水中天然有机物混凝过程的光学在线监测及控制

文章编号:025322468(2002)20120006206中图分类号:X13112文献标识码:A水中天然有机物混凝过程的光学在线监测及控制王晓昌,金鹏康,周兰(西安建筑科技大学环境与市政工程学院,西安710055)摘要:以腐殖酸为去除对象,用光散射颗粒分析仪(PDA)对水中天然有机物的混凝过程进行在线监测,结果表明PDA输出信号(FI曲线)的特征值与絮凝体粒径和有机物去除率之间具有相关性.在弱酸性(pH=510)和中性(pH=710)条件下,通过合理控制混凝剂投量,腐殖酸的TOC去除率可达50%,UV254去除率可达80%—90%,但pH=710时的投量为pH=510的5倍以上.在pH=510的条件下,吸附电中和是有机物混凝的主要机理,但在混凝剂投量非常高的情况下,卷扫絮凝也起重要作用.在pH=710条件下,卷扫絮凝则是有机物混凝的主要机理.关键词:天然有机物;光散射颗粒分析仪;在线监测;吸附电中和;卷扫絮凝OpticalmonitoringandcontrolofcoagulationprocessfortheremovalofaquaticorganicmattersWANGXiaochang,JINPengkang,ZHOULan(SchoolofEnvironmentalandMunicipalEngineering,Xi’anUniversityofAr2chitecture&Technology,Xi’an710055)Abstract:Usingaphotometricdispersionanalyzer(PDA),onlinemonitoringandcontrolofcoagulationprocesswasrealizedfortheremovalofaquaticorganicmatter.AcorrelativerelationshipwasfoundamongthePDAoutput(FIcurve),flocsizeandTOCremoval.Atslightlyacidic(pH=510)andneutral(pH=710)conditions,aTOCremovalof50%andUV254removalof80%—90%canbeachievedunderoptimumalumdosages,buttherequiredAldoseatpH7isabout5timesofthatatpH5.AtpH510,adsorptionandcharge2neutralizationisthoughttobethemainmechanismofcoagulationforaquaticorganicmatteratmoderateAldosebutsweepcoagulationisthemainmechanismatpH710aswellasatpH510underanoverdosingcondition.Keywords:aquaticorganicmatter;photometricdispersionanalyzer;onlinemonitoring;adsorptionandcharge2neutralization;sweepcoagula2tion收稿日期:2001201204;修订日期:2001202225基金项目:国家自然科学基金国际合作项目(50010130460)作者简介:王晓昌(1953—),男,教授(博导)采用强化混凝方法去除水中天然有机物以达到控制消毒副产物的目的,是美国环境保护署(USEPA)对各种处理工艺比较后提出的最佳处理技术(BAT)之一[1].传统混凝工艺大都是针对水中浊度物质的去除,在这一方面研究进行的相对比较深入.近年来对浊度物质混凝过程的光学在线监测与控制的研究也比较多[2,3],但是对水中天然有机物的混凝,迄今为止的研究还比较薄弱,尤其是对天然有机物混凝过程的光学在线监测与控制的研究尚属空白.本论文以腐殖酸为去除对象,用光散射颗粒分析仪(PDA)实现对水中天然有机物混凝过程的光学在线监测,探讨天然有机物混凝过程中各指标与PDA输出信号的特征参数以及絮凝体粒径之间的关系,并对水中天然有机物的混凝过程特性进行了讨论.第22卷第1期2002年1月环境科学学报ACTASCIENTIAECIRCUMSTANTIAEVol.22,No.1Jan.,20021光学在线监测原理当水中存在微小颗粒时,光线经过液体就会受水中颗粒影响发生散射,光强减小.经过液体后的光强(I)与入射光强(I0)之间有如下关系式:I=I0exp(-NCL)(1)式中,N为颗粒浓度,C为颗粒散射光的截面积,L为光路长度.JohnGregory[4]根据上式原理,让液体流经一细管,细管置于光源和光