强化混凝-沉淀-砂滤工艺去除海水中藻类的试验研究

第2卷第5期2008年10月供水技术W A TE R7I EC H N O L O G YV01．2N o．5O c t．2008强化混凝一沉淀一砂滤工艺去除海水中藻类的试验研究吴洁，程方(天津城市建设学院环境与市政工程系，天津300384)摘要：通过考察强化混凝中混凝剂种类及投加量、氧化性助凝剂种类及投加量、氧化时间、pH以及水力条件等因素对海水中Chl．a、CO D M。

去除效果的影响，确定了试验参数，并后续加入砂滤工艺考察其除藻效果。

结果表明：在调节海水pH值为5—6，选用3m g／L高锰酸钾预氧化30 m i n后，投加混凝剂聚合氯化铝铁(P A FC)对C hl—a和C O D M。

均有较佳的去除效果。

强化混凝一沉淀一砂滤工艺对Chl—a平均去除率可以达到80％以上，对CO D M。

去除率在50％左右，对浊度的去除率大于97％。

关键词：海水；强化混凝；砂滤；除藻；叶绿素a中图分类号：T U991．2文献标志码：A文章编号：1673～9353(2008)05—0025—05Seaw at er al gae r em oval by enhanced coagul at i on—se di m e nt at i on．sand f i l t r at i onW u Ji e，C hen g Fang(D epar t m ent of Envi r onm ent al and M uni ci pal Engi neeri ng，Ti anji n I nst i t ut e of U r b anCons t r uct i on，Ti anj i n300384，Chi na)A bs t r ac t：T he i nf l uenci ng f act or s，such a s ki n ds of c oa gul a nt and dos age i n enh anc edcoagul at i on，ki n ds of coagul at i on ai d and dosage，oxi dat i on t i m e，pH and hydr aul i c c ondi t i on on r em oval of C hl—a and C O D M。

i n s e aw a t e r w er e i nve st i gat ed，t e st i ng param et er s w er e det er m i n ed，and ef f i ci e nc y ofa l gae r em o val w i t h co ns ecut i v esand f i l t r at i on w a s s t udi ed．T he r esu l t s ho w ed t ha t w hen s ea w a t er pH w a s adj us t ed t o5～6，s at i s fi ed r em oval ef f i e i enci e s of C hl—a and C O D M。

c oul d be ob t ai ned w i t h dosage of coagul ant P A F C af t er pre oxi dat i on w i t h3m g／L pot ass i um per m anganat e f or30r ain．The aver age r em oval r at e of C hl-a cou l d be ov e r80％，C O D M。

r e m oval w a s abo ut50％and t ur bi di t y r em oval w a s m o r e t han 97％w i t h enhan ced coagul at i on—sedi m ent at i on—sand f il t rat ion．K ey w or ds：se aw a t er；enhan ced coagul at i on；s and f il t r ati on；a l gae re m ova l；C hl—a海水净化除藻过程是海水利用的必要前提。

强化混凝除藻是将水中藻类和细菌等凝聚生成致密矾花，同时去除水中的各类有机物，通常可与预氧化措施结合，其效果也会大幅度提高¨j。

经混凝沉淀后的处理水由于其浊度大为降低，结合过滤工艺可更有效去除海水中的微型藻。

与其他除藻方法相比可基金项目：天津市建委科技发展计划项目(2005—51)以维持原构筑物不变，具有投资省、运行费用低等优点心]，是目前符合我国国情的最优处理方法。

1试验材料与方法1．1原水水质试验采用天津近岸的渤海湾表层海水，取水时间及相应的水质参数见表1，可以看出天津近岸海第2卷第5期供水技术2008年10月水为Ⅲ～劣Ⅳ类㈨。

表1水质参数Tab．1W at er qual i t y pal'am et e r8浊度／C O D M。

／C l l l一a／水样取样时间N T U(m g L。

1)(m g L。

1) 142006一10—2637．95．1926．93242007—03—1262．46．375．633。

2007—03—2614．93．926．7l4。

2007—04—0927．63．768．355+2007—04—2312．33．4520．486。

2007一05—2117．24．0825．86 1．2试验方法用ZR4—6型混凝试验搅拌机进行静态烧杯试验，通过检测叶绿素a(C hl-a)及C O D M。

去除率的变化情况，研究混凝剂种类及投加量、氧化性助凝剂种类和投加量、氧化时间及pH对海水藻类去除效果的影响。

在确定强化混凝各项试验条件后，采用强化混凝一沉淀一砂滤工艺进一步考察其对海水中藻类的去除效果。

砂滤柱规格为960×1500m m，滤速为8m／h，滤料为石英砂，粒径为0．5—1．0m m，不均匀系数k舳为1．26，反冲洗时间为10r ain。

C OD M。

采用《海洋检测规范》(G B17378．4—1998)规定方法测定；藻类采用C hl—a法；pH采用pH计直接测定。

检测仪器主要为PH S一25型pH 计、752型分光光度计、H A C H2100N型浊度仪。

2结果与讨论由于水温高于15℃时，海水中C hl—a含量才大于10斗g／L(出现富营养化)，因此试验中不考虑低温对强化混凝除藻的影响。

2．1强化混凝对除藻效果的影响2．1．1混凝剂对除藻效果的影响由于海水中缺少可作为沉降中心的大悬浮颗粒，因而有机高分子絮凝剂对海水浊度去除效果不佳H]。

试验主要选择无机混凝剂，在铁系和铝系混凝剂中分别选择三氯化铁(FeC l，)、聚合硫酸铁(PFS)、硫酸铝(A l：(SO。

)，)、聚合氯化铝(PA C)以及聚合氯化铝铁(PA FC)(A1：Fe=8：2)。

投加混凝剂后，以200r／m i n快速搅拌120s，然后以60r／m i n慢速搅拌600S，静沉40ra i n后取样测定Chl—a及C O D M。

，结果见图1。

由图1可以看出，单纯投加混凝剂时随着投加量增大C hl．a的去除率有所提高，其原因是藻类代一三氯化铁+聚合氯化铝铁+硫酸铝+聚合硫酸铁+聚合氯化铝(市售)图1混凝剂种类及投加量对C hl。

a去除率的影响Fig．1E f f ect ofki n ds of c饿唔岫anddosage o n C hl-a r em oval r at e谢产生的有机物中的酸性物质与混凝剂水解产物发生反应，生成的表面络合物附着在絮体颗粒表面，阻碍了颗粒的相互碰撞，因此必须增加混凝剂的投量来补偿由于表面络合物的形成对颗粒脱稳和絮凝造成的影响∞J。

PA F C的试验效果要优于其他几种混凝剂。

在聚合氯化铝铁中，A l(Ⅲ)羟合物与Fe (Ⅲ)羟合物胶团的交叉共聚生成接枝状共聚物，它们除了比表面积增大之外还能在流体场中沿速度梯度定向排列，增加了在非对称部位的絮体的凝结，从而使A1一Fe共聚物对絮凝过程中的电中和脱稳凝结、吸附架桥及卷扫等作用达到协调一致，提高了混凝除藻的效果∞。

7J。

也有研究指出，虽然藻细胞具有生物活性，但其体积较大(一般大于2斗m)，因此在混凝除藻过程中，铁铝共聚物对藻细胞的作用主要为吸附一桥联作用旧J。

混凝剂种类及投加量对C O D M。

去除影响的试验结果如图2所示。

．三氯化铁+聚合氯化铝铁+硫酸铝+聚合硫酸铁+聚合氯化铝(市售)零瓣篮稍重ooU图2混凝剂种类及投加量对C O D M。

去除率的影响Fi g．2E f f ect ofki nds of eoa gl da nt anddosage O H C O D a．1．el l l O V al r at e∞弱钙∞如巧僻篮2008年10月吴洁，等：强化混凝一沉淀一砂滤工艺去除海水中藻类的试验研究第2卷第5期可以看出，在低投加量时相对其他几种絮凝剂聚合氯化铝铁对C O D M。

的去除效果较优，当投加量为15m g／L时，C O D M。

的去除率达到35％。

主要原因有两方面：第一，在PA C中引入铁盐，可以使胶粒在脱稳的同时还促进如腐殖酸和富里酸等溶解性有机聚合物的形成；第二，由于铝盐和铁盐共聚制得的絮凝剂PA FC适用的pH范围比较广(pH=4．0—10．o)，试验原水pH值在6～8之问，恰好处于聚合氯化铝铁的最佳混凝pH值区域。

2．1．2氧化性助凝剂对除藻效果的影响①氧化性助凝剂种类和投加量的影响现阶段海水净化过程使用较多的氧化性助凝剂为氯和次氯酸钠等氯系氧化剂。

有研究表明高铁酸钾和高锰酸钾均有除藻作用归。

1引，但多用于地表淡处理。

采用次氯酸钠、高铁酸钾和高锰酸钾进行预氧化，投加预氧化剂慢速搅拌30r ai n后，投加15m g／L PA FC进行混凝，取样测定，结果见图3和图4。

零褂篮娟砖，上』U图3氧化剂种类及投加量对C N—a去除率的影响Fig．3E f f ect ofki n ds of oxi d ant a nddosage O i l C hl-a re m ova l r a te图4氧化剂种类及投加量对C O D。

去除率的影响r i s．4E f f ect ofki n ds of oxi d ant a nddosage011C O D‰i_e m oval r a te由图3、图4可知，投加高铁酸钾、次氯酸钠和高锰酸钾对C hl—a和C O D M。

的去除均有非常明显的促进作用。

投加较低剂量的高锰酸钾，对C hl．a的去除就有很大程度的提高，效果优于高铁酸钾和次氯酸钠。