强化混凝技术处理广州微污染水的研究(全文)

强化混凝技术处理广州微污染水的研究
关键字：强化混凝，助凝剂，预氧化药剂，高锰酸钾，聚丙烯酰胺（PM）
XX：
广州全市属珠江水系，境内河流纵横，水量丰沛。

但随着经济的迅速进展，作为母亲河的珠江水系，正面临着因日趋严峻的水污染所导致的一系列水质性水资源短缺。

饮用水源水质不断下降，严峻威胁到城市供水安全。

广州三大战略水源中，流溪河水环境质量优于III类；东江北干流（及增江）上中段满足III类，下段氨氮、石油类、总磷超标；沙洲水道DO含量低，石油类亦有超标现象发生。

目前，广州市内的有9个水厂中，除取水点在流溪河的江村水厂其水源水质尚能保持在II类外，其余均有超标，部分水厂仅能作工业用水水厂使用。

另一方面，RM对饮用水水质的要求越来越高。

水质参数更加严格的行业标准，GJ标准相继出台。

特别是20XX年我国推出了最新的饮用水水质标准《GB5749-20XX》，其在水质指标方面，较旧标准《GB5749-85》增加了71项。

同时，新标准在关键参数上（例如浊度，CODMn）也了更严格的要求。

由于目前我国的给水处理厂构筑物更新较慢，多数仍沿用原有的传统水处理工艺，面对新情况存在应对上的不足。

因此,针对现阶段水源水质的特点,研究安全、高效、低耗的饮用水处理工艺系统,具有重要的现实和战略意义。

本项目以珠江广州段的微污染水为研究目标，以浊度和浊度和有机物为主要考察的水质参数，通过强化混凝的方法，经过试验，提出一套强化混凝技术的方案，从而优化水处理的工艺流程，确保供水的水质。

1 实验材料和方法
1.1 实验水样
本文在珠江内航道中靠近仲恺农业工程学院处取水做为初始水源水。

在实验期间，其CODMn范围在9.1mg/L-13.9mg/L 内，水质相对稳定。

为了使源水符合三类水源的要求，我们对所选取水样进行稀释后作为实验水样，并进行了强化混凝的研究。

在项目开展期间，实验水样的参数见表1。

表1 实验期间水质情况
1.2 主要实验设备
实验采纳的主要设备及参数见表2。

表2 实验的主要设备及参数
本次试验主要使用药品如表3。

表3实验主要使用药品
1.4测定指标
本实验的主要检测指标见表4。

其中温度与pH值为反应条件的观测指标；浊度为常规混凝沉淀的表征指标，CODMn为强化混凝处理效果的评价指标。

表4 主要检测指标及方法
2.混凝剂的优选及最佳投药量的确定
2.1混凝搅拌程序的确定
搅拌程序以给水排水工程教研室建立的搅拌程序为标准程序，见表5。

该程序经过使用，能够较好拟合水厂的工况，沉后水浊度适宜。

表5 标准搅拌程序
2.2 硫酸铝最佳投药量实验
用量筒分别量取800ml水样至混凝搅拌机的搅拌桶中，依次在投药管中投加不同浓度的硫酸铝溶液，开启仪器进行搅拌，经过沉淀之后测量沉后水的浊度。

不同硫酸铝投加量下沉后水的浊度情况如图1。

图1 硫酸铝投加量曲线（源水浊度16.6NTU）
由图1可知，当硫酸铝的投加量由62.5 mg/L至250 mg/L 逐渐变大时，沉后水浊度呈现先降低后升高的趋势。

其中，当硫酸铝的投加量为137.5mg/L时，沉后水浊度最低，为1.57NTU，浊度的去除率达到了91%。

2.3氯化铝最佳投药量实验
用量筒分别量取800ml水样至混凝搅拌机的搅拌桶中，依次在投药管中投加不同浓度的氯化铝溶液，开启仪器进行搅拌，经过沉淀之后测量沉后水的浊度。

不同氯化铝投加量下沉后水的浊度情况如图2。

图2 氯化铝投加量曲线（源水浊度16.6NTU）
由图2可知，当氯化铝的投加量由0mg/L至12.5 mg/L逐渐变大时，沉后水浊度呈现先降低后稳定的趋势。

其中，当氯化铝的投加量为10mg/L时，沉后水浊度最低，为0.65NTU，浊度的去除率达到了96%；继续增加氯化铝的投加量，沉后水浊度有上升的趋势。

2.4 硫酸铝和氯化铝混凝效果的对比实验
根据上面两个实验，可知投加硫酸铝可以把沉后水浊度降到2NTU以下，但其投加量较大，达到137.5mg/L；投加氯化铝当其投量在6.25mg/L-12.5mg/L时，沉后水浊度即在1.2NTU 以下。

通过技术与经济方面的比较，可以推断氯化铝更适合作为实验水样的混凝药剂。

为了进一步验证推断，进行了硫酸铝和氯化铝混凝效果的对比实验。

其中，实验的结论如图3所示。

图3 氯化铝与硫酸铝混凝的沉后水浊度去除率曲线（源水浊度16.6NTU）
根据图3，可知当混凝剂的投加量分别为7mg/L，8.75mg/L 和10mg/L时，选用氯化铝做混凝剂，其去除率较硫酸铝同比高10个百分点左右。

当氯化铝的投加量为10mg/L时效果最好，沉后水浊度为1.12NTU，浊度去除率可达93%以上。

混凝剂的选择以浊度为主要考察指标，在对浊度的考察中，发现氯化铝的混凝效果优于硫酸铝，其最佳投药量为10mg/L。

在后续的强化混凝试验中，如果没有特别说明，混凝剂均为氯化铝，投量为10mg/L。

3.强化混凝的研究
3.1 PM强化助凝效果的研究
用量筒法分别选取1000mL实验水样于搅拌桶中，进行强化助凝实验，在标准程序的第3阶段（即慢搅80转/min）开始时刻投加PM。

实验的药品投加参数见表6,。

实验完成后，取沉后水分别测量其浊度和CODMn。

表6 PM强化助凝药品投加参数
3.1.1 PM强化助凝对浊度的去除
不同PM投加量下沉后水的浊度情况见图4。

图4投加PM的浊度去除率曲线图（源水浊度14NTU）
由图4，不投加PM时，沉后水的浊度去除率为87%；当PM投加量分别为0 mg/L，0.05mg/L，0.08 mg/L，0.10 mg/L，0.15 mg/L，0.20 mg/L时，沉后水浊度分别为1.77NTU ，0.94 NTU ，0.76 NTU ，0.8 NTU ，0.71 NTU 和0.38 NTU，投加了PM之后，沉后水浊度较不投加PM均有了较大的下降；其中，当投加量为0.20mg/L时，沉后水浊度最低，此时浊度的去除率为97%，其次投加量为0.08mg/L时，此时浊度的去除率为95%。

由于PM的单体有毒，所以实验中对更高投量的PM 没有进行研究。