二次微絮凝与常规絮凝的对比

文章编号:1009-6094(2014)03-0194-04二次微絮凝与常规絮凝的对比试验*刘圣1，娄华君2，王秋阳3，娄俊鹏4，丛麟5(1中国地质大学(北京)水资源与环境学院，北京100083;2中国科学院地理科学与资源研究所，北京100085;3黑龙江省矿业集团有限责任公司，哈尔滨150001;4北京林业大学水土保持学院，北京100083;5厦门大学化学化工学院，福建厦门361005)摘要:以石家庄某水库低温低浊水为研究对象，采用有机物表观相对分子质量分级和有机物化学极性分级技术从分子水平的变化对原水溶解性有机物进行分析，并测定了其各组分质量分数与三卤甲烷生成势的相关性，获得了原水中溶解性有机物DOM去除率较低的原因，同时进行了二次微絮凝和常规絮凝的混凝试验，考察了水体浊度、Zeta电位、抽滤时间、颗粒数和有机物等各指标的变化情况。结果表明，二次微絮凝比常规絮凝有更强的混凝去除效果，当聚合氯化铝PAC总投加量为13mg/L、絮凝时间为3min时，滤后水浊度可达到0.1NTU以下。二次微絮凝不但改变了胶体的Zeta电位，增加了絮凝效果，而且提高了对有机物和颗粒数的去除率，抽滤时间也相应缩短。关键词:环境工程学;低温低浊;三卤甲烷生成势;二次微絮凝;聚合氯化铝中图分类号:TU991.2文献标识码:ADOI:10.13637/j．issn．1009-6094.2014.03.043*收稿日期:2013－12－08作者简介:刘圣，博士研究生，从事地下水科学与工程研究;娄华君(通信作者)，副研究员，博士后，从事水资源与环境研究，louhj@igsnrr．ac．cn。基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2010CB428805)0引言随着经济的发展及人口的增加，水体中有机物含量不断上升，导致水中藻类大量繁殖。微污染水不仅使饮用水产生臭味，更大的问题在于加氯消毒时会增加产生消毒副产物(DBPs)的风险，而常规净水工艺已很难达到有效去除水中污染物、提供安全出厂饮用水的目的［1］。二次微絮凝技术是通过在过滤前二次投加絮凝剂或助滤剂，使水体中残存的藻类或其他杂质脱稳，改变其亲水性质，使其易于与滤料表面接触，从而提高滤池的处理能力。其作用机理是当Zeta电位在±5mV范围时，吸引力达到最大，脱稳微粒相互吸附絮凝且不断被滤料截留去除，此过程在滤料表层到深部逐步进行，从而发挥了滤料层的截污能力，达到过滤周期长、过滤效果好的目的［2－5］。深圳水务集团根据南方典型水质的特性，开展了二次絮凝过滤技术和应用工艺的研究，确定了相关技术参数，并作为示范工程的设计依据［6－7］。结果表明，二次微絮凝过滤不仅解决了初滤水浊度偏高的问题，还提高了对有机物和藻类的去除率，同时滤后水的残余铝含量并未显著升高，过滤水头损失也未明显增加。南水北调中线京石段应急工程已于2008年实现冀水进京。二次微絮凝技术处理南方典型水质效果尚佳，但冀水进京后水质状况会发生很大变化，该技术能否应用于北方典型低温低浊水的处理工艺仍需大量试验验证。本文以石家庄某水库水为研究对象，利用混凝烧杯试验对比常规絮凝和二次微絮凝的效果，考察水体浊度、Zeta电位、颗粒物和有机物等指标的变化情况，为水厂改进处理工艺提供理论依据。1试验1.1试验水样与药剂原水取自石家庄市某水库，其水质见表1。聚合氯化铝(PAC)购自北京万水净水剂有限公司，Al2O3质量分数为10%。1.2仪器与方法1)仪器:JTY型混凝搅拌器，北京岱远测控技术开发中心;真空抽滤装置，5μm滤膜，北京京辉凯业科技有限公司;Versacount颗粒粒度仪，美国IBＲ;JS94J2Zeta电位仪，北京中仪远大自动化技术有限公司;Pheonix8000TOC/DOC仪，美国TeKmar-Dohmann公司;UV－Vis8500紫外分光光度计，香港天美公司;HACH2100N浊度仪，美国HACH公司;GC－14C气相色谱仪，ECD检测器，日本岛津公司。2)浊度:取上清液利用真空抽滤装置过5μm滤膜，抽滤后测量其浊度。3)常规絮凝:取1000mL水样于6个烧杯中，先以150r/min搅拌0.5min，以保证水样混合均匀，然后投加絮凝剂，同时以200r/min搅拌1min，再以30r/min搅拌10min;最后静置沉降30min，在液面下2cm处取上清液［8］。经过反复试验得出，PAC投加量在13mg/L左右出现拐点。为了避免数据过于冗繁，选择PAC投加量分别为10mg/L、11mg/L、12mg/L、13mg/L、14mg/L、15mg/L。4)二次微絮凝:第一次投药量均为10mg/L，做12个常规絮凝的平行样;静置沉降30min后各取上清液500mL于6个烧杯中，每个烧杯有1000mL水样，以150r/min搅拌10s，然后向上述