预压力混凝沉淀去除蓝藻工艺研究

摘要

蓝藻是水源水中常见藻类，夏季爆发，严重时大量漂浮水面。微囊蓝藻呈胶群体，个体大，具有很强的上浮特性，表面有胞衣包裹，带负电荷，不易与混凝剂结合，混凝效果差。目前采用的蓝藻水处理技术有预氧化混凝沉淀和预氧化气浮，采用1～2mg/L的氯气或高锰酸钾预氧化，使藻细胞表面胞衣脱落，改善蓝藻混凝性能。目前的处理工艺存在的问题是，预氧化会使藻类表面胞衣脱落，藻细胞破裂，藻液外泄，水中溶解性有机物、藻毒素、消毒副产物等增加，威胁供水安全;混凝剂用量大，去除效率低，沉淀后蓝藻去除率仅80％左右，蓝藻在平流沉淀池漂浮腐烂，藻类进入滤池，堵塞滤料，消耗冲洗水量;气浮工艺能耗大。
　　蓝藻之所以上浮是因为蓝藻细胞内存在气囊，为藻类提供浮力。研究表明，经0.3MPa以上压力加压后蓝藻气囊开始破裂，经0.6MPa以上压力加压后，藻细胞内气囊全部破裂。压力达到0.5MPa时，大量蓝藻沉淀。针对此发现，本研究探究了蓝藻在不同预压力下混凝沉淀去除效果，不同预压力作用后蓝藻絮体沉降速度以及预压力后蓝藻混凝沉淀稳定性。主要研究成果如下:
　　(1)含蓝藻水在0.4～0.8MPa预压力作用后进行混凝沉淀，出水水质均比较好。预压力混凝沉淀工艺在0.6～0.8MPa预压力下处理效果最优，出水浊度为1.00～0.68NTU，叶绿素a浓度的去除率为97.60％97.76％，CODMn去除率为65.88％67.06％。考虑到0.4MPa压力下蓝藻依旧存在微量上浮现象，因此，预压力混凝沉淀工艺实际应用时所选择压力范围为0.6～0.8MPa，在考虑节能的情况下可以选为0.6MPa。
　　(2)经0.4～0.7MPa加压后混凝沉淀，蓝藻絮凝体沉降速度明显快于未加压水絮体。其中0.4MPa压力作用后，蓝藻混凝沉淀性能稍差，部分絮体上浮，而0.5MPa压力后絮体沉降速度略慢于0.6、0.7MPa，所以，建议压力作用后蓝藻混凝沉淀工艺压力范围为0.6～0.7MPa。0.7MPa压力后混凝沉淀，沉淀速度u≤0.5cm/min、0.5＜u≤1.5cmn/min、1.5＜u≤2.5cm/min、2.5＜u≤3.5cm/min、u＞3.5cm/min的藻类占藻类总量的比例分别为10.15％、4.03％、5.31％、6.59％、73.92％。
　　(3)预压力混凝沉淀浊度和叶绿素a的去除效果明显优于预氧化混凝沉淀，且预压力混凝沉淀比预氧化混凝沉淀可节省50％的混凝剂和100％预氧化剂，大幅度降低了制水成本，而增加的投资极少。只需要对现有预氧化混凝沉淀工艺进行简单改造即可。
　　(4)发明了微能耗的双罐并联加压装置，处理能力为5万吨/日的水厂采用预压力混凝沉淀除藻工艺总耗电量为90 kw·h/d，换算成吨水耗电量为1.8 kw·h/千吨，耗电量折算成吨水成本为0.15分/吨水，而一般水厂制水成本40分/吨水以上，因而加压成本很小。预压力混凝沉淀除藻工艺比传统的预氧化混凝沉淀过滤工艺处理效果大幅度提高，供水安全性提高，且取消了预氧化剂，避免了预氧化引起了藻毒素泄漏、氧化副产物等水质二次污染问题;节省混凝剂（硫酸铝）15～25mg/L(30％～50％)，降低了制水成本0.1元/m3。预压力混凝沉淀过滤水处理系统具有高效率、安全环保、节能降耗、实施简单四大优势。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 除藻技术的现状

1．2．1 蓝藻的上浮运动机理

1．2．2 藻类难去除的原因

1．2．3 现有蓝藻水处理技术

1．2．4 蓝藻水处理存在的问题

1．3 研究目标及内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

2 预压力混凝沉淀静态实验

2．1 材料与装置

2．1．1 实验水样

2．1．2 实验装置

2．2 实验方法

2．2．1 不同预压力混凝沉淀实验

2．2．2 预压力与预氧化混凝沉淀对比实验

2．3 测试方法

2．4 实验结果与分析

2．4．1 不同预压力对混凝沉淀除藻效果的影响

2．4．2 预压力与预氧化混凝沉淀除藻效果对比

2．5 本章小结

3 压力作用后蓝藻混凝沉淀性能研究

3．1 实验装置

3．2 实验方法

3．2．1 藻类混凝沉淀速度测定实验

3．2．2 藻类混凝沉淀稳定性实验

3．3 实验结果与分析

3．3．1 不同预压力对蓝藻混凝沉淀速度的影响

3．3．2 不同水深处蓝藻絮体的沉淀稳定性研究

3．3．3 柱状水体中蓝藻絮体沉淀／上浮情况

3．4 本章小结

4 预压力混凝沉淀动态实验

4．1 微能耗连续流水体双罐并联加压装置开发

4．2 材料与装置

4．2．1 实验水样与材料

4．2．2 实验装置

4．3 预压力与预氧化混凝沉淀过滤工艺对比实验方法

4．4 预压力与预氧化混凝沉淀过滤工艺效果对比

4．5 预压力混凝沉淀除藻工艺技术经济分析

4．6 本章小结

5 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

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