预氧化与混凝工艺处理低温低浊微污染水库水试验研究

摘要

大伙房水库是辽宁省重要的城市饮用水源。不包括总氮和总磷指标，2011年，水库总体水质为Ⅱ类。水库水温季节变化较大，最低水温在1～2月，达0～5℃，最高水温7～8月，22～29℃。常年浊度较低，冬季浊度0.5～3NTU，属于典型的低温低浊水。与常年浊度相比，汛期浊度大幅度升高至50～90NTU。特殊汛期，例如1995年7～8月，浊度高达2000NTU。目前水库还受到有机污染，高锰酸盐指数超标，属于典型的微污染水源。
　　 2012年，是新的饮用水标准全面实施的年份，部分既有水厂存在水质超标问题;新建水厂同样面临针对水库冬季低温低浊微污染水处理达标的技术问题。
　　 根据饮用水处理厂存在的问题，针对大伙房水库冬季低温低浊微污染水，进行预氧化强化混凝处理的试验研究，为既有水厂的技术改造和新建水厂的处理工艺设计，提供技术依据。
　　 采用聚合氯化铝(PAC)作混凝剂，聚丙烯酰胺(PAM)作助凝剂;高锰酸钾、次氯酸钠和臭氧作氧化剂。研究了预氧化强化混凝处理对氨氮、有机物和浊度等的去除效果。确定了混凝剂和氧化剂的最佳投加量、接触时间和反应条件。分析了pH值等因素对混凝、氧化和预氧化强化混凝工艺的影响。
　　 试验期间水库原水水质:色度5.8～7.4度，浊度0.48～0.51NTU，UV2540.050～0.064，COD(wn)3.10～3.33mg/L,NH4+-NO.04～0.11mg/L，水温3.0～3.9℃。
　　 试验结果表明:预氧化处理，次氯酸钠的氧化效果最好，在投加量和氧化时间为20mg/L和15min条件下，出水氨氮、CODMn、浊度和色度指标均达标。对氨氮、CODMn、UV254、浊度和色度的平均去除率为78.8％、41.4％、42.9％、15.2％和30.1％;其次是臭氧，在投加量2mg/L，氧化时间10min条件下，除氨氮外出水均达标;高锰酸钾氧化效果较差，对氨氮、CODMn和UV254的去除效果均不能达标。
　　 混凝法处理水库原水，在絮凝时间为15min，PAC和PAM投加量分别为10和1.5mg/L条件下，出水CODMn、UV254、浊度和色度平均浓度值分别为2.45mg/L、0.037、0.79NTU和7.9度。对CODMn和UV254的去除率分别为24.3％和39.7％;次氯酸钠氧化法处理水库原水在氧化时间为10min，次氯酸钠投加量为20mg/L条件下，出水CODMn、UV254、浊度和色度平均浓度值分别为1.18mg/L、0.044、0.58NTU和6.9度。对CODMn和UV254的去除率分别为64.5％和14.8％;试验结果影响因素的主次顺序分别为pH＞絮凝时间＞PAM投加量＞PAC投加量和pH＞氧化时间＞次氯酸钠投加量。
　　 对于氨氮超标水（水库原水加一定量NH4Cl配制），混凝法在絮凝时间为20min，PAC和PAM投加量分别为40和1.5mg/L条件下，除氨氮外出水均可达标，对CODMn和UV254的去除率分别为23％和16.4％;次氯酸钠氧化法在氧化时间为15min，次氯酸钠投加量为20mg/L条件下，出水氨氮、CODMn、UV254、浊度和色度平均浓度值分别为0.45mg/L、2.32mg/L、0.056、0.60NTU和7.0度，对氨氮、CODMn和UV254的去除率分别为60.9％、34.4％、4.5％。试验结果影响因素的主次顺序分别为pH＞PAM投加量＞絮凝时间＞PAC投加量和pH＞次氯酸钠投加量＞氧化时间。
　　 预氧化强化混凝法处理氨氮超标水，不仅能有效去除氨氮和CODMn，还可显著改善絮体的沉降性能。水的pH值、次氯酸钠与混凝剂投加量均显著影响氨氮和CODMn的去除效果。试验结果影响因素的主次顺序为pH＞次氯酸钠投加量＞氧化时间。并且在pH为中性，投加量为30mg/L的次氯酸钠氧化20min后，分别投加PAC和PAM，10mg/L和1.5mg/L，再絮凝20min条件下，出水氨氮、CODMn、UV254、浊度和色度平均浓度值分别为0.34mg/L、2.16mg/L、0.050、0.92NTU和10.8度。
　　 综上所述，对于低温低浊期的微污染水库水，在氨氮不超标的情况下，推荐采用的预氧化条件为:pH中性，接触时间10min，次氯酸钠投加量20mg/L，后续混凝过程无特殊要求。若氨氮指标超标，则建议采用次氯酸钠预氧化强化混凝法，条件为:pH中性，次氯酸钠投加量30mg/L，氧化20min后，分别以10mg/L和1.5mg/L的投量投加PAC和PAM，再絮凝20min。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 我国饮用水源水质

1．2 低温低浊微污染水的特性及危害

1．2．1 低温低浊水的特性

1．2．2 微污染水的危害

1．3 国内外饮用水标准

1．3．1 国外水质标准概述

1．3．2 国内水质标准概述

1．4 大伙房水库水源

1．5 低温低浊微污染水国内外研究现状

1．5．1 优化选择和研发新型混凝剂和助凝剂

1．5．2 徽絮凝直接过滤

1．5．3 强化混凝

1．5．4 预处理

1．6 课题研究意义和目的

1．7 课题研究内容

第二章 试验设计与方法

2．1 试验试剂

2．1．1 混凝剂

2．1．2 助凝剂

2．1．3 预氧化剂

2．2 试验主要仪器

2．3 试验水质

2．4 水质检测项目及方法

2．5 试验方法

2．5．1 单因素试验

2．5．2 正交试验

2．6 正交试验设计

2．6．1 试验选取正交试验表

2．6．2 正交试验设计优势

2．6．3 正交试验设计基本操作步骤

2．6．4 正交试验结果分析方法

第三章 混凝处理试验及结果分析

3．1 单因素试验(PAM投加时间点试验)

3．1．1 试验方法

3．1．2 试验结果分析

3．2 混凝正交试验

3．2．1 正交表因素和水平设计

3．2．2 试验方法

3．2．3 试验结果分析

3．2．4 混凝正交试验不同水质对比分析

3．3 本章小结

第四章 氧化处理试验及结果分析

4．1 单因素试验(预氧化剂筛选试验)

4．1．1 试验方法

4．1．2 试验结果分析

4．2 次氯酸钠氧化正交试验

4．2．1 正交表因素和水平设计

4．2．2 试验方法

4．2．3 试验结果分析

4．2．4 次氯酸钠氧化正交试验对不同水质对比分析

4．3 本章小结

第五章 次氯酸钠预氧化强化混凝正交试验

5．1 正交表因素和水平设计

5．2 试验方法

5．3 试验结果分析

5．3．1 试验结果分析

5．3．2 氨氮指标去除效果回归分析

5．3．3 综合分析

5．4 次氯酸钠预氧化强化混凝与次氯酸钠氧化和混凝正交试验对比分析

5．5 本章小结

第六 章 结论

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

作者简介

致谢