。而跟地表水不同的是，地下水的污染存在难治理、更复杂和恢复慢等特点。一旦水源被检测出各项指标有变化，其实地下水可能早就已经被一些污染物污染[7]。并且地下的地质情况又比地表情况复杂得多，这又使得地下水被污染之后，自净缓慢和更新周期长，所以地下水一旦被污染就往往较难恢复。这些年以来，科研工作者们针对如何处理被无机的污染物所污染的地下水做了大量的研究[8-11]，并且也得到了很多的较为合理和可行的方案。然而，作为与之对比的有机污染物，学者们研究的却较少。这可能是因为，有机污染物的分子量更大并且种类也较为繁多，同时对人类的致病性也更大。有机类的污染物对地下水的污染有很多种原因，比如生产过程中的意外泄露、很多违法企业的违规排放还有生活生产垃圾的填埋不合理等等。与此同时，有机污染物比如三氯乙烯和四氯乙烯等是工业生产中的很好的有机溶剂被应用于电镀、电子和金属在加工等行业，也会被排放到外界环境中，进而可能通过渗透进入地下水。
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1.2 受卤代烃污染的地下水修复技术
目前，应用于地下水中 卤代烃等有机物污染修复技术主要包括，传统零价铁技术、纳米零价铁技术、零价铁与氧化剂联用技术、零价铁-厌氧微生物体系降解卤代烃技术、超声波零价铁联用技术、其他卤代烃处理技术等。其中，针对氯代有机污染的修复技术中，目前研究较多、应用比较广泛的技术为零价铁去除卤代烃。纳米铁粉技术的研究随着纳米技术的发展，也已经广泛的被用于污染物处理中。纳米零价铁(n ZVI)是粒径在 1～100nm 之间的铁颗粒，纳米级零价铁由于具有比较大表面积、较高反应活性的优势，可以直接注入到水环境中的重污染区，形成一个高效的原位反应带，高效、灵活、低成本地治理水污染，被越来越多的的水处理研究学者推崇[31]。纳米零价铁降解卤代烃的机理基于其还原性。在水中零价铁可以和氢离子反应生成氢气。标准状态下，此反应的氧化还原电位为 0.440V，低于大多数卤代烃获得电子还原脱卤的反应电位。因此在水中加入零价铁后可形成较低的氧化还原电位，并使卤代烃还原脱卤而降解[32]。表面改质已经被证明能有效的提高纳米级零价铁的离散性和反应效率。羧甲基纤维素[33]、聚电解质多层膜[34]、蒙脱石[35]、甲基丙烯酸甲酯[36]的表面改性已经被用来提高纳米级零价铁处理的稳定性。Zhu 等[37]的研究是将 n ZVI 强还原性与 Pd/Ni 泡沫电极所产生的电化学技术结合， 并且利用这两种技术一起来降解氯代烃.
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第 2 章 零价铁还原去除三氯乙烯和四氯乙烯的小试研究
由于氯乙烯类污染物对地下水和人类带来的生态和健康危害，本章节选取四氯乙烯和三氯乙烯为靶污染物，利用序批次试验的方法，探寻两种氯乙烯类污染物被零价铁降解过程中最佳的实验条件和实验影响因素，后文中的连续流柱状实验会以以此试验结果为重要依据。
2.1 实验材料与方法
分。抗坏血酸：分析纯色谱标准物质：甲醇：色谱纯顶空瓶 150ml 使用前 120℃烘烤 2h，具塞锥形瓶，恒温振荡仪，Agilent6890 气相色谱仪(美国安捷伦)。采用序批的实验方法进行零价铁去除三氯乙烯/四氯乙烯的实验。三氯乙烯/四氯乙烯的初始浓度设置为 80μg/L，实验用水为新鲜纯水，实验中零价铁的投加量为 1g/L、3g/L、5g/L、7g/L、10g/L。序批实验在恒温振荡仪中进行，实验设置多组空白对照（不投加零价铁或者不进行恒温振荡）。（1）取十个具塞锥形瓶用超纯水洗净烘干，然后依次在若干个中加入一些规格为 200 目的铁粉，每组两个为空白对照组，再依次在每个具塞锥形瓶中加入 5ml 配置好的 800μg/L的三氯乙烯/四氯乙烯溶液，加超纯水至 100ml。（2）依次将这个十个锥形瓶放入恒温振荡箱中，温度设置为 25℃，转速为 100r/min 分别在 0min，15min，30min，60min，90min，120min，180min，取出实验组，在 15min，60min，120min 取出空白的对照组。将所有样品依次经过滤纸过滤到取样瓶中待测。
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2.2 分析方法
鉴于三氯乙烯和四氯乙烯易挥发，采样时先将顶空瓶中放置 0.3~0.5g 抗坏血酸取水样至满瓶，密封，采集后 24h 内完成测定。在洁净的实验室，将水样倾倒出至 100m L 刻度处，放入 40℃恒温水浴中平衡 1h。定量方法：外标法标准样品的制备：用三氯乙烯(990mg/l)、四氯乙烯(970mg/l)的标准品各取1ml 用甲醇稀释成标准储备液。混合标准使用液的制备：分别取 2 种标准储备液 1ml 用甲醇配制成浓度分别为三氯乙烯(0.99mg/l)、四氯乙烯(0.97mg/l)的混合标准使用液。标准曲线的绘制:分别取 0.2ml、0.5ml、1.0ml、1.2ml、1.5ml、1.8ml、2.0ml混合标准使用液与 100 ml 容量瓶中，纯水定容，转移至 150 ml 的顶空瓶中, 放入 40℃恒温水浴中平衡 1h，进样操作。进样操作：微量注射器手动进样，进样量 50μL。取干净的微量注射器反复抽取顶空瓶液面以上的气体，最后得到均匀的气体，将这些气体快速注入色谱仪中。定量分析：由各组分的面积作为定量基础 y=ax+b。y—组分在色谱图上的面积，x—组分含量。
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第 3 章 腐殖酸和钙离子对零价铁处理四氯乙烯影响效果研究.......... 30
3.1 实验材料与方法......30
3.1.1 实验材料和仪器.........30
3.1.2 实验方法...........30
3.1.3 实验步骤...........30
3.2 腐殖酸的存在对零价铁去除四氯乙烯实验的影响研究............31
3.3 钙离子和腐殖酸共同存在时对降解四氯乙烯实验的影响研究..........36
3.4 本章小结........39
第 4 章 三种柱系统对四氯乙烯去除效果的研究........ 41
4.1 材料与方法....41
4.2 降解特性实验..........43
4.3 本章小结........49
第 5 章 应用前景分析..........50
5.1 工艺流程........50
5.2 分析依据........51
5.3 不同铁碳比的应用前景分析......52
5.4 本章小结........54
第 5 章 应用前景分析
根据以上的中试连续流试验，活性炭/零价铁分层系统可以作为处理氯代烃类污染物超标的地区的水厂工艺之一。采用该工艺之后，水厂的初期投资费用和运行费用都会有所影响。现在对不同建设国模和不同的铁炭比的水厂进行经济性方面的分析，从而为实际投入生产运行提供建设性的参考依据。
5.1 工艺流程
各环节处理工艺原理如下：１、常规工艺中的加药混凝是通过投加混凝剂是得水中的较大的悬浮物和胶体凝聚形成絮凝体。对于供水厂的常规处理使用的混凝剂有以下几个基本要求：混凝效果好；对人体健康无害；使用方便；货源充足，价格低廉。混凝剂的种类有多种多样，按照化学分类可以分为有机混凝剂和无极混凝剂，在饮用水的处理中主要应用的是无极混凝剂。常用的无极混凝剂有硫酸铝、三氯化铁和聚合氯化铝等聚合物。２、沉淀池的作用就是：经过前一个工艺絮凝之后的大颗粒絮凝体经过重力作用沉淀到池子底部。在这个过程中主要有拥挤沉淀和自由沉淀。拥挤沉淀是指的在大颗粒沉淀的过程中，水对具有速度的沉淀体有一定的阻力，这个阻力随着速度加快而变大，从而使得絮凝体之间相互干扰。自由沉淀是指得在沉淀的过程中，固体悬浮物不会改变形状尺寸以及密度，也不会相互粘连在一起，互不干扰的完成沉淀。
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结论
本论文研究长期运行条件下，探究活性炭和零价铁两种组合工艺对去除四氯乙烯的实验效果以及腐殖酸对零价铁处理受四氯乙烯污染地下水的影响机制。首先通过小型的批试验研究不含钙离子腐殖酸时，零价铁去除三氯乙烯和四氯乙烯的反应符合准一级动力学方程，并且反应是吸热反应，两者共存时零价铁对于四氯乙烯的去除效果更好一些。分析了溶液中共存的腐殖酸或同时存在钙离子和腐殖酸时零价铁去除四氯乙烯的影响；然后采用连续流柱试验，应用与实际滤柱类似的零价铁和活性炭填充量，有效停留时间等参数，来考察了纯零价铁柱、零价铁和活性炭混合柱以及零价铁和活性炭分层柱处理四氯乙烯的长期影响。主要结论如下：
1、零价铁降解三氯乙烯和四氯乙烯的过程都符合准一级反应动力学模型，线性良好，表观反应速率常数随着反应温度增大和零价铁投加量增加而增大。零价铁降解三氯乙烯和四氯乙烯的反应为吸热反应。
2、反应时间越长，零价铁对 TCE 和 PCE 降解效果越显著，在 180min 之内，一开始前半段时间的零价铁对于靶污染物的降解速率明显快于后半段。考虑原因是一开始靶污染物能迅速与零价铁的反应点位结合使得反应迅速进行，后来逐渐达到饱和直到平衡；价铁降解 TCE 和 PCE 的过程都符合准一级反应动力学模型，线性良好，表观反应速率常数随着反应温度升高和零价铁投加浓度变大而增加，TCE 和 PCE两种污染物同时存在时，零价铁对去 PCE 的降解效果更好。
3、当腐殖酸的初始投加量分别为 5、15、30mg DOC/L 时，腐殖酸对于零价铁降解 PCE 都会有显著的抑制作用。较低的腐殖酸初始投加量（5mg DOC/L）时，零价铁降解 PCE 可以用准一级动力学方程来研究。
4、在钙离子存在的情况下，不论腐殖酸浓度为 5、15、30mg DOC/L 中的哪一个，都表现为腐殖酸对降解反应起到抑制作用。而当溶液中的腐殖酸浓度提高（15mg DOC/L 和 30mg DOC/L）到一定程度之后，反应过程就无法用准一级动力学方程来描述。当钙离子存在时，腐殖酸对零价铁去除 PCE 的抑制效果更为显著。
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参考文献（略）
土木工程专业硕士论文精选范文二：110kV及以下输变电工程建设相关问题研究
第一章 绪 论
1.1 选题背景
对于地区级供电企业来说，电网调度管理范围和电力建设均在 110k V 及以下电压等级，供电企业所在地区的电网负荷往往具有单一性的特征，局部的电网负荷性质单一，因此进行短期的负荷预测非常困难，造成了很多局部缺电难以提前预测，电网问题来的快去的也快，往往在调度部门提出电网问题时，该问题就已经迫在眉睫，很难提前预测，提前立项。电力工程项目从调度部门提出电网问题到发策部门做项目预可研到可研完成进入项目储备库、建设地选址完成、立项、投资计划下达到工程实施建设、投产并切带负荷，需要的建设周期太长，使得许多电网的局部缺点问题无法短期得到解决。同时由于电力基建工程项目开展实施的复杂性，施工工序的繁多，再加上目前大多数电力企业基建工程管理中存在的一些不合理、不妥当的地方，使得建设周期进一步加长，而刻意追求缩短工期又对电力基建工程的质量考验难度加大，容易出现大量豆腐渣工程和安全事故[4]。本文致力于提高电力基建建设效率，缩短建设周期。首先介绍了电力基建项目的全过程管理流程，从项目前期开始到工程投产结束。并对其中容易造成效率低下的环节进行重点分析，分析效率低下的主要原因，然后提出了改进措施和优化方案，使上述问题得以缓解[5]。综上所述，结合国网天津静海供电有限公司 110k V 输变电工程项目的实际情况，明确其质量方针与目标，从纵向、横向两方面详细分析影响其质量的因素并建立指标体系，构建一套可行的质量管理综合评价模型对其进行评价，发现存在的质量问题并有针对性地及时制定改进措施，提高其质量水平，达到其质量目标势在必行。同时，以期构建的质量管理评价模型能为以后类似的输变电工程项目的质量管理提供一定的参考[6]。
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1.2 国内外研究现状
项目管理是第二次世界大战的产物，源于美国研制原子弹的曼哈顿计划。第二次世界大战后，项目管理以美国为中心在世界范围内迅速发展起来。项目进度管理是项目管理的核心理论之一。项目进度计划管理贯穿了整个项目管理的全过程，项目进度计划管理是项目管理的一大职能，是项目实施的基础，越来越受到国内外项目管理学者的重视。目前，国内外学者对建设工程项目进度的研究主要集中在影响项目按计划完工的风险分析上。不仅对大型建设工程的进度进行分析与评价，而且对实际进度进行动态控制和调整，以确保项目顺利完成。从国外对项目进度管理的研究来看，上世纪 60 年代末到 70 年代，项目进度管理的研究主要集中在项目进度管理的基础理论和管理方法方面，其中对当时的热点领域——网络计划技术(即项目进度动态管理的方法的主要方法)作了重点研究和探讨[7]。网络计划技术中应用最广泛的和最有代表性的有两种关键路线法(CPM)和计划评审技术(PERT)。关键路线法在 1957 年首先用于国外一家化工厂的建设工程中，取得了较好的成效。但是，由于实际工程施工的一些具体困难，如有些活动时间无法估计、有些工作间的关系也有可能变化等原因，在 CPM 网络计划技术阶段，项目进度研究并没有深入展开，直到 PERT 计划评审技术的提出，进度的研究才成为热门研究课题计划评审技术首先用于制订美国海军北极星导弹的研制计划，在既要造潜水艇，又要建造导弹和核动力发动机这种大型的复杂项目，使用原有的工业管理方法无能为力的情况下，因此研制出了计划评审法，使计划得以提前二年完成。此方法在很多大型工程项目的进度管理中都取得了成功，如今被应用于各国大型工程建设的进度管理之中[8]。从 70 年代末到 80 年代，随着项目进度管理的不断兴起，开始扩大项目进度管理的研究和实践范围，在兼顾了对项目进度管理的基础、方法和组织等领域研究的基础上，幵始考虑项目进度管理对社会的影响；从 80 年代末到 90 年代，项目进度管理的研究和实践主要侧重在项目进度管理与组织和社会的关系，更关注项目进度管理这种新兴的、富有生机的管理，对企业的长远发展战略以及社会的影响和作用；从 90 年代末至今，随着计算机和网络技术的飞速发展，进入了知识和信息的时代，国际上工程项目的进度管理中己广泛使用计算机技术，尤其近年来许多国家都在开发研制各种实用计算机进度控制软件，如美国 Primavera 公司推出的(Primavera Project Plarmer)P3 软件，由 Microsoft 公司推出的 Microsoft Project 软件等等，同时，在这些项目进度管理软件的强大功能支持下，传统的纵向经济运营模式向横向经营模式发展，项目进度管理越发盛行，多项目进度管理成为研究的热点[9]。
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第二章 输变电工程建设效率的概念与影响因素分析
2.1 输变电工程建设效率概念
输变电项目是指各种电压等级的输变电工程施工、调试、电网运行维护、土木建筑及材料试验、铁塔及其附件加工以及远距离大吨位起重运输业务等。由于电力工程的建设进入迅猛发展时期，输变电项目的投资力度也不断增大，甚至几亿、几十亿的额度，其特点有：具有建设周期长；涉及单位多；技术繁而多，不可预见因素多等等特点。同时，大多数情况，输变电工程项目是按特定的地域和环境条件来设计的，不具固定模式，多数设备等按照设计标准定制，线路问题需要实地考察。输变电就像是一张布满全国的大网，变电站就是网中的节点。连接各个节点的就是输电线路，输电线路又可分为：钢铁塔、钢管杆、轮杆、电力电缆等形式。铁塔形式的比较普遍在高速公路两侧随处可见。随着科技的发展和国家的强大，造价很高的电力电缆慢慢的被应用，这种由天空转为地下的做法。体现了社会的进步和文明。但由于电力电缆存在一些弊端，目前不是主要线路方式。我们在项目的实施阶段中，在设计环节上，即已经进行了全面的优化研究，选择了合理路径，着重考虑到项目后续施工运行，延伸和回收，统筹规划，使得建设成本低，维修费用少，使用寿命长，环境影响小，最终尽量实现全寿命成本的最低目标。变电站是电力系统的一部分，其功能是变换电压等级、汇集配送电能，主要包括变压器、母线、线路相关设备、建筑物及电力系统安全和控制所需的设施。变电站一般按电压等级来划分所能服务的范围，电压等级越大的变电站所服务的半径越大。我们国家目前已经拥有了具有自主知识产权的世界上唯一正在商业运行的交流 1000k V 电压等级的变电站，500k V 变电所现在已经能够比较普遍，电力系统已经比较发达。一个国家的经济发展速度与电网输变电发展密切相关，如果说山川河流是国家的血肉，那么电网就是国家的神经系统。
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2.2 输变电工程建设效率现状
地方协调主要工作内容包括：调查线路，踏勘线路走向，确定线路、塔位行政管辖地界，调查地属户主。与地方有关部门协商、沟通，商谈并确定补偿标准。召开工程协调会，确定各级政府参加工程协调小组的人员，宣布补偿标准。办理塔基征占地手续，确定按图纸预先申报、预审批、先动工的原则。与各村委会、村公所（办事处）等协调沟通，随时解决施工中的不可遇见问题。涉及协调方面问题较大，需要着力解决。项目进度控制是项目管理中最重要的环节之一，也是影响工程建设效率的一个重要因素，由于项目设计工种多，项目内容庞杂，需要配合的各个环节较多，项目计划受到外来和内在因素的制约要多，目前项目进度控制实际情况不能按照计划的控制流程和时间要求正常进行，所以在后期计划与实际相脱节的阶段，应该更加重视计划和实际进度相脱节的问题。进度控制管理就是科学的制定目标实现措施，编制项目管理策划、实施与落实，编制项目进度计划，执行确定的节点进度计划并制定进度控制措施，及时对比项目进度执行情况，分析偏差原因及采取纠偏措施，并按照项目管理要求，及时收集设计、施工、监理单位上报的各类报表、数据、图表等工程信息，并按要求汇总重要信息业主单位，建立和完善工程项目的信息与档案、使工程进度控制达到信息化要求，进一步实现工程工期要求。进度计划实施过程中，资源配置不到位，相关因素的不确定性，造成对计划的干扰，而这些干扰有主观的、客观的，且主客观条件的不断变化的，要求进度计划也相应变化。因此，在项目施工过程中，必须不断规划、控制和协调，动态的、全过程的掌握计划的实施状况，及时对比项目进度执行情况，分析偏差原因，采取有效措施，使项目进度按计划目标进行，最终实现目标。
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第三章 输变电工程建设实例分析与建设效率提升建议......12
3.1 静海县电网情况介绍......... 12
3.1.1 静海县基本情况.......12
3.1.2 静海电网基本情况............12
3.2 输变电工程建设实例......... 13
3.2.1 杨李院 110k V 输变电工程建设实例......... 13
3.2.2 大邀铺 110k V 输变电工程建设实例.........15
3.3 输变电工程建设效率方面存在的主要问题........16
3.3.1 电网建设外协难度日趋加大.....16
3.3.2 工程建设全过程节点繁多，建设周期长...........17
3.4 输变电工程建设效率提升建议...........18
3.5 本章小结....29
第四章 结论..........31
第三章 输变电工程建设实例分析与建设效率提升建议
3.1 静海县电网情况介绍
静海县位于天津西南部，素有“津南门户”之称。距天津市中心区 30 公里、北京国际机场 120 公里。京沪高速、唐津高速、津沧高速、京汕高速、京沪高铁穿境而过，是北上京津、南下华东的交通要道。县域面积 1482 平方公里，辖 18个乡镇、383 个行政村、2 个街道办事处（35 个居委会），户籍人口 56 万。境内有国家一级河道 6 条，二级河道 2 条，京杭大运河、子牙河等一级河道贯穿全境。团泊水库水域面积 51 平方公里，蓄水量 1.8 亿立方米，38 科 164 种珍稀益鸟在此栖息，库区地热总储量达 84 亿立方米。林海循环经济区林地面积12 万亩、林木覆盖率 80%，年吸收二氧化碳 1700 万吨，释放氧气 1300 万吨，是华北地区绝无仅有的人工森林氧吧。目前，已经形成了“两城三区六园一带”空间发展布局。子牙循环经济区被确定为“国家循环经济试点园区”、“国家‘城市矿产’示范基地”、“国家级废旧电子信息产品回收拆解处理示范基地”、“国家进口废物‘圈区管理’园区”。林海循环经济示范区被命名为“国家绿色农业示范区”。循环经济、绿色农业、健康产业、现代物流等新兴产业和以优质钢材、高端装备制造为代表的高新技术产业，成为推动静海经济转型升级的六大主导产业。工业总产值超过 1200 亿元，位居全市区县第二。设施农业、观光农业、林业经济正成为农业增效、农民增收的主体。以子牙循环经济产业区为代表的循环经济蓬勃发展，年回收利用再生资源 150 万吨。现代物流业加速成长，义乌国际商贸城和翰吉斯国际农产品物流园正在加快建设，建成后预计年交易额可达 1600 亿元以上。
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结论
在现阶段社会生活中，电网成为各种能源的有效载体，电力工程建设关系着工农业生产、百姓生活；它有效的推动着社会经济的发展，促进着国家基础建设的发展，进而推动整个国家工业体系的完善，是国家基础建设的基石，国民经济发展的支柱。而电力工程建设具有投资大、专业性强、工期长等特点，在建设各阶段，人员状况、材料订购、设备到货、天气因素、资金到位、设计科学等在成为不可预见的影响因素，影响着电力工程项目建设的实施，增加其建设的风险。由于电力基建工程项目开展实施复杂，施工工序繁多，加上大多数电力企业基建工程管理中也存在着一些问题，使得电力基建工程项目的建设周期长、建设效率低。本文针对电力基建建设效率提高问题开展了研究，分析了工程建设效率管理存在的问题和采取的解决方法。通过对静海杨李院和大邀铺 110k V 输变电工程建设实例的具体分析，总结提出了影响输变电工程建设效率的主要因素，比如：电网建设外协难度日趋加大、工程建设全过程节点繁多、建设周期长等问题，并在此基础上，提出了输变电工程建设效率提升的建议：
（1）积极推动工程外部协调。加强属地化项目的组织领导，构建有力的组织保障；强化外协工作的技术措施，创造良好的建设环境；细化协调方案，使协调工程可控、能控；重视与村镇沟通，提高协调效率；发挥外协人员“三吃一担”的精神，推动工程进展。充分发挥“三个层级”协调机制；灵活运用道理法、情理法、政策法等各种协调方法，全面推动协调工作。
（2）加强工程前期策划管理。开工前明确各参建单位职责，明确保证工期的要求和措施，做好工程施工前的准备工作；提高工程前期证件办理效率，按照时间逻辑顺序依次进行变电站建设用地规划许可证、建设用地批准书、国有土地划拨决定书、土地使用证、建设工程规划许可证、消防设计审核意见书、施工许可证等工程前期证件的办理工作；
（3）加强工程施工过程管理。在施工过程中由施工单位针对不同的分部、分项工作，编制作业指导书，在施工图交底的同时一并进行审查，未经审查不得进行施工；抓好现场安全、质量管理的关键环节，做好工程造价管理及资金管理，加强施工合同管理等。
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参考文献（略）
土木工程专业硕士论文精选范文三：生物活性炭更换试验研究
第 1 章 绪论
国家在世纪之初提出了南水北调工程，其目的是将南方水资源通过运河等输送形式运送到北方缺水地区，改善了当地水资源环境。南水北调山东受水区南方水与当地水源混合后，水质情况发生改变，受水区现有的水厂工艺难以应对改变后的水质。因此，对山东省受水区水厂工艺进行了深度处理改造，部分水厂增加了臭氧+生物活性炭工艺，以增加对水质处理效果的能力。本试验针对生物活性炭池更换生物活性炭问题进行了研究，解决了生物活性炭池换炭等问题，提高了生物活性炭吸附池活性炭利用效率。
1.1 课题背景
近年来饮用水安全所引起的问题越来越受到人们的重视。受我国的地理因素以及气候等因素等条件限制，我国淡水资源分布及其不均匀[1]。以长江为界，北方耕地面积占有 60%，水资源仅占 20%[2]。另一方面，我国淡水资源总量虽然居世界前列，地下水 8840亿立方米，年平均河流川径流 27115 亿立方米，但是人均水资源量却很少[3]。近年来，某些企业追求片面的经济效益忽略了经济的可持续发展，地下水“三氮”问题越来越严重[4]，地表水有机物污染种类越来越复杂[5，6]。“2015 年中国环境状况公报显示”[7]重点水利工程南水北调东线工程在输水干线运河里河河段以及鲁南运河段为III 类水质，东平湖两个湖体点位以及南四湖湖体 5 个点位均为 III 类水质，营养状态为中营养。据相关资料[8，9，10]表明，以东线工程黄河为界，13 年以南段 22 个国家考核断面中，除一个断流外，根据高锰酸钾（CODMn）指数和氨氮双因子评价，水质均优于 III 类，2013CODMn 指数平均浓度 4.96mg/L，同比下降 2.8%；氨氮平均浓度 0.44mg/L，同比下降30.0%。14 年南水北调东线黄河以南段 22 个国家考核断面中，除一个断流外，根据高锰酸钾指数和氨氮双因子评价，水质均优于 III 类，2014年高锰酸钾指数平均浓度 4.92mg/L，与 2013 年基本持平；氨氮平均浓度 0.31mg/L，同比下降 30.2%。15 年南水北调东线黄河以南段 22 个国家考核断面中，除一个断流外，根据高锰酸钾指数和氨氮双因子评价，水质均优于 III 类，功能区全部达标。2015 年高锰酸钾指数平均浓度 4.90mg/L，同比下降 0.4%；氨氮平均浓度 0.37mg/L，同比上升 20.1%。因此可知南水北调东线工程水质指标均达到或优于 III 类水质，水质污染以微污染为主。
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1.2 臭氧-生物活性炭在水处理工艺中的应用
臭氧（O3）是一种化学性质不稳定的淡蓝色气体，可在水中可以慢慢分解还原成氧气。臭氧是一种很强的氧化剂可氧化水中存在的大部分有机物。其应用在水中包含两个方面：一、破坏水中存在的细菌和病毒的结构，是很好的杀菌剂；二、与水中大分子有机物不饱和键反应，分解成小分子有机物。另外由于其不稳定性，臭氧分子在水体中增加了溶解氧浓度。臭氧与有机物的反应过程包括:一种是臭氧分子和有机物分子直接的接触所发生直接反应，一种是臭氧分子在发生一系列反应的时候所产生的氢氧自由基与有机物所发生的间接反应[21，22]。臭氧与活性芳香有机物比如结构简单的胺类物质或者苯酚等可发生速度很快的直接反应，其速度可在 12 个数量级以内。间接反应速度较慢，在间接反应过程中臭氧产生中间产物，这类产物可选择性氧化醛类、酮类以及活性比较低的有机物。
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第 2 章 生物活性炭池失效指标判断
判定南水北调工程山东段供水以后，部分水厂水质特点发生改变，原有水厂常规处理工艺处理效果不能满足饮用水卫生标准，故水厂进行了深度处理工艺的改造。试验分析生物炭池改造以后运行情况以及生物活性炭池失效研究。
2.1 鹊华水厂概述
鹊华水厂于 1984 年建造，主要针对黄河水质高浊度等水质特点采用常规处理工艺，其处理工艺流程见图 2.1。水厂工艺在原有工艺基础上将沉淀部分改造为高密度沉淀池，沉淀与过滤中间增加了臭氧氧化以及生物活性炭处理阶段，双阀滤池改造为 V 型滤池，其中工艺流程中加药变为在高密度沉淀池加净水剂、KMn O4、PAM、H2O2 等药剂，改造后生物滤池一共有两座。图 2.3 表示的是鹊华水库有机物分子量的分布情况。图 2.3 可以看出在鹊华水库的原水中<1KD 的有机物含量是 29.3%，3～1KD 的有机物含量是 28.5%，10～3KD 的有机物含量是 18%，30～10KD 的有机物含量是 17.2%。在有机物分子量中小于 3KD 的分子量所占比例为 57.8%，可以看出原水水质有机物污染以小分子有机物为主。12 年全年鹊华水厂年平均进水浊度值为 3.66NTU，最大值为 23.10NTU，最小值为0.66NTU。13 年全年鹊华水厂年平均进水浊度值为 2.85NTU，最大值为 13.18NTU，最小值为 0.74NTU。分析 12 年月平均浊度变化可看出 1 月～3 月平均浊度低于 2NTU，进入 4 月月平均浊度开始增加，10 月份月平均浊度最高。13 年 1 月开始月平均浊度缓慢增加，9 月月平均浊度最高，然后缓慢降低。分析原因可知 12 年以及 13 年进入 4 月份以后，温度上升，水中小颗粒布朗运动加速，造成浊度升高。对生物活性炭池来说，浊度过高，活性炭吸附饱和速度越快，降低了生物活性炭池运行时间。
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2.2 生物活性炭池运行基本情况
浊度对于饮用水水质具有重要的影响。饮用水中浊度过高，颗粒表面附着营养物质，促进游离微生物的生长，增加了出水微生物数量的风险。因此生物活性炭池需要控制出水浊度，分析浊度去除率见图 2.7。图 2.7 表示生物活性炭池浊度的变化规律，生物活性炭池进水浊度最大值为 1.2NTU，出水浊度最大值为 0.64NTU，生物活性炭池平均浊度去除率 27%，这是在生物活性炭的物理吸附作用及微生物所产生的粘性物质因素下协同作用所导致的[40]。生物活性炭池在吸附和吸附—生物降解阶段有良好的物理吸附作用，浊度去除率较高，随着生物活性炭逐渐吸附饱和，生物活性炭池浊度去除率逐渐下降，附着在生物活性炭表面生物膜的成熟，使浊度去除率增加。进入生物降解阶段以后，附着在生物活性炭表面生物膜逐渐老化，生物活性炭出现板结现象，对颗粒吸附作用减弱，浊度去除率下降，此时生物活性炭池进行反冲洗，恢复生物活性炭部分孔径以及去除生物活性炭表面老化生物膜，使浊度去除率升高。在反冲洗周期内，浊度去除率在一定范围出现波动。
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第 3 章 试验设计...... 22
3.1 试验水质与分析方法...........22
3.2 试验材料以及药品........22
3.2.1 试验材料及装置...........22
3.2.2 试验装置..........23
3.2.3 主要药品..........24
3.3 试验测试方法及仪器...........24
3.3.1 试验测试方法........24
3.3.2 试验所使用主要仪器...........25
第 4 章 生物活性炭更换模式试验效果研究...........28
4.1 换炭量试验研究...........28
4.2 再生炭换炭试验研究..........34
4.3 本章小结..........42
第 5 章 换炭后反冲洗及臭氧投加对生物活性炭柱的影响....... 43
5.1 反冲洗对常规指标的影响..........43
5.2 臭氧投加对水质指标处理效果影响........46
5.3 本章小结..........49
第 5 章 换炭后反冲洗及臭氧投加对生物活性炭柱的影响
5.1 反冲洗对常规指标的影响
生物活性炭池运行过程中，反冲洗对于生物炭池运行有重要的作用。由于试验本身条件所限制，试验采用单纯的水冲洗，反冲洗周期为挂膜时期一周一次，挂膜成熟以后，一周两次。分析四根生物活性炭柱在生物降解阶段进出水水质变化情况。分析反冲洗前后 UV254 的变化规律，反冲洗前 1#（全部新炭）、2#（2/3 新炭，1/3吸附饱和炭）、3#（1/3 新炭，2/3 吸附饱和炭）、4#（全部再生炭）生物活性炭柱的UV254 去除率分别为 76%、74%、62%、84%，反冲洗之后 1#、2#、3#、4#生物活性炭柱的 UV254 去除率分别为 81%、77%、66%、89%。这是由于反冲洗过程中，生物活性炭受外力作用，老化生物膜被剥落，露出生物活性炭原来的孔隙结构，同时反冲洗提高了生物活性，物理吸附以及生物降解作用增强，因此生物活性炭柱对 UV254 利用效率增高[57]。在反冲洗前后，3#生物活性炭柱对 UV254 去除率明显弱于其他 3 根生物活性炭柱，说明反冲洗对于生物活性炭换炭方式并没有影响。由图 5.2 可看出反冲洗前 1#、2#、3#、4#生物活性炭柱对 CODMn 去除率分别为 48%、41%、27%、46%，反冲洗结束之后 1#、2#、3#、4#生物活性炭柱的 CODMn 去除率分别为 54%、53%、29%、51%。分析原因是反冲洗过程中老化生物膜的脱落以及物理吸附作用的恢复促使对 CODMn 去除率升高。反冲洗前后，3#生物活性炭柱对 CODMn 去除效果要弱于其他 3 根生物活性炭柱，说明反冲洗方式并没有影响到生物活性炭的换炭方式。
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结论
（1）生物炭池失效指标研究表明，生物炭池进水氨氮浓度在 0.05mg/L～0.24mg/L之间，出水氨氮浓度在 0.13mg/L～0.01mg/L,去除率在 10%～91%之间，氨氮去除率在一定范围内相对于另外指标波动范围较大，考虑近几年生物炭池进水氨氮浓度低于0.3mg/L，完全满足饮用《饮用水卫生标准》GB5749-2006,可不考虑生物炭池失效问题。生物活性炭池进水 CODMn 浓度在 1.13mg/L～2.98mg/L 之间，出水浓度在 0.23mg/L～2.57mg/L 之间，CODMn 去除率在 2%～70%之间，近几年水厂进水 CODMn 浓度低于3.0mg/L,因此不宜作为生物炭池失效指标。生物活性炭池进水 UV254 数值在 0.007～0.059cm-1 之间，出水 UV254 数值在 0.004～0.041cm-1 之间，去除率在 6.8%～60%之间，考虑 UV254 表示芳香烃有机物，这类有机物可与液氯产生消毒副产物，具有一定的毒理性质，因此可将 UV254 作为生物炭池失效指标。
（2）生物活性炭换炭方式中，利用 BDOC 表征 1#（全部新炭）、2#（2/3 新炭，1/3 吸附饱和炭）、3#（1/3 吸附饱和炭，2/3 新炭）生物活性炭柱生物膜成熟时间分别为 44 天，利用氨氮去除率表征 3 根生物活性炭柱挂膜时间为 40 天。1#、2#、3#生物活性炭柱对于 UV254 的去除率分别为 86%、87%、51%，1#、2#生物活性炭柱对于 UV254去除变化趋势相差不大，3#生物活性炭柱对于 UV254 去除效果要低于 1#、2#生物活性炭柱对于 UV254 去除效果。1#、2#、3# 生物活性炭柱平均浊度 0.34NTU、0.36NTU、0.43NTU，平均去除率 55%、54%、43%，1#、2#生物活性炭柱对于浊度变化趋势相似，3#生物活性炭柱对于浊度的去除效果要低于 1#、2#生物活性炭柱的去除效果。1#、2#、3#生物活性炭柱对于 DOC 的去除率分别为 60%、59%、40%，明显 3#生物活性炭柱对于 DOC 的去除率要低于 1#、2#生物活性炭柱对于 DOC 的去除率。在整个试验周期内，DO 变化相差不大，说明在生物活性炭柱内更换新炭与吸附饱和炭 2:1 是合适的。在生物活性炭滤池中碘值与亚甲基蓝呈整体下降的趋势，因此可选择更换底部活性炭。
（3）再生水厂饱和活性炭试验利用 BDOC 表征 4#（全部再生炭）生物活性炭柱挂膜时间为 44 天，利用氨氮去除率表征挂膜时间为 40 天。1#、4#生物活性炭柱对于 CODMn、UV254、浊度的去除率相差不大，1#、4#生物活性炭柱进出水 DO 以及 DOC 表现相似。因此可再生炭可有效替换新炭应用与生物活性炭池中。
（4）试验分析反应前后活性炭表面形态变化，动态试验结束之后，分析活性炭的表面形态以及结构发现：两种活性炭比表面积减小，孔体积降低，吸附前后仍然保留部分微孔。再生之后，改变了活性炭的孔隙结构，孔径变得均匀，并且有新的微孔因为微波高温加热而出现，恢复了活性炭的吸附性能。从再生炭表面形态及孔径分布可知，其对于新炭具有良好替代效果。
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参考文献（略）