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【技术】低浊度原水处理方法  

2016-01-06 06:58:12|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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国内水厂在处理低浊度原水时,絮凝反应一般采用铝系或铁系无机絮凝剂。铝盐水解过程产生的矾花大,絮体卷扫和夹杂作用明显,工艺路线成熟。但铝盐的水解是吸热反应,温度低时投药量较大,且铝盐作为混凝剂有时会使出厂水中铝含量增加,对人体造成毒害。铁盐具有操作简单、费用低、受温度影响小、絮体对微生物的亲和力强等特点,被广泛应用。

低浊度水因含有的颗粒数量少,颗粒发生碰撞的几率降低,容易产生絮凝体较小、不易沉降等问题。为提高沉淀效率,节约制水成本,通常投加生石灰、聚丙烯酰胺、活化硅酸等助凝剂来提高混凝效果。

某水厂原水为低浊度的水库水,考虑采用絮凝、沉淀、过滤及消毒的常规工艺进行处理,为确定合理的絮凝剂投加量及助凝剂,需进行絮凝试验。笔者根据低浊水的特点,以氯化铁为絮凝剂,投加氢氧化钠来确定反应的最佳pH,并进一步确定氯化铁的最佳投加量,最后考察了聚丙烯酰胺、高岭土和硅藻土的助凝效果,旨在找出适合低浊、低碱度水的助凝技术,以服务于工程实践。

1 试验材料与方法

(1)原水水质。主要水质指标:色度<15度,浊度2~4 NTU,pH为6.5~7,高锰酸盐0.9~1.2 mg/L,无异臭、异味。

(2)絮凝试验条件。在MY3000-6六联搅拌器上进行静态烧杯试验,参数根据水厂絮凝池设计参数设置,如表1所示。

(3)试验方法。分别取若干1 L水样置于1 L烧杯中,用1.0 mol/L的NaOH溶液调节水样pH,投加10 g/L的FeCl3作为絮凝剂,并分别投加高岭土、硅藻土、PAM溶液(1 g/L)作为助凝剂,将其置于六联搅拌机上,按上述絮凝试验条件进行试验。

(4)分析方法。pH使用HQ30 d型pH计(美国哈希公司)测定;浊度使用DR890浊度仪(美国哈希公司)检测;肉眼可见物由直接观察法检测;嗅和味由嗅气和尝味法检测。

2 结果与讨论

2.1 pH对FeCl3絮凝效果的影响

pH对絮凝效果有较大影响。Mingquan Yan等[10]利用CaO调节原水pH,再配合低盐基度聚合氯化铝处理低碱度水,可大大提高对天然有机物和颗粒物的去除效果。王桂荣等[11]先加入适量氢氧化钠调节原水pH,再加入聚合氯化铝,可大幅降低出水浊度,形成的矾花较大且密实,达到理想的处理效果。

试验中水样pH约为6.9,水温18 ℃,初始浊度约为2~4 NTU。FeCl3投加量为3.6 mg/L,投加NaOH溶液调节原水pH,按表1参数进行絮凝沉淀试验。不同pH下的絮凝沉淀效果如表2所示。

由表2可见,pH为7.0时烧杯中产生的絮体颗粒极为细小,絮凝效果较差;pH为8.0、9.0时则有大量肉眼可见的絮体产生并存在大粒径矾花,絮凝效果明显较好。由此可见原水pH对FeCl3的絮凝效果有一定影响,考虑到pH调至9.0时NaOH溶液投加量较大,故絮凝试验最优pH取8.0。

2.2 FeCl3投加量对絮凝效果的影响

试验条件:水样初始浊度为3.02 NTU,调节pH至8.0,不加入助凝剂,以FeCl3溶液为絮凝剂,投加量取1.2~4.0 mg/L,在一定水力条件下反应一段时间,静置15 min,考察FeCl3投加量对絮凝效果的影响。试验发现:FeCl3投加量<1.6 mg/L时,无矾花产生;当投加量为1.8~2.6 mg/L时,每只烧杯内均有矾花产生,但颗粒粒径普遍偏小;投加量在2.8~3.0 mg/L时矾花明显增多,但颗粒粒径偏小;投加量在3.2~3.8 mg/L时矾花多而密实,粒径较大。投加量超过3.8 mg/L后矾花数量无明显增加,但出水浊度有所上升,且色度明显上升;投加量>5.2 mg/L后出水色度>50度,呈淡红褐色。

由试验结果可以看出FeCl3溶液的最佳投加量为3.2~3.8 mg/L,此时最小剩余浊度为0.73 NTU,浊度去除率为75.8%。

2.3 高岭土投加量对FeCl3絮凝效果的影响

为提高FeCl3的絮凝效果,采用当地常见的高岭土作为助凝剂。试验条件:水样初始浊度为2.21 NTU,水温18 ℃,pH调至8.03,FeCl3投加量为3.6 mg/L。改变高岭土投加量进行试验,取上清液测定剩余浊度,测定结果如图1所示。

图1 高岭土投加量对絮凝效果的影响

从图1可以看出:随着高岭土投加量的增大,剩余浊度先逐渐减小后逐渐增加,高岭土最佳投加范围为3~4 mg/L,投加3 mg/L的高岭土时最小剩余浊度为0.55 NTU,浊度最大去除率为75.1%。试验中,投加高岭土后矾花的形成时间明显缩短,矾花颗粒较大,但投加高岭土与不投加高岭土的剩余浊度无显著性区别。

2.4 硅藻土投加量对FeCl3絮凝效果的影响

试验条件:水样初始浊度为2.35 NTU,水温18 ℃,pH调至8.08,FeCl3投加量为3.6 mg/L。以硅藻土为助凝剂,投加量为0.5~3.0 mg/L,测定上清液的剩余浊度,结果如图2所示。

图2 硅藻土投加量对絮凝效果的影响

从图2可以看出,随着硅藻土的逐渐投加,剩余浊度先减小后逐渐增加,硅藻土最佳投加量为2 mg/L,相应的最小剩余浊度为0.57 NTU,浊度最大去除率为75.7%。试验中,投加硅藻土后矾花形成时间明显缩短,矾花颗粒粒径较大,但投加硅藻土与不投加硅藻土的剩余浊度无显著性区别。

2.5 PAM投加量对FeCl3絮凝效果的影响

试验条件:水样初始浊度为2.72 NTU,水温18 ℃,pH调至8.0,FeCl3投加量为3.6 mg/L。以PAM为助凝剂,其投加量为0.1~0.4 mg/L,测定上清液的剩余浊度,结果如图3所示。

图3 PAM投加量对絮凝效果的影响

由图3可以看出,PAM最佳投加量为0.2~0.3 mg/L,综合矾花产生情况,PAM最佳投加量取0.2 mg/L,相应的最小剩余浊度为0.35 NTU,最大浊度去除率为87.1%。试验中投加PAM后矾花形成时间明显缩短,矾花颗粒粒径较大,且剩余浊度进一步降低。

3 结论

(1)原水浊度为2~4 NTU时需调节pH,pH为8.0时絮凝效果最好。

(2)在最佳pH下,FeCl3的最佳投加量为3.2~3.8 mg/L,此时絮凝沉淀后出水浊度最低可达0.73 NTU,色度在10度以下。

(3)在絮凝反应过程中投加高岭土、硅藻土和PAM都有一定促进作用,其中投加PAM后浊度去除率最大,效果最好,推荐使用PAM作为助凝剂。

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