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巢湖含藻水高效凈化處理技術的研究

時間:2007-07-11  來源:合肥市自來水總公司  作者:  下載次數:


  1、混凝劑的使用使用:含藻水藻類細胞表面帶負電,水體中的腐植酸的水化膜具有凝聚穩定性,并在凝聚時與鐵形成多孔聚合體親水性較好,藻類的一些代謝產物多肽、糖酸等與金屬形成溶解的絡合物,因此鋁鹽、鐵鹽混凝劑與含藻水的電中和和壓縮雙電層作用減弱,需投加較高劑量的混凝劑增加凝取能力,而鐵鹽形成的而鐵鹽形成的絡合物具有色度,含藻水經過氧化預處理,破壞這些親水性有機物的穩定性可改善絮凝。同時在凝聚反應時投加石灰,Ca2+使腐殖酸脫穩,并產生鋁酸鈣吸附能力較強,經絮凝沉淀去除。由此可見鋁鹽適用于經氧化、提高堿度對含藻水中有機物去除。巢湖源水藻含量4200×104/L,色度55度,經0.1mg/LClO2氧化10min,投加80mg/L聚合鋁,15mg/L石灰,色度去除率達到100%。相同條件,石灰投量40mg/L,鐵鹽色度去除率62%,而且沉淀后水體透明度較差。
  藻類細胞比重與水相同,沉降性能較差,與混凝形成的含藻絮凝體沉速較慢,藻類細胞表面帶有負電荷,混凝劑對其脫穩效果較差,絮體強度低,在絮凝過程中受到水流剪力易脫落,并且高濃度、高劑量的混凝劑由于含藻水常缺乏足夠的黏土膠體作為混凝核心,容易造成重復脫穩,絮體的密度低,結構相對松散,這些均降低了混凝效果。相對而言,鐵鹽混凝絮體較大,沉速比鋁鹽快1倍。Fe(OH)3溶度積為3.8×10-38,ALOH3溶度積為1.9×10-33,鐵鹽的親水性質差,凝聚速度快,絮體快速增長,在相同水力條件下,鐵鹽產生的適合水流剪力的絮體粒徑比鋁鹽大50%,并且鐵鹽的比重比鋁鹽大,根據顆粒徑向運動阻力不從心fD

fD=3CdρV2/8ρsr0
式中:Cd---絮體阻力系數
   V----絮體徑向速度
   ρs--絮體顆粒密度
   r0---絮體粒徑

  由該式知單位質量絮體徑向運動時顆粒越大,受阻力越小,徑向速度越快,顆粒小速度慢。因此,利用鋁鹽、鐵鹽凝聚速度的差異,采用兩種混凝劑組合投加,在異向及同向凝聚過程中,鐵鹽大顆粒絮體容易與鋁鹽小顆粒絮體發生碰撞,形成新的絮體更密實。
  2、分部加藥,強化混凝:我們發現,在不同時間分部投加,先加鋁鹽大大優于先加鐵鹽的混凝效果,這個現象與含藻水有機物含量高有關,先加鐵鹽形成了溶解性鐵絡合物,減少了混凝核心的數量。先加鋁鹽絮凝后降低了有機物的含量,后加鐵鹽快速絮凝,間隔1-2分鐘,鋁鹽凝聚物作為鐵鹽凝聚核心,鐵鹽投加2分鐘后絮體迅速長大,隨后,粒徑增大超過鋁鹽絮體,發生有效碰撞。
  鐵鹽絮體顆粒在26mm,鋁鹽絮體顆粒在13mm,鐵鹽比重比鋁鹽大,鐵鹽的沉降速度比鋁鹽快得多。在鋁鹽、鐵鹽組合投加中,鐵鹽占比例越大,沉降速度越快,巢湖含藻水鋁鹽、鐵鹽在1:112之間,產生的絮體密實,顆粒較粗大,沉淀后,對藻、有機物的綜合去除率均為90%
  鐵鹽大量消耗水中堿度,為了適應鐵鹽絮體的快速增加及加強對有機物的去除,石灰在鐵鹽投加后1分鐘投加,與鐵鹽的比例為鐵:石灰10.6。使用FeSO4時,在鋁鹽投加前需投加Cl2,最終控制反應池出口PH7.37.6,余氯0.40.6
  為了進一步增加絮體抗剪能力,加大絮體顆粒粒徑,提高沉降速度,我們采用人工合成的有機高分子助凝劑HCA-1(二甲基二烯丙基季胺鹽類),分子量10萬左右,利用其陽離子線狀分子鏈對絮體微粒吸附架橋,增加絮體粘體結力,產生的絮體粗大,不易破碎,沉降速度快。通過實驗得出,HCA-1宜投加在混合絮凝時,在隨后的解聚過程中,分子鏈達到吸附飽和,一般需8--10min。將合絮凝時,在隨后的解聚過程中,分子鏈達到吸附飽和,一般需8--10min。將HCA-1投加在水流強度為70S-1或稍高處,加速解聚,形成的絮體強度高粒徑大,沉降快。與混凝劑一齊投加效果最差,水流強度G過低,絮凝速度慢,絮體強度低,粒徑小,沉降速度慢。(見表3

表三1.聚合鋁投量30mg/L,HCA投量0.2mg/l

項目

絮凝時間

同時投加

9min

8min

6min

4.5min

2.5min

濁度(NTU

2.8

1.02

1.03

1.08

2.2

1.6

通過以上處理工藝,使藻類有機物基本去除,含藻水嗅味高時,Cl2氧化預處理后仍有Ⅱ段及以上嗅味時,在絮凝池中段投加粉末活性炭、除嗅味,并進一步吸附去除其他有機物,與混凝相結合,使氯消毒副產物的前體有機物基本去除。常規處理工藝對嗅味去除見表4

項目

水樣

源水

沉淀池出水

濾后水

嗅閾值

100

67

40

除嗅率(%

/

33

60

  粉末活性炭與常規工藝相結合除嗅見表5

項目

粉末炭投量mg/L

0

10

20

30

40

嗅閾值

100

30

20

10

5

除嗅率(%

/

70

80

90

95

四、微絮凝強化過濾

    藻類在濾床中吸附在濾料表面的抗剪強度低,澄清水中含藻的微小絮體在過濾時易破碎,單個細小細胞空透濾層,使濾池對藻的截留不夠徹底。
  在混凝沉淀后的澄清水中加入混凝劑,經微絮凝進入濾床中進行濾床中進行接觸絮凝,通過發送濾料的表面性能,強化濾料表面吸附能力,可以充分發揮截污能力強的煤砂雙層濾料和均粒濾料濾池的深層截污能力。
  由于被處理水使已經加藥混凝沉淀后的澄清水,水中的懸浮雜質較少,濁度在5NTU左右,其中有幾百萬的藻類。經實驗投加聚合氯化鋁后,混合強度的改變以及絮凝與步絮凝過濾效果差別步大,而混凝劑的投加量的影響較為明顯。
  實驗參數如下:
  聚合氯化鋁投量1--3mg/L , 絮凝2--5min;
  濾速:6-10m/h,運行周期:24h,沖強:151m2*s
  聚合氯化鋁投量3-5mg/L,濁度去除率90%;投量3-5mg/L,濁度去除度98%,藻類去除率由60%提高到80--90%。相同濾料級配和濾速,常規過濾時濁度去除率為50-70%。

 

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