强化混凝与活性碳联用处理湘江微污染原水的试验研究

分类：推荐论文 时间：2021-04-20 10:49 关注：(1)

　　提要采用强化混凝与活性碳联用处理工艺对湘江微污染原水进行中试研究，并与活性碳吸附工艺进行了对比。结果表明，强化混凝与活性碳联用处理工艺比活性碳吸附工艺能更有效地去除湘江原水中有机物以及消毒副产物前体，还能增加活性炭吸附能力。

　　关键词强化混凝活性碳吸附微污染原水有机物

　　随着经济的发展和环境污染加剧，湖南省湘江流域已受到了不同程度的污染，严重影响了城市的供水水质安全。湖南省绝大多数自来水厂采用的常规净水工艺已不能适应处理受微污染的湘江水源，无法达到高要求的饮用水质标准，如何选择合理的新型净水工艺已成为湖南自来水厂迫切需要解决的问题。在各种处理微污染原水的技术中,强化混凝和活性炭吸附技术是完善常规处理工艺以去除水中有机污染物的非常有效的两种方法[1]。但这两种方法仍然存在有机物和消毒副产物前体物(DBPFP)去除率不理想等缺点。通过本研究发现，将强化混凝与活性碳吸附技术两者结合却能有效地提高整个工艺的去除能力，有效地去除水中有机物和消毒副产物前体，为湖南省自来水厂摸索出处理微污染湘江原水的新工艺。

　　1试验装置和方法

　　1.1试验装置

　　采用株洲市自来水公司从挪威引进的模型水厂设备进行中试研究,试验装置工艺流程见图1。

　　各处理单元运行工艺参数如下：恒位水箱：停留时间30S;混合池：停留时间30S、GT=21000;絮凝池：停留时间15min、GT=44100;沉淀池：停留时间1.25h;滤池：停留时间15min、滤速25m/h、床厚2m;活性炭吸附：停留时间20min;滤速15m/h;床厚2m。

　　滤池反冲洗采用气水反冲洗，活性炭反冲洗采用气流反冲洗，活性炭选用煤质柱状炭。该试验装置采用PLC自动控制、水质参数实时在线检测和计算机监控，各处理单元之间可以采用多种组合方式，从而组成多种处理工艺。

　　1.2试验条件

　　在进行中试前三个月，通过强化混凝小试实验来确定对于不同浊度的湘江原水的强化混凝最佳投加量;进行活性炭吸附小试实验，通过对三种活性碳在不同浊度的湘江原水的吸附等温线的分析找出最适合的活性炭。

　　该中试试验采用两种不同的工艺进行对比。工艺一：常规混凝+活性炭吸附工艺;工艺二：强化混凝+活性炭吸附工艺。采用相同或相近的试验条件，对两工艺进行对比试验。

　　试验用水为典型的湘江微污染原水，其水质见表1。湘江原水水质主要受到大肠菌群以及铁、锰、汞等重金属污染和微量有机物污染，污染程度较轻。

　　表1原水水质

　　

　　1.3分析指标及测定方法

　　测定UV254时，水样经0.45μm膜过滤后，用TU-1800紫外分光光度仪测定。浊度采用HACH1720D在线浊度仪测定。高锰酸钾(CODMn)和氨氮(NH3-N)浓度均采用标准方法测定。

　　2试验结果与讨论

　　2.1浊度的去除

　　试验期间，两工艺出水浊度对比见图2。试验期间原水浊度为10～59NTU，两工艺出水浊度均在1NTU以下，工艺一平均去除率为95.9%，工艺二平均去除率为97.6%，两工艺均对浊度有较高的去除能力。

　　图2两工艺对浊度的去除

　　2.2氨氮的去除

　　两工艺进出水氨氮浓度变化见图3。试验期间原水氨氮浓度为0.22～0.72mg/L，处理后，工艺一的氨氮平均去除率为50.45%，工艺二的氨氮平均去除率为60.15%。

　　在氨氯的去除率方面，两工艺去除效果均不高。主要原因是由于氨氮的分子量很小，无论是混凝、沉淀、过滤还是活性炭吸附都难以有效地将其全部除去。工艺二采用强化混凝，氨氯去除率比工艺一提高了9.7%，经处理后出水中的氨氯含量已经符合标准;此外，在其后的消毒处理单元中如果采用加氯消毒，将进一步去除氨氮，经过工艺二处理过的湘江原水中的氨氮含量是安全的。

　　图3两工艺对氨氮的去除

　　2.3CODMn的去除

　　两工艺进出水CODMn浓度变化见图4。试验期间原水CODMn浓度为3.12～4.24mg/L，处理后，工艺一的CODMn平均去除率为64.25%，工艺二的CODMn平均去除率为83.71%。

　　工艺二和工艺一相比，将去除率从64.25%提高到83.71%，提高了19.46%;在试验中还发现:活性炭吸附工艺与常规工艺相比，将去除率由49.32%提高到64.25%，提高了14.93%;而强化混凝和活性炭吸附联用则将去除率提高至83.71%，比常规工艺提高了34.39%,比活性炭吸附工艺提高了19.46%，湘江原水中的有机物得到有效的去除。

　　图4两工艺对CODMn的去除

　　2.4UV254的去除

　　UV254是经0.45μm膜过滤的水样在254nm波长下的紫外吸光度，可作为消毒副产物前体物(DBPFP)的替代参数[2]。两工艺进出水UV254浓度变化见图5。试验期间原水UV254浓度为0.096～0.31cm-1，处理后，工艺一的UV254平均去除率为76.87%，工艺二的UV254平均去除率为89.31%。由此可见，工艺二通过强化混凝与活性碳联用处理工艺，能去除湘江原水中大部份消毒副产物前体物。

　　当比较工艺一和工艺二的碳柱后的出水水质而研究强化混凝对活性炭吸附性能的影响时，试验发现:在采用强化混凝前，活性炭对UV254的去除率从吸附前的64.23%提高到76.87%，提高了12.64%，而在采用强化混凝后，从64.23%提高到89.31%，提高了25.08%;可见活性碳对UV254的去除率在强化混凝后得到了有效提高。其原因是强化混凝能将一些活性炭难以吸附的大分子量的有机物转化为能被其吸附的小分子量的有机物，而组成UV254的大多为分子量3000以上的有机物。

　　图5两工艺对UV254的去除

　　3结论

　　(1)在对受微污染的湘江原水处理时，强化混凝工艺具有比较明显的作用，尤其去除有机物效果明显。活性炭吸附技术处理湘江原水时，对水中消毒副产物前体的去除效果好于对有机物的去除效果。活性炭和混凝强化联用工艺不仅能更有效地去除水中有机物以及消毒副产物前体，还能增加活性炭吸附能力，从而降低费用。

　　(2)活性炭和混凝强化联用工艺将原水浊度从10～59NTU降至0.12～0.752NTU，出水浊度均小于1NTU，平均去除率为97.57%;将氨氮浓度从0.22～0.72mg/L降至0.12～0.23mg/L，平均去除率为60.06%;将CODMn浓度从3.12～4.24mg/L降至0.39～0.86mg/L，平均去除率为83.71%;将UV254浓度从0.096～0.31cm-1降至0.011～0.025cm-1，平均去除率为89.31%。

　　(3)湘江微污染水处理推荐工艺为：活性炭吸附与强化混凝联用工艺。

　　参考文献

　　1 肖锦，周勤，孙伟等.微污染原水强化混凝净化研究.给水排水，1999，25(12)：14-17

　　2 StephenJ.Randtke,JepsenCP.Effectsofsaltsonactivatedcarbonadsorptionoffulvicacids.AWWA,1982,74(2):84-93

　　TreatmentofSlightlyPollutedRawWaterofXiangRiverbyOptimizedCoagulationAndActivatedCarbon

　　Abstract:ItwasconductedwithcompositeprocessesofoptimizedcoagulationAndactivatedcarbontotreattheslightlypollutedrawwaterofXiangRiver.TheresultsshowthatthecompositeprocessesofoptimizedcoagulationAndactivatedcarbonnotonlyhasawonderfulresultofreductioninDBPFPandorganics,butalsoimprovetheeffectofactivatedcarbonthantheprocessofactivatedCarbon.

　　KeyWords:Optimizedcoagulation,Adsorptionofactivatedcarbon,Slightlypollutedrawwater,Organicmatter