复合混凝剂对引黄水库水中消毒副产物生成趋势控制的研究

摘要

本论文针对引黄水库水的季节性变化特点，利用无机复合混凝剂聚合氯化铝铁(PFAC)、无机有机复合混凝剂聚合氯化铝铁-聚二甲基二烯丙基氯化铵（PFAC-PDMDAAC）和聚硅氯化铝铁(PFASiC)去除水体中的消毒副产物前驱物。通过研究混凝剂的碱化度、混凝剂中无机有机组分复合比对复合混凝剂的浊度和有机物去除效果的影响，优化出复合混凝剂的最佳制备参数，并通过研究水样pH和水力条件对混凝效果的影响，明确复合混凝剂的最佳水力条件;同时通过研究复合混凝剂所形成絮体特性（絮体大小、强度、生长速度和破碎再生能力等），明确复合混凝剂的混凝动力学性能;最后利用氯消毒实验，研究不同复合混凝剂处理后引黄水库水样的消毒副产物的产生量，明确不同絮凝剂和强化混凝工艺对消毒副产物生成趋势的影响，揭示复合混凝剂对消毒副产物生成趋势控制能力。主要研究结果如下:
　　 1.在春季引黄水库水处理中，无机复合混凝剂PFAC的最佳碱化度（B值）为0.5，最佳投加量为12 mg/L，最佳pH在6.00～6.25附近，而PFAC-PDMDAAC复合混凝剂复合比为4∶1、投加量为8 mg/L，最佳作用pH范围为6.75～7.00;在夏季高藻引黄水库水处理中，PFAC在投加量为8～10mg/L左右、碱化度为1.0或1.5、水体初始pH为6.0时混凝效果达到最佳，复合混凝剂PFAC-PDMDAAC最佳投加量为6 mg/L，最佳作用pH范围为6.75左右;在冬季低温低浊引黄水库水处理中，在6 mg/L的投加量条件下，PFASiC及PFAC-PD即可达到最优的混凝效果，且PFASiC对冬季水库水中浊度和有机物的去除率最高。
　　 2.相同混凝条件下，PFAC-PDMDAAC复合混凝剂净化水的剩余浊度较低，有机物去除效果更好;与单纯使用PFAC相比，PFAC-PDMDAAC复合混凝剂在强化混凝效果的同时可节约药品投加量。
　　 3.影响浊度去除效果的最主要水力因素为慢搅时间，而水力条件对有机物去除效果的影响不大。PFAC-PDMDAAC在夏季高藻引黄水库水混凝过程中的最优水力条件为:快搅时间60s，快搅转速200 r/min，慢搅时间25 min，慢搅转速40 r/min。
　　 4.PFAC-PDMDAAC生成絮体的体积和粒径较大，絮体生成速度更快，而且具有更强的恢复再生能力。水体初始pH值越高， PFAC-PDMDAAC复合混凝剂絮体生长速度越快，粒径也较大;PFAC与PDMDAAC的复合比为4∶1时，PFAC-PDMDAAC絮体的生长速度最快;而絮体粒度则随着PFAC与PDMDAAC的复合比增大而增大。
　　 5.引黄水库水中的天然有机物与消毒剂的大部分反应将在24h以内完成，夏季高藻引黄水库水原水消毒后THMs中CCl4与CHBr3的含量较少，主要的消毒副产物为CHCl3、CHBrCl2和CHBr2Cl，其中溴代消毒副产物生成量较大，且随消毒时间的增长而增大;混凝处理可使消毒副产物的产生量显著降低，同一混凝剂投加量条件下PFAC-PDMDAAAC抑制消毒副产物生成的效果较好;强化混凝-吸附联用工艺比单纯强化混凝工艺的效果更好，活性炭吸附对于消毒副产物前驱物有良好的去除作用。
　　 6.在冬季低温低浊引黄水库水处理中，消毒副产物产生量比夏季高藻水要少1/2左右，且其氯代产物组分所占比例较夏季引黄水库水高，而溴代物生成量则有所减少;PFASiC混凝出水中消毒副产物产生量最低，其次为PFAC-PDMDAAC，PFAC净化水中消毒副产物产生量最高;强化混凝吸附联用工艺对冬季引黄水库水的消毒副产物去除效果也十分显著，但对消毒副产物前驱物去除率比夏季高藻引黄水库水中略有降低。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 本研究的目的和意义

1．2 文献综述

1．2．1 水体中的污染物及饮水安全

1．2．2 混凝和强化混凝

1．2．3 混凝剂的研究与进展

1．2．4 絮体特性的研究

1．2．5 饮用水水体消毒

1．2．6 消毒副产物及其前驱物

1．3 本论文需要解决的技术关键、主要研究内容与创新之处

第二章 实验材料与方法

2．1 实验材料

2．1．1 实验水样

2．1．2 实验药剂

2．1．3 实验仪器

2．2 实验方法

2．2．1 混凝剂的制备

2．2．2 混凝实验与性质测定

2．2．3 絮体生长破碎与再生

2．2．4 水样消毒

2．2．5 消毒副产物的测定

2．2．6 活性炭吸附

第三章 强化混凝处理引黄水库水样的效果

3．1 春季引黄水库水处理中强化混凝工艺条件的优化

3．1．1 PFAC的最优碱化度及投加量

3．1．2 PFAC-PDMDAAC的最优复合比及投加量

3．1．3 PFAC处理引黄水库水的最优pH

3．1．4 PFAC-PDMDAAC处理引黄水库水的最优pH

3．2 夏季引黄水库水处理

3．2．1 不同投加量下碱化度对混凝效果的影响

3．2．2 不同投加量下复合比对混凝效果的影响

3．2．3 水体初始pH值对混凝效果的影响

3．3 冬季引黄水库水处理

3．3．1 三种复合混凝剂对低温低浊引黄水库水的处理效果

3．3．2 pH对冬季引黄水库水混凝处理效果的影响

3．4 本章小结

第四章 水力条件的优化

4．1 正交实验的设计

4．2 正交实验结果分析

4．3 小结

第五章 复合混凝剂的絮体特性研究

5．1 pH值对絮体特性影响

5．1．1 pH对混凝动力学过程的影响

5．1．2 pH对絮体破碎再生能力的影响

5．2 复合比对PFAC-PDMDAAC产生絮体特性的影响

5．2．1 复合比对产生絮体的生长能力的影响

5．2．2 复合比对絮体的破碎再生能力的影响

5．3 水力条件对絮体特性的影响

5．4 本章小结

第六章 复合混凝剂抑制夏季引黄水库水消毒副产物生成的研究

6．1 混凝剂以及投加量对消毒副产物的影响

6．2 混凝pH对消毒副产物的影响

6．3 活性炭吸附对消毒副产物的影响

6．4 本章小结

第七章 强化混凝对低温低浊水消毒副产物的影响

7．1 混凝剂对消毒副产物的影响及对比

7．2 混凝pH对消毒副产物的影响

7．3 活性炭吸附对消毒副产物的影响

7．4 本章小结

第八章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文