预压力混凝沉淀除藻工艺中有机物变化规律与去除研究

摘要

为了探讨采用预压力混凝沉淀工艺是否优于现有的处理工艺，加压是否会导致藻细胞的破裂，造成水源的二次污染的问题，本文主要关注并研究了预压力处理后水中溶解性有机物(DOC)、嗅味物质（土臭素、二甲基异冰片等）、水体有机物分子量分布等主要指标的变化规律，并针对预压力处理后，后续混凝沉淀、粉末活性炭对这部分物质的去除研究，以获得安全、高效、经济的处理含藻水源水的处理工艺。主要研究结果如下:
　　(1)含藻水经0.4、0.5、0.6、0.7、0.8MPa压力作用后，水样DOC浓度均未高于原水DOC值。加压并不会造成藻细胞的破裂，而仅仅是破坏了微囊藻细胞内气囊壁，在促进藻细胞下沉的同时，并未对水体造成二次污染。含藻水在经过4中不同的加压方式:缓压缓泄、缓压快泄、快压快泄和快压缓泄后，DOC值均未增加，相反还有不同程度的减少，这说明，不管何种加压方式都不会造成蓝藻细胞的破裂，藻细胞内有机物不会由于加压、泄压速度的变化而发生泄漏。含藻水经高锰酸钾与次氯酸钠预氧化都会导致水中DOC的增加，但高锰酸钾对于藻细胞的破坏作用弱于次氯酸钠，次氯酸钠对藻细胞的破坏作用比较大，泄漏的有机物较多。由此可见，预压力法比预氧化工艺更安全。
　　(2)经预压力处理后，有机物分子量减小。大分子区200 kDa～500 kDa所占比例相较于原水都有不同程度的减少，而小分子区50 kDa～100 kDa却有一定比例的增加，且随着压力的增加，最高峰值也会降低，这说明水中某些大分子物质会因为压力的作用而导致分子链断裂，成为了小分子，引起水中有机物分子量分布的变化。经高锰酸钾1.0mg·L-1和2.0mg·L-1氧化后，它们的相对分子质量分布与原水基本一致。次氯酸钠氧化后，其分子量分布会有一定的左偏，但最高峰值无明显降低，说明氧化后水中小分子分子量物质会有一定的增加，且在1.0mg·L-1和2.0mg·L-1投加量下的分布曲线基本重合。
　　(3)经高锰酸钾预氧化后，随着氧化剂含量的增加，GSM和β-环柠檬醛的含量降低，而经次氯酸钠氧化后则相反，随着有效氯含量的增加，嗅味物质值也增加。预压力处理方式在仅通过物理作用的条件下，未造成嗅味物质的增加。1.0mg·L-1和2.0mg·L-1的次氯酸钠预氧化则分别增加了β-环柠檬醛含量的20.57％和51.90％。
　　(4)含藻水经预压力处理后，混凝剂投加量在20～45mg·L-1范围内，随着混凝剂投加量的增加，浊度、高锰酸盐指数、DOC浓度均呈逐渐下降的趋势。预压力，高锰酸钾、次氯酸钠预氧化在混凝沉淀后，在除藻效果上，预压力混凝沉淀效果远远超过其余两种处理方式，对于DOC的去除，预压力去除率可达到近30％，高于次氯酸钠预氧化15％～30％左右，高于高锰酸钾预氧化10～20％左右。
　　(5)当水源水中有机物含量不是很高时，考虑投加少量粉末活性炭2mg·L-1、5mg·L-1就可以提高水中溶解性有机物的去除率。粉末活性炭投加量在2mg·L-1、5mg·L-1时，随着投加时间的延长，DOC去除率呈上升趋势，说明在混凝进行了一段时间后，再投加粉末活性炭会对有机物的去除率有一定的提高，但后投加会使粉末活性炭不能很好的去除，悬浮的活性炭会造成水体浊度的增加。综合来看，可以选择粉末活性炭与混凝剂同时投加。
　　(6)预压力混凝沉淀处理过后的水样在浊度、DOC、嗅味物质的去除上有很好的效果，但经高锰酸钾预氧化，再投加粉末活性炭在DOC的去除率更高。因此，预压力与高锰酸钾预氧化联合工艺，在投加粉末活性炭混凝沉淀后，其浊度最低能降至0.6NTU左右，DOC的去除率也得到了提高。因此，预压力后投加适量的高锰酸钾氧化，既能除藻又能降低有机物浓度。
　　(7)动态试验中，对比预压力混凝、原水直接混凝、预氧化混凝、预压力+预氧化混凝组合工艺对藻类及溶解性有机物的去除发现，预压力处理工艺占很大的优势。溶解性有机物主要均在混凝沉淀过程中去除，平均去除率可达30％，过滤消毒后，DOC值会有轻微上浮。若要进一步提高溶解性有机物的去除，可在对原水加压后投加少量高锰酸钾氧化。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 预氧化强化混凝除藻工艺

1．2．2 气浮除藻工艺

1．2．3 超声波除藻工艺

1．2．4 其它除藻工艺

1．2．5 嗅昧物质的测定及去除

1．2．6 其它溶解性有机物的去除

1．3 研究目标及内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

2 预压力对含藻水中溶解性有机物的影响

2．1 研究目的

2．2 材料与方法

2．2．1 实验水样

2．2．2 实验装置

2．2．3 实验材料

2．2．4 实验方法

2．2．5 待测水样处理

2．2．6 测试方法

2．3 实验结果与分析

2．3．1 预压力对含藻水DOC浓度的影响

2．3．2 预压力对含藻水嗅昧物质的影响

2．3．3 预压力对含藻水中有机物相对分子质量分布的影响

2．3．4 预压力对浓藻水滤后液澄清度的影响

2．4 本章小结

3 预压力混凝沉淀工艺中有机物的去除

3．1 研究目的

3．2 材料与方法

3．2．1 实验水样

3．2．2 实验装置

3．2．3 实验材料

3．2．4 实验方法

3．3 实验结果与分析

3．3．1 预压力混凝沉淀去除蓝藻及有机物的最佳混凝剂投加量

3．3．2 预压力与预氧化混凝沉淀去除溶解性有机物的比较

3．3．3 预压力混凝沉淀工艺中粉末活性炭对溶解性有机物的去除

3．4 本章小结

4 预压力混凝沉淀动态试验中有机物去除研究

4．1 研究目的

4．2 材料与方法

4．2．1 实验水样

4．2．2 实验装置

4．2．3 实验材料

4．2．4 实验方法

4．2．5 取样与待测水样处理

4．3 实验结果与分析

4．3．1 预压力与原水混凝沉淀的比较

4．3．2 预压力与高锰酸钾预氧化混凝沉淀的比较

4．3．3 预压力与次氯酸钠预氧化混凝沉淀的比较

4．3．4 预压力与高锰酸钾预氧化联合工艺混凝沉淀的比较

4．4 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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