（环境工程专业论文）复合强化混凝处理微污染水源水试验研究.pdf

由寒建筑大学颈士学位论文 摘要 本研究以济南狼猫山水库微污染水源水为试验对象，采用微砂强化混凝技术，重点 研究了混凝剂种类、混凝剂投加量、水温、p h 值等对混凝效果的影响，确定了微砂、助 凝剂和混凝剂的最优化组合。 通过烧杯试验对混凝荆进行了筛选。混凝剂聚合铝铁( p a f c ) 的净化效果优于三氯 化铁和硫酸铝，三氯化铁和硫酸铝的最佳投加量在8 0 m g l 左右，而p a f c 的最佳投加 量在5 0 m g l 左右；f e c l 3 对c o d m 、的去除率分别为6 3 和3 7 ，h a 2 ( s 0 4 ) 3 对 c o d u n 、u 魄5 4 的去除率分别为5 2 6 和2 5 8 ，p a f c 对c o d u n 、的去除率分别 为6 2 和3 3 。p a f c 和三氯化铁对有机物的去除率高于硫酸铝，但w 婚c 的用量远远 小于三氯化铁。p a f c 为更高效更经济的混凝剂。 p h 对p a f c 的混凝效果有很大影响。当p h 在2 晰5 范围内时，随着p h 的增加， 浊度、c o d u 搬、u v 2 5 4 的去除率逐渐提高，当p h 达到某一范围时，去除率基本不变，此 时再增加p h ，去除率又逐渐降低。p a f c 的最佳p h 值在6 5 - , 8 0 左右。 温度对p a f c 的混凝效果有重要影响。在0 , , - 2 0 之间，随着温度的升高混凝效果逐 渐变好。不改变原水p h ，投加5 0 m g l p a f c ，调节水温至4 。c 时，浊度、c o d m n 的去除率 为3 3 ；当水温为2 0 时，浊度、c o d m n 的去除率分别为9 1 和6 2 ，比4 c 时分别提 高了5 8 和2 9 。 高分子絮凝剂阳离子型聚丙烯酰胺( p a m ) + p a f c 的助凝试验研究表明：常温下 ( 2 0 ) ，与单独投加无机混凝剂相比，投加p a m 后，混凝效果有明显提高。当投加 5 0 m g l p a f c + o 6 m g lp a m 时，c o d m n ，和u v 2 5 4 去除率分别为7 0 和4 5 ，比单独投 加p a f c 时的去除率分别提高了8 和1 2 ，投加p a m 后浊度的去除率提高不大，但是与 单独投加p a f c 相比，絮体形成快，尺度大且密实，沉速快，大大节省了沉淀时间：调节 水温至4 c ，投加5 0 m g l p a f c + 0 8 m g lp a m 时，c o d u 狂和分别为3 9 和2 0 ， 比2 0 时的去除率分别降低了3 1 和2 5 。出水浊度为5 5 n t u ，比2 0 时的出水浊度 升高了4 8 n t u 。 微砂+ p a m + p a f c 强化混凝试验研究表明：当水温为4 1 2 左右时，微砂强化混凝优 于常规混凝( p a f c + p a m ) ，大大改善了混凝效果，特别是出水浊度有很大降低。当投加 5 0 m g lp a f c + o 8 9 l 粒径为4 0 , 4 i o m n 的微砂，经4 0 0 r m i n 搅拌l m i n 后，再投加0 6 r n g l 山东建筑大学硕士学位论文 p a m 时，c o d m n 和u v 2 5 4 的去除率分别为5 0 和3 2 ，比投加p a f c + p a m 时的去除率 提高了1 1 和1 2 ，出水浊度为1 6 n t u ，比投加p a f c + p a m 时的浊度降低了3 9 n t u 。 以p a f c 投加量、p a m 投加量、微砂投加量、微砂粒径为影响因素，做4 因素3 水 平正交试验，试验结果表明：各因素影响混凝效果的相对重要性顺序依次为：微砂粒径、 p a f c 投加量、微砂量、p a m 投加量；并得到了混凝最优水平组合为：p a f c5 0 m g l ， p a m 0 6 m g l ，微砂投加量1 0 9 l ，微砂粒径4 0 - - , 6 0 1 u n 。 微砂强化混凝连续性试验研究表明：微砂强化混凝大大改善了混凝效果，特别是大 大降低了出水浊度。针对低温低浊微污染冬季水库水，当投加4 0 m g lp a f c + 0 4 m g l p a m + 0 8 9 l 微砂时，c o d m 小和u v 2 5 4 的去除率分别为5 1 和3 0 ，比投加p a f c + p a m 时的去除率提高了1 3 和1 0 。出水浊度为1 0 n t u ，比投加p a f c + p a m 时的浊度降低 了3 s n t u 。与烧杯实验相比，最佳投加量时的混凝效果差小于烧杯试验中的混凝效果， 并且p a f c 、p a m 和微砂的最佳投加量与烧杯实验中的也不全相等。 流量调节试验研究表明：当流量在1 3m 3 h 之间时，随着流量的增加，浊度和有机 物的去除率先是慢慢升高，当达道某一值时，再增加流量去除率又略微降低，但总体变 化不大。当原水流量为2 5m 3 h 时，絮凝效果达到最佳。 微砂强化混凝技术表现出良好的去除水中有机污染物的效能，低温下，更能大大的 降低出水浊度，具有高效、经济、操作方便等优势。该技术为处理低温低浊微污染水源 水的工艺选择提供了参考。 关键词：微砂，强化混凝，微污染水源水 n 山东建筑大学硕士学位论文 e x p e r i m e n t a lr e s e a r c ho nc o m p o u n de n h a n c e dc o a g u l a t i o n f o rt r e a t m e n to fm i c r o - p o l l u t e dr a ww a t e r x uc h o n g ( e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yw u d a o j i a b s t r a c t i nt h i ss t u d y , t h em i c r o - s a n d ，e n h a n c e dc o a g u l a t i o np r o c e s si su s e di nt h et r e a t m e n to ft h e m i c r o - p o l l u t e dr e s 盯v o i rw a t e r t h i sp a p e ri ss t u d i e d0 1 1t h ee f f e c to ft h ef ；l c t ( 鹏t ot h e c o a g u l a l i o n w h i c hi n c l u d e st h ec o a g u l a n tt y p e 9c o a g u l a n td o s a g e , t e m p e r a t u r ea n dp h o p t i m i z e st h ec o m b i n a t i o no f m i c r o - s a n d , c o a g u l a n ta n dc o a g u l a n ta i d t h cb e s tc o a g u l a n ti sp r e s e n t e db yt h eb e a k e rt e s t t h ep a f ci sb e t t e rt h a nt h ef e e l 3a n d a 1 2 ( s 0 4 ) 3 t h eb e s td o s a g eo ff e c l 3a n da 1 2 ( s 0 4 ) 3a r e8 0 r a g | l 。w h i l et h eo p t i m a ld o s a g eo f p a f ci s5 0 m g l w h e nf e c l 3i sa d d e d ，t h er e m o v a lr a t eo ft h ec o d m na n du v 2 5 4a r e r e s p e c t i v e l y6 3 a n d3 7 ，t ot h ea 1 2 ( s 0 4 ) 3 t h er e m o v a lr a t eo ft h ec o d m na n du v 2 5 4a r e r e s p e c t i v e l y5 2 6 a n d2 5 8 ，a n dt ot h ep a f c ，t h er e m o v a lr a t eo ft h ec o d m na n du v ，斟a r e r e s p e c t i v e l y6 2 a n d3 3 t h er e m o v a lr a t eo no r g a n i co fp a f ca n df e e l 3a r eh i g h e rt h a n m 2 ( s 0 4 ) 3 p a f ci sm o r ee f f l u e n ta n dm o r ee c o n o m i c a lc o a g u l a n t 1 1 1 ep hh a sag r e a ti n f l u e n c eo nc o a g u l a t i o ne f f e c t w h e nt h ep hr a n g ef r o m2 0t o6 5 ， w i t ht h ei n c r e a s eo fp h ，t h er e m o v a lr a t eo ft u r b i d i t y , c o d m n , a n du v 2 5 4 g r a d u a l l y i n c r e a s e s ，w h i l et h ep ht oac e r t a i ne x t e n t ，t h er e m o v a lr a t ei se s s e n t i a l l yt h es a m e , t h i st i m et o m c r e a s ep h ，t h er e m o v a lr a t eh a sg r a d u a l l yb e e nd e c r e a s e d t h eb e s tp hv a l u eo fp a f ci s6 5 8 0 t h et e m p e r a t u r eh a sa m a j o ri m p a c to nc o a g u l a t i o ne f f e c t i nb e t w e e no 。c a n d2 0 ，、i n l t h et e m p e r a t u r eg r a d u a l l yi n c r e a s e d ，t h ec o a g u l a t i o ne f f e c ti sb e t t e ra n db e t t e r d o e sn o t c h a n g et h er a ww a t e rp h ，a d d5 0 m g lp a f c ，a n da d j u s tt h ew a t e rt e m p e r a t u r et o4 c ，t h e r e m o v a lr a t eo ft u r b i d i t ya n dc o d m na r e3 3 ；w h e nt h ew a t e rt e m p e r a t u r ei s2 0 ( 2 ，t h e r e m o v a lr a t eo ft u r b i d i t ya n dc o d m na r er e s p e c t i v e l y9 1 a n d6 2 c o m p a r e dw i n l4 ，t h e i i i 山东建筑大学硕士学位论文 r e m o v a lr a t eo f t u r b i d i t ya n dc o d m nh a v e b e e nr e s p e c t i v e l yi n c r e a s e db y5 8 a n d2 9 p a m + p a f ce x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a t ：r o o mt e m p e r a t u r e ( 2 0 ) ，c o m p a r e d 建 s i n g l ed o s a g eo fp a f c ，a d d i n gp a m c a l lm a k et h ec o a g u l a t i o ne f f e c ts i g n i f i c a n t l yi m p r o v e d w h e n5 0 m g l p a f c 均。6m g lp a ma r ea d d e d , t h er e m o v a lr a t eo fc o d m a n du v 2 5 4a 瓣 r e s p e c t i v e l y7 0 a n d4 5 ，w h e nc o m p a r e d 州ms i n g l ed o s i n gp a f c ，t h er e m o v a lr a t eh a v e b e e nr e s p e c t i v e l yi n c r e a s e db y8 a n d12 ，a d d i n gp a md o e sn o ti m p r o v et h et u r b i d i 够 r e m o v a lr a t e ，b u tt h ef l o c sf o r m a t i o ns p e e da n ds e t t l i n gt i m ea r es i g n i f i c a n t l yr e d u c e d w h e n a d j u s tt h ew a t e rt e m p e r a t u r et o4 a n da d d i n g5 0 m g 7 己o 8m g lp a m ，t h er e m o v a lr a t e o fc o d m na n du v 2 5 4a r e3 9 a n d2 0 ，c o m p a r e dt o2 0 ，t h er e m o v a lr a t eh a v eb e e n d e c r e a s e db y31 a n d2 5 。髓ee f f l u e n tt u r b i d i t yd e g r e ei s5 s n t u , c o m p a r e dt o2 0 ，t h e w a t e rt u r b i d i t yh a sb e e ni n c r e a s e db y4 8 n t u m i c r o - s a n d + p a l m + p a f ct e s tr e s u l t ss h o wt h a t ：w h e nt h ew a t e rt e m p e r a t u r ei sa b o u t4 ，a d d i n gm i c r o s a n di sb e t t e rt h a nc o n v e n t i o n a lc o a g u l a t i o n ( p a f c + p a m ) a d d i n g m i c r o - s a n dh a sg r e a t l yi m p r o v e dt h ec o a g u l a t i o ne f f e c t , e s p e c i a l l yi nt h et u r b i d i t yr e m o v a l w h e n5 0 m g lp a f c + o 6 m g ，lp a m + o 8g lm i c r o s a n dw h o s es i z e sa r e4 0 6 0 u r na r e a d d e d ，t h er e m o v a lr a t eo fc o d m a n du v 2 5 4a 5 0 a n d3 2 ，c o m p a r e dt os i n g l ea d d i n g p a f c + p a m ，t h er e m o v a lr a t eh a v eb e e ni n c r e a s e db y11 a n d12 t h ee f f l u e n tt u r b i d i t yi s 1 6 n t uw h i c hh a sr e d u c e db y3 9 n t u t op a f cd o s a g e , p a md o s a g e ，m i c r o - s a n dd o s a g e ，s i z eo fm i c r o - s a n d 嬲f a c t o r s ，d o o r t h o g o n a lt e s t sw h o s er e s u l t ss h o wt h a t ：t h ef a c t o r sw h i c ha f f e c tt h ec o a g u l a t i o nw h o s eo r d e r o fi m p o r t a n c ：ei ss i z eo fm i c r o s a n d , p a f cd o s a g e , m i c r o - - s a n dd o s a g e , p a md o s a g e , a n dt h e b e s tc o m b i n a t i o no fc o a g u l a t i o nw h i c ha r e5 0 m g | lp a f c 。0 6 m g | lp a m , 1 o g | 乙 m i c r o - s a n d , s i z eo f4 0 6 0 岫 m i c r o - s a n dc o n t i n u i 哆c o a g u l a t i o nt e s t sr e s u l t ss h o wt h a t ：a d d i n gm i c r o - s a n dm a k et h e e f f e c to fc o a g u l a t i o ng r e a t l yi m p 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a g u l a t i o n , m i c r o - p o l l u t e dr a w w a t e r v 原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究 取褥的成果。除文中已经注明；l 髑的内容外，论文中不含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得山东建筑大学或其他教育机构的学位证书而 使用过的材料对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明本人承担本声明的法律责任 学位论文作者签名：乏垒硅 舀期2 立坦二生 学位论文使用授权声明 本学位论文作者完全了解山东建筑大学有关保留、使蔫学位论文的规定， 即：山东建筑大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印伟和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权山东建筑大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印，缩印或其它手段保存、 汇编学位论文 保密论文在解密后遵守此声明 学位论文作者签名： 导师签 名：缝 霹期ofd ， 山东建筑大学硕士学位论文 1 1 微污染水源水 1 1 1 微污染水源水的水质特点 第一章绪论 微污染水源本是指受到有机物污染，部分水质指标超过地表水环境质量标准 ( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) m ：类水体标准的水体【l l 。主要为高锰酸盐指数、化学需氧量、氨氮、挥发 酚和生化需氧量等卫生指标超标。另外，有些水体中含有较高的天然色度和有机质，而 极少受到人为的污染，也要归入微污染水体之中【2 l 。 微污染水源水具有以下几个水质特点 本身无致突性，但氯化消毒后能形成致突变物。腐殖质的氯化产物大多为醛、 酸、酮、腈、烷烃、芳烃等有机物。其中许多物质是致突变物，如最常见的三氯甲烷。 因此，腐殖质被认为是饮用水氯化消毒后致突变物生成的主要前趋物质之一因此在微 山东建筑大学硕士学位论文 污染水净化过程中，n o m 的去除对于提高饮用水水质、保障用水安全有重要的意义。 1 2 水源水的微污染现状 当前，我阂现代化建设进程不断加速，一水资源短缺已成为今后最突出的资源与环境 问题。水资源短缺问题不仅表现在水量的匮乏，而且突出表现在因水质污染所造成的功 能性短缺上。加之，随着工农业的迅速发展和城镇人口的割增，大量工业废水和生活污 水不经处理或处理不达标就直接排放，使我国许多城镇的地表水水源受到了不同程度的 污染，地表水中有机物的种类和数量大大的增加 7 4 1 。 造成水资源污染的原因是多方面的，主要有两种：一种是自然污染，一种是人为污 染。自然污染是由于雨水对各种矿产的溶解作用，火由爆发和干旱地区的风蚀作用所产 生的大量灰尘落入水体引起的污染。向水体中排放大量未经处理的生产废水、生活污水 以及各种废弃物，造成水质恶化，从而改变了其物理、纯学和生物特性，这属于人为污 染。而通常所说的水污染主要指履一种，不但影响水的正常用途，而且危害人类健康及 生活环境。 由2 0 0 8 年中国环境状况公报来看，我国地表水污染依然严重。我国七大水系水质总 体为中度污染，浙闽区河流水质为轻度污染，西北诸河水质为优，西南诸河水质良好， 湖泊( 水库) 富营养化问题十分突出。在我国淡水资源中，长江、黄河、珠江、松花江、 淮河、海河和辽河七大水系水质总体与上年持平。2 0 0 条河流4 0 9 个断面中，i m 类、 v 类和劣v 类水质的断面比例分别为5 5 0 、2 4 2 和2 0 8 。其中，黄河水质总体 为中度污染。4 4 个地表水监测断面中，i i q i i 类、类、v 类和劣v 类水质的断面比例 分别为6 8 2 、4 5 、6 8 0 o 和2 0 5 。主要污染指标为氨氮、磊油类和五日生化需氧量 f 9 】 o 此外，近年来我国水污染事故也在增加，从2 0 0 4 年至今已经发生了多起重大水污染 事故。2 0 0 4 年沱江特大污染事故导致沿江简阳、资中、内江三地百万群众饮水被迫中断， 5 0 万公斤网箱鱼死亡，童接经济损失在3 亿元左右；2 0 0 5 年中石油吉林石化公司双苯厂 发生爆炸事故，造成大量苯类污染物进入松花江水体，引发重大水环境污染事件。2 0 0 7 年太湖中蓝藻暴发导致水质恶化，无锡屠民生活饮水受到严重影响，自来水出现变味、 发臭无法使用等现象。这些重大水污染事故已经严重的影响了人民生产生活。 由此可见，我国水域已经受到不同程度的污染，除去个别水系支流和部分内陆河外， 山东建筑大学硕士学位论文 总体上呈加重趋势，8 0 的城市河段已经不适宜做饮用水水源，尤其工业发达的城市水 域污染突出。目前水污染主要呈现如下特点：城市水污染状况无根本性改善，农村水污染 状况恶化速度加快，饮用水源破坏严重，水资源污染己成为我国经济与社会发展的制约 因素。因此，改善和研究新的高效、低成本的永处理方法具有非常重要的现实意义 微污染水源水研究处理现状 针对微污染水源水的处理问题，国内外进行了大量的研究和实践。在饮用水常规处 理工艺的基础上，人们又研发了多种新的工艺和技术，归纳起来主要有：预处理技术、 深度处理技术和强化传统处理技术。 1 3 1 预处理技术 预处理技术是指在常规处理工艺前面，采用适当物理、化学和生物的处理方法，对 水中的污染物进行初级去除，同时可以使常规处理更好地发挥作用，减轻常规处理和深 度处理的负担，发挥水处理工艺整体作用，提高对污染物的去除效果，改善和提高饮用 水水质。常用的预处理技术主要有生物预处理技术、吸附预处理技术和化学氧化法。 ( 1 ) 化学氧化法 化学氧化预处型1 0 】是一种传统的处理方法，是指向微污染水源水中投加化学氧化 剂，以氧化分解水中的有机物。常用的化学氧化剂有：氯气、臭氧【1 1 1 、高锰酸钾【1 2 1 、过 氧化氢【1 3 l 、二氧化氯【1 4 j 等。氧化剂的氧化能力能够破坏水中污染物的结构，转化或分解 污染物，降低有机物的含量，提高有机物的可生化降解性，改善混凝效果，还能去除水 中三卤甲烷前体物【1 5 1 。但另一方面，通过化学氧化预处理，能增加氯化后出水的致突变 性，且运行费用高，所以人们开始关注更安全更经济的生物氧化预处理技术【1 6 】。 ( 2 ) 生物预处理技术 生物预处理是指通过微生物群体的新陈代谢活动，去除水中污染物的技术。目前， 国内外比较成熟并投入运行的生物氧化预处理方法主要包括生物接触氧化【堋、生物滤池 1 8 , 1 9 、生物流化床【2 0 】、生物转盘【2 1 1 等。与物理化学处理工艺相比，生物预处理技术可以 去除传统工艺不能去除的污染物；改善混凝沉淀性能，减少混凝剂用量，同时能使后续 工艺简单易行；减少了水处理中氯的消耗量，出水水质明显改善【1 5 1 。但是，生物预处理 技术占地面积大，不利于旧厂的改造，同时基建费用也更多。 山东建筑大学硕士学位论文 ( 3 ) 吸附预处理技术 吸附预处理是利用吸附剂的吸附性去除微污染水源水中的污染物。吸附剂投加在常 规处理工艺之前，经过与微污染水源水的充分混合后吸附污染物，再通过沉淀是污染物 得到去除，从而达到脱除污染物质的目的。目前常用的吸附剂有粉末活性炭阎、沸石【翊、 硅藻土【2 4 】、二氧化硅、活性氧化铝、及离子交换树脂等。但是粉末活性炭经过混凝沉淀 过程后，残留于污泥中，很难被回收并再生，从而形成二次污染，致使运行费用高，难以推 广应用。粘土类吸附剂虽然货源充足、价格便宜，具有很好的吸附性能，但大量粘土投入混 凝剂中增加了沉淀池的排泥量，生产运行困难【2 5 1 。 1 3 2 深度处理技术 深度处理工艺通常是在常规处理工艺以后，采用适当的处理方法，将常规处理不能 有效去除的污染物或消毒副产物的前体物加以去除。主要包括膜分离处理技术、臭氧活 性炭联用深度处理技术、生物活性炭深度处理技术、光催化氧化技术等。 ( 1 ) 生物活性炭深度处理技术 生物活性炭是指创造一定的条件，使活性炭上生长微生物，通过微生物的生物氧化 作用，使污染物得到去除。与单独的活性炭吸附相比，它可以利用微生物的硝化作用， 将氨氮转化为硝酸盐，从而减少后氯化的投氯量，降低三卤甲烷的生成量；使活性炭的 再生周期增长，减少运行费用；同时，提高了对水中溶解性有机物的去除率，保证了出 水水质。 目前生物活性炭技术被认为是饮用水处理中去除有机物的最有效方法。通常，采用 生物活性炭技术时应避免预氯化处理，否则微生物就不能在活性炭上生长，因而失去生 物活性炭的生物氧化作用【2 4 1 。另外，生长有微生物的细小活性炭颗粒在水力冲刷作用下 易脱落，由于生物膜上微生物的长期固定培养，它们对各种不利的环境有较强的适应性， 从而对消毒有更大的抗性，氯化消毒往往难以杀死这些微生物，使出水水质不能完全达 标【1 5 】。再者，活性炭的价格昂贵，限制了它的进一步推广应用。 ( 2 ) 膜过滤深度处理技术 膜过滤是新兴的高分离、浓缩、提纯、净化技术，是用高分子薄膜作介质，以附加 能量为推动力，对双组分或多组分溶液进行表面过滤分离的物理方法。膜过滤中微滤 ( m f ) 2 6 1 、超滤( u f ) 【2 7 1 、纳滤( n f ) 【2 舯、反渗透( 1 ) 【矧都能有效地去除水中的 山东建筑大学硕士学位论文 臭味、色度、消毒副产物前体及其他有机物和微生物，去除污染物范围广。且不需要投 加药荆，设备紧凑、容易盘动控制。膜过滤法近年来被美国环保局( e p a ) 推荐隽水处 理的最佳工艺之一f 5 】。但膜处理技术要求对原水进行严格的各种预处理和常规处理及定 期的化学清洗，所以膜滤的基建投资和运转费用高。嚼时r o 和n f 的浓缩液与常规水 处理产生的废水不同，其处理也是必需考虑的一个棘手问题。又由于该工艺产水量小、 成本高等覆因，墨前还难以在我匿大规模推广应用，仅少量用于特种行业的水处理孛。 ( 3 ) 臭氧活性炭联用深度处理技术 采取先臭氧氧化后活性炭吸附，在活性炭吸附中又继续氧化的方法，可以使活性炭 充分发挥吸附作用。在炭层中投加臭氧，一方面可使水中大分子转化为小分予，改变其 分子结构形态，提供了有机物进入较小孔隙的可畿性；另一方面使大魏内与炭表面的有 机物得到氧化分解，使活性炭可以充分吸附未被氧化的有机物，从而达到水质深度净化 的譬鲶【湖。臭氧活性炭联用技术也有其局限性瑟5 1 ，铡如臭氧在破坏一些有机物结构的同 时也可能产生一些有毒有害的中间产物。研究结果表明，水源经臭氧一活性炭吸附深度 处理，氯纯后出水水质可麓仍具有致突交性。 ( 4 ) 光催化氧化技术 光催化氧纯是以t i 0 2 为代表的n 型半导体为催化剂豹一种光催化氧化，氧化能力极 强，能氧化去除水中常见的有机污染物，最终产物是c 0 1 2 和n 2 0 等无机物【3 0 l 。该方法的 优点是；具有强氧纯性、对作用对象的无选择性与最终可使有机物完全矿化。但是嚣q 粉末颗粒细微，不便回收，与传统工艺相比，光催化氧化处理费用高，设备复杂。光催 化氧化在实际应用中所面临的主要闯题是确定长期运行过程中催化剂中毒情况及寻求理 想的再生方法、解决催化剂的分离回收或固定化问题、反应器的设计及提高光能利用率 ：缝 1 5 1 ”口o 1 3 。3 强化传统处理技术 ( 1 ) 强化混凝 强化混凝是向水源水中投加过量的混凝剂并控制一定的p h 值，从而使常规处理中 天然有机物( n o m ) 的去除效果得到提离，最大限度地去除消毒副产物的前体物 ( d b p f p ) ，使饮用水消毒副产物符合饮用水水质标准的方法。随着给水技术的不断发 展和人们对饮用水水质要求的不断提高，各种薪型离效的常规工艺净化技术随之诞生， 由秀；建巯大学硕士学位论文 从不同程度上优化和强化了常规处理的功能，提高了常规工艺的净化效采。美国环境傈 护局认为强化混凝是控制天然有机物( n o m ) 的最佳方案之一。 ( 2 ) 强化沉淀 强化沉淀是指在传统的沉淀分离水处理工艺的基础上，采用新的强化沉淀技术，主 要针对改善沉淀水流流态，减小沉降距离，缩短沉淀时闯，大幅度提高沉淀效率。当水 进入沉淀区后，通过自上而下浓缩絮凝的过程，实现对原水中的有机物的连续性网捕、 卷扫、吸附、共沉等系列的综合净化，以达到强化沉淀工艺处理微污染水的目的 ( 3 ) 强化过滤 强化过滤是在不预加氯的情况下，在滤料表面培养繁殖微生物，利用微生物的新陈 代谢作用去除水中的有机物。常用的方法是活性滤池，它是在不增加任何设施的情况下 在普通滤浊石英砂的表露培养附着的生物膜，用于处理微污染水源水。该王艺是处理微 污染水源水的一种新途径。 此外还有一些新型的组合处理工艺，如臭氧、沸石、活性炭的组合工艺可充分利用 沸石的交换施力及生物活性炭对氨氮的去除麓力。微絮凝直接过滤工艺可以省去常规处 理工艺中( 混凝沉淀过滤投氯消毒) 的混凝和沉淀，同时以普通石英砂滤料替代活性 炭滤料，可以使微污染水的处理成本得到大大降低。 1 4 强化混凝理论 强化混凝处理是水处理中非常关键的环节。通过强化混凝。可以去除微污染水源水中 的绝大部分浊度物质和大部分有机物，其中包含大量的消毒副产物的前驱物质。将常规的 给水处理巾的混凝工艺改造为强化混凝处理工艺，联系实际地充分挖掘已有设备的潜力。 是适合我国国情的微污染水源水处理技术f 3 1 3 2 】的一个主要技术选择方案和重要发展方向 3 3 - 3 国 。 强化混凝是指从加药开始，直至最终形成絮凝体俗称镢。花”的过程。主要是通过投 加某些电解质使水中的细小颗粒相互聚集形成絮状大颗粒的过程【3 6 3 t ，其主要目的是为 了改变水中胶体和细菌等悬浮固体的存在性质和状态，以利于后续工艺的去除过程。混 凝阶段主要是去除水中的悬浮物体和胶体，此过程由凝聚和絮凝两个阶段构成。凝聚主 要指胶体脱稳并生成微小聚集体的过程；絮凝主要指脱稳的胶体或微小悬浮物聚结成大 的絮凝体的过程。它决定了水巾悬浮杂质颗粒聚结程度、颗粒成长的质量及其降解特性， 山东建筑大学硕士学位论文 是水处理工艺中至关重要的环节【3 射。 1 4 1 强化混凝机理 水处理中的混凝现象比较复杂【3 9 , 4 0 。混凝剂种类不同、水质条件不同，混凝工作机 理也各不相同。d l v o 理论的提出【4 ，使胶体稳定性及在一定条件下的胶体凝聚的研究 取得了巨大进展。长期以来有许多水处理专家学者对混凝机理进行了大量的研究，混凝 机理和理论得到不断发展，混凝剂对水中胶体粒子的混凝作用主要为四种：压缩双电子 层、吸附电中和、吸附一架桥和网捕卷扫作用。以下对这四种基理作简要概述： 压缩双电子层：根据d l v o 理论，如果能使胶体颗粒的双电子层变薄，排斥能降到 相当小时，两胶体颗粒接近时，就可以由排斥力为主变成吸引力为主，胶体颗粒间就会 聚集。水中胶体颗粒通常带有负电荷，当加入含有高价态正电荷离子的电解质时，高价 态正离子通过静电引力进入到胶体颗粒表面，置换出原来的低价正离子。这样双电层仍 然保持电中性，但双电层厚度却变薄了。压缩双电子层机理可以很好地解释胶体颗粒在 加入一定量的高价反离子电解质后脱稳产生凝聚的现象，但却不能解释加入过量高价反 离子电解质引起胶体颗粒电性改变符号而重新稳定的现象，也解释不了与胶体颗粒带相 同电荷的聚合物或高分子有机物也有好的凝集效果的现象。 吸附一电中和理论【4 2 4 3 】：吸附电中和是指胶体颗粒表面吸附异号离子、异号胶体颗 粒或带异号电荷的高分子，从而中和了胶体颗粒本身所带部分电荷，减少了胶体颗粒间 的静电斥力，使胶体颗粒更易于聚沉。由此可知，胶体颗粒与异号离子的作用，首先是 吸附，然后才是电性中和。可以推知，胶体颗粒表面电荷不但可能被降为零，还可能带 上相反的电荷，即胶体颗粒反号，发生再稳现象。这一理论强调胶体颗粒与混凝剂水解 产物之间存在的化学作用即混凝剂可以水解生成某种离子化合物吸附在胶体颗粒表面并 且中和其负电荷，使胶体粒脱稳并进一步发生絮凝作用。 吸附架桥理论【4 4 1 ：吸附架桥作用是指分散体系中的胶体颗粒通过吸附有机或无机 高分子物质架桥连接，凝聚为大的聚集体而脱稳聚沉。吸附架桥可分为三种：一是胶体 颗粒与不带电荷的高分子物质发生吸附架桥作用；二是胶体颗粒与带异号电荷的高分子 物质发生吸附桥连，这还涉及到电中和作用机理；三是胶体颗粒与带同号电荷的高分子 物质发生桥连【4 5 删。 网捕卷扫作用理论：当采用金属盐( 铝盐或铁盐) 作混凝剂投量很大1 4 7 4 9 1 ，水的 山东建筑大学硕士学位论文 p h 值又较高的情况下，形成大量的具有三维立体结构的水合金属氯化物沉淀，当这些水 合金属氧化物体积收缩沉降时，会像多孔的网一样，将水中胶体颗粒和悬浮浊质颗粒捕 获卷扫下来，称卷扫或网捕作用。这种作用主要是一种机械作用，其混凝除浊效率不高， “水中胶体颗粒杂质的多少决定所需混凝剂量的大小，水中胶体颗粒杂质少时，所需混凝 剂多，水中胶体颗粒杂质多时，所需混凝剂反而较少 弱- s 2 1 混凝荆使微小的悬浮固体、 胶体颗粒脱稳，聚集形成较大的颗粒，具有大比表面积的多孔隙的絮凝体能吸附水中溶 解性有机物，提高了有机物的去除率【豁矧。 一般认为混凝过程是混凝剂水解产物对水中胶体进行压缩双电层、吸附电中和，使 其脱稳，从而形成细小的颗粒，然后絮凝为大而密实的矾花，并通过吸附架桥或网捕卷扫作 用使脱稳的胶体生成粒度较大的絮凝体，再通过沉淀与过滤进行分离去除。但是水孛有些 分子质量较小、溶解度较大的有机物( 主要是腐殖酸类中的富里酸等) ，在一般混凝条件 下去除率很低，主要原因是由于其具有良好的亲水性而不易被混凝剂的水解产物金 属氢氧化物所吸附，有机物不但使胶体表面电荷得到增加， 嚣且造成空闻位阻效应。但是， 如果通过改善混凝处理条件，如在低p h 、高混凝剂用量的强化混凝条件下形成大量的金 属氢氧化物，使混凝剂水解产物的形态得到改善且使其正电荷密度上升，同时低p h 条件会 影响有机物离解度和改变水中有梃物的存在形态。套机物质子化糕度得到提高，电荷密度 得到降低，进而使其溶解度及亲水性也得到降低，成为较易被吸附的形态。强化混凝去除有 机物的机理主要包括胶体状自然有机物( n o m ) 的电中和作用、腐殖酸和富里酸聚合体的 沉淀馋焉，以及吸附于金属氢氧化物表西上的共沉淀谁用。水中溶解性的有机物，主要依靠 后一种作用即被吸附于混凝剂的金属沉淀物上而得到去除。 1 4 2 混