V型滤池过滤机理的探讨.pdf

万方数据 第3 期 王彩娟等 V 型滤池过滤机理的探讨 5 7 2 投加助滤剂硫酸铝的试验 2 0 0 3 年6 月3 日一1 2 日 进行了在沉淀池集水槽内投加硫酸铝作为助 滤剂以改善滤池过滤效果的试验 通过试验观察 投加硫酸铝后 滤后水质略有提高 但效果并不明显 而 且滤池运行周期有缩短现象 因此建议在原水水质恶化 现有工艺无法满足处理要求时 采用投加助滤剂 的方法 3 改变滤池运行参数 试验 2 0 0 3 年7 月1 6 日 8 月1 3 日 我们对部分滤池的 冲洗时间及水头损失设定值 按典型V 型滤池设计参数 进行了调整 将试验滤池的 冲洗时间设定为气洗时间 1 m i n 气水洗时间7 m i n 水 洗时间4 m i n 使得该V 型 滤池的运行参数与德利满公 司设计的典型V 型滤池设 计参数相同 与其他不做调 整的滤池进行比较 调整后 的运行比较数据如表1 所示 表1 调整运行参数滤池 2 3 与不调整运行参数滤池 1 4 5 的比较序号 沉后水浊度 N T U 滤后水浊度 N T U 1 0 3 2 9O 2 7 6O 1 9 0O 2 0 40 2 4 0O 2 7 3 O 2 3 1O 2 9 8O 2 5 5O 3 1 2 O 2 3 7O 1 7 7 O 1 8 8O 2 0 7 0 2550 2 1 30 3 0 80 2 3 7 O 3 3 6O 2 3 4O 1 6 6O 1 8 0O 2 1 4 O 251 O 187 0 266 从表1中的数据可以看出 滤池冲洗时间改变对滤池的过滤效果没有影响 滤池原设定的冲洗时间和 冲洗强度参数可以保证较好的冲洗效果 使滤池能够冲洗干净 所以可以排除滤池冲洗对过滤效果的影响 4 对V 型滤池现有滤料的检测 2 0 0 3 年6 月1 8 日一2 4 日 对仙家寨水厂6 9 滤池不同地点分别 取样进行了筛分 发现两池除少部分细滤料因反冲洗冲走而减少 滤料粒径更趋于均匀 筛分结果表明 滤 料级配的微小差别不是影响滤池过滤效果的主要原因 2003年7月30日在仙家寨水厂lo 滤池东侧 靠 近反冲水进水端和靠近沉后水进水端滤料表层下20cm处分别采样测定含泥量 结果含泥量均较低 符合 规范要求的正常状态 说明滤池的反冲洗效果较好 滤料的含泥程度不是影响滤池过滤效果的主要原因 2 滤池的过滤机理 过滤不是机械筛滤作用的结果 主要是悬浮颗粒与滤料颗粒之间粘附作用的结果 水流中悬浮颗粒能 够粘附于滤料颗粒表面上 涉及两个问题 首先 被水流挟带的颗粒如何与滤料颗粒表面接近或接触 这就 涉及颗粒脱离水流流线而向滤料颗粒表面靠近的迁移机理 第二 当颗粒与滤粒表面接触或接近时 依靠 哪些力的作用使得他们粘附于滤粒表面上 这就涉及粘附机理 在过滤过程中 滤层孔隙中的水流一般属 于层流状态 被水流挟带的颗粒将随着水流流线运动 它之所以会脱离流线而与滤粒表面接近 完全是一 种物理一力学作用 一般认为由以下几种作用引起 拦截 沉淀 惯性 扩散和水动力等 粘附作用是一种物 理化学作用 当水中杂质颗粒迁移到滤料表面上 则在范德华引力和静电力相互作用下 以及某些化学键 和某些特殊的化学引力下 被粘附于滤料颗粒表面上 或者粘附在滤粒表面上原先粘附的颗粒上 此外 絮 凝颗粒的吸附架桥作用也会存在 粘附作用取决于滤料和水中颗粒的表面物理化学性质 若混凝剂投量过小 不能有效的降低 电位 在混凝过程中未脱稳的胶粒就要进入滤池 一方面胶粒 未有效碰撞变大 滤池截留不住这部分胶粒被穿透 增加了滤后水的浊度 另一方面未脱稳的胶粒由于表 面的带电性不能使滤料吸附 仍要穿透滤层增加滤后水浊度 2 因此未经脱稳的悬浮物颗粒 过滤效果很 差 3 仙家寨水厂V 型滤池维持沉后低浊水的原因分析 从上述的讨论及各种试验可以看出 由于水源有机污染的原因 常规净水工艺的混凝 过滤效果变差 0 9 7 6 4 6 4 5 o o 1 11 1 1 酣 万方数据 万方数据 V型滤池过滤机理的探讨V型滤池过滤机理的探讨 作者 王彩娟 王晓芳 作者单位 王彩娟 海尔集团公司 青岛 266010 王晓芳 青岛中法海润供水有限公司 青岛 266108 刊名 青岛建筑工程学院学报 英文刊名 JOURNAL OF QINGDAO INSTITUTE OF ARCHITECTURE AND ENGINEERING 年 卷 期 2004 25 3 引用次数 6次 参考文献 3条 参考文献 3条 1 聂梅生 水资源及给水处理 2001 2 王占生 刘文君 微污染源饮用水处理 1999 3 汪光焘 城市供水行业2000年技术进步发展规划 1993 相似文献 5条 相似文献 5条 1 学位论文 崔秀云 发酵生产1 3 丙二醇除菌除盐工艺 2008 随着发酵生产1 3 丙二醇研究的不断深入 1 3 丙二醇的分离纯化过程己成为重要的研究课题 本论文主要研究了1 3 丙二醇发酵液的除菌除有机酸 盐工艺 主要内容如下 通过无机絮凝剂 有机高分子絮凝剂及无机 有机高分子复合絮凝剂对1 3 丙二醇发酵液絮凝工艺的研究 实验结果表明 pH值 絮凝剂用量对絮凝效果影响较大 温度对絮凝效果影响较小 无机絮凝剂单独作用的絮凝效果均较好 最高絮凝率均在80 以上 AlCl3 6H2O和 Al2 SO4 3 18H2O絮凝性能相似 均在酸性条件下有较好的效果 CaCl2 H2O却在碱性条件下絮凝效果好 无机絮凝剂的缺点在于用量大 絮凝颗粒小 不利于常压过滤 聚丙烯酰胺中只有阳离子聚丙烯酰胺具有良好的絮凝效果 絮凝率均在75 以上 阴离子和非离子聚丙烯酰胺的絮凝率均在 50 以下 絮凝效果不明显 本实验采用的阳离子 阴离子和非离子聚丙烯酰胺的水解度都很小 均在10 以下 对絮凝效果影响不大 阳离子聚丙烯酰胺 的最佳絮凝工艺为 pH 7 8 絮凝剂浓度为0 06 0 08g L 温度为30 40 此时絮凝率可达到90 以上 絮凝体呈絮状 有粘壁现象 不利于过滤 无机 有机高分子复合实验表明 无机 有机絮凝剂的加入顺序对絮凝效果影响不明显 加入无机絮凝剂后 阳离子聚丙烯酰胺的絮凝率变化不大 但絮凝 颗粒变大成团 粘壁现象消失 沉降速度加快 非离子聚丙烯酰胺与无机絮凝剂复配后 絮凝效果明显提高 最高絮凝率达90 以上 絮凝颗粒较大 阴离子 聚丙烯酰胺与Al2 SO4 3 18H2O复配时絮凝效果仍不理想 与CaCl2 H2O复配后最高絮凝率也达到80 以上 但絮凝颗粒较小 通过克雷伯杆菌 有机高分子絮凝剂表面zeta电位测定和絮凝实验 初步研究了有机高分子絮凝剂的絮凝特性和絮凝机理 实验结果表明克雷伯菌的等电点大致为2 2 阳离 子聚丙烯酰胺表面的等电点约为8 0 非离子和阴离子聚丙烯酰胺表面均带有负电荷 在pH4 0 9 0范围内 单独阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂与菌体以电性 中和作用为主 显示良好的絮凝效果 加入无机电解质后 非离子聚丙烯酰胺絮凝效果变化最明显 絮凝过程是以电性中和为主 吸附架桥为辅 采 用732强酸性阳离子树脂除去1 3 丙二醇发酵液中Na Ca2 Mg2 等阳离子 通过静态交换实验 研究了732树脂对阳离子的静态交换实验 确定了树脂的 最佳交换度 阳离子吸附率达98 以上 通过动态法实验 确定了最佳流速为7 5mL min 阳离子吸附率可达99 选用强碱性阴离子树脂717和弱碱 性阴离子树脂 D345 D315 去除有机酸 通过静态交换实验 研究了D315树脂 717树脂和D345树脂分别对乳酸 乙酸进行静态交换实验 确定了D345碱性 阴离子树脂的吸附交换性能最好 通过动态法实验 确定了最佳流速为5 0mL min 交换后有机酸交换率达到98 1 3 丙二醇回收率为81 93 2 期刊论文 李冬梅 施周 金同轨 梅胜 李志生 LI Dong mei SHI Zhou JIN Tong gui MEI Sheng LI Zhi sheng 阳离子聚合物用于低温 低浊水处理及其絮凝形学特性 中国给水排水2006 22 z1 西安市曲江水厂低温 低浊水 T 10 C0 10 NTU 模拟试验中 投加阳离子型高分子聚合物 采用微絮凝 深床直接过滤技术 分形数学理论与图 像分析技术 研究滤料粒径 原水浊度 原水温度 药剂种类 聚合物分子质量及投加量 混合强度等对处理效果的影响 对不同药剂低温 低浊水的絮 凝形态学特性 絮体结构的分形特性及其作用机理进行分析 得出 当T 4 C0 4 NTU时 不宜单独采用Al2 SO4 3或PAC 当4 5 T 10 C0 10 NTU时 只投加Al2 SO4 3或PAC时 宜用细砂过滤 聚合物作絮凝剂宜用粗砂过滤 单独用聚合物作絮凝剂宜投加分子质量较低的弱阳性或低剂量较高分 子质量的强阳性聚合物 用作助凝剂宜投加强阳性或增加弱阳性聚合物剂量 且能显著减少主混凝剂用量 阳离子聚合物兼备电性中和与吸附架桥絮凝机 理 能形成粒径较大 吸附性能与过滤性能良好的网状絮体结构 且能显著减少污泥体积 污泥沉降与脱水效果好 但分维值低 3 学位论文 杨阿明 高效微生物絮凝剂TJ F1的开发及应用研究 2008 微生物絮凝剂 MBF 是由微生物产生的可使液体中不易沉降的固体悬浮颗粒 菌体细胞及胶体颗粒等凝聚沉淀的特殊高分子物质 具有高效 无毒 可生物降解等特点 近年来受到了广泛的关注 本研究采用稀释平板法和平板划线法从上海市多个污水处理厂的混合活性污泥中富集分离纯化出 112株菌 考察了它们的发酵离心上清液对高岭土悬液的絮凝活性 进行了MBF产生菌的初筛和复筛试验 筛选出一株能产生高效MBF的菌株TJ 1 所产 MBF命名为TJ F1 研究了培养时间 培养基初始pH 碳源 氮源 碳氮比 金属盐组成等因素对TJ 1产生MBF的影响 优化了培养条件 通过16S rDNA分 析 对TJ 1进行了菌种鉴定 用多种先进手段对TJ F1成分进行了表征分析 最后对TJ F1在污泥脱水和染料废水处理方面的实际应用性能进行了研究 菌种鉴定表明 该TJ 1菌株为奇异变形杆菌 Proteus mirabilis 这是首次发现产微生物絮凝剂性能良好的奇异变形杆菌 优化TJ 1产絮凝剂的 最佳培养条件为 葡萄糖10 g L 蛋白胨1 g L MgSO 0 3g L KHPO 2g L KHPO 5 g L pH值为7 TJ 1在最佳培养条件下所产 MBF对高岭土悬液的絮凝率达到93 菌株产絮凝剂过程分析表明 TJ 1产絮凝剂主要发生在微生物生长的静止期 红外扫描分析表明 TJ 1在优 化条件下所产的絮凝剂分子中含有O H N H C H C C和 COOH等功能基团 紫外扫描分析表明 TJ 1所产絮凝剂成分主要为多糖类物质 这与有机元素 分析仪测定的MBF中主要元素为碳和氢的结果相一致 试验表明 TJ 1所产的MBF对高岭土悬浊液的絮凝主要机理可能为吸附中和架桥作用 用TJ 1在最佳培养条件下所产MBF进行了污泥的沉降性能和过滤性能试验 沉降性能试验表明 沉降时间相同时 在研究的MBF投加量范围内 污泥的沉降速度 随着MBF用量的增大而加快 过滤性能试验表明 其最佳脱水条件为pH 6 5 1 w w 的CaCl投加量为4 v v MBF投加量为6 v v 在最佳脱 水条件下 MBF污泥脱水动力学方程为 C C 1 t 0 8736t 2 366 MBF与PAM PAC应用对比研究表明 MBF和PAM PAC混合使用比单独用PAM PAC的脱水效果好 MBF与PAM PAC联合使用试验表明 MBF可以和PAM PAC复合 减少PAM PAC投加量 从而减少环境污染 这具有重大的现实意义和应 用价值 TJ F1在染料废水处理中的实际应用性能表明 当pH值为12 0时 TJ F1对阳离子艳蓝染料废水具有良好的脱色效果 不同初始温度和不 同初始染料浓度条件下TJ F1对阳离子艳蓝RL的吸附动力学符合伪二级动力学方程 絮凝吸附主要作用可能是吸附架桥和电性中和 红外扫描分析表明 OH NH C C和 COOH是TJ F1吸附阳离子艳蓝染料RL的主要作用功能团 4 期刊论文 李冬梅 施周 金同轨 李炳 李志生 LI Dongmei SHI Zhou JIN Tonggui LI Bing LI Zhisheng 阳离子 型聚合物对低温低浊水的絮凝效果与形态学特性 环境科学学报2007 27 6 采用微絮凝 深床直接过滤工艺 以西安市曲江水厂低温低浊水质为原水 水温低于10 初始浊度低于10NTU 投加阳离子型聚合物 简称CP 作主混 凝剂或助凝剂 借助分形数学理论与图像分析技术 对滤料粒径 原水浊度 原水温度 药剂种类 聚合物分子量及投加量 混合强度等因素对处理效果 的影响进行了研究 分析探讨了不同药剂处理低温低浊水的作用机理 絮凝形态学特征以及絮体结构的分形特性 结果表明 当温度低于4 初始浊度 小于4NTU时 不宜单独采用Al2 SO4 3或PAC作为絮凝剂 当温度为4 10 初始浊度小于10NTU时 如果只投加Al2 SO4 3或PAC作为絮凝剂 宜用细砂滤料 过滤 低温低浊条件下 无机混凝剂形成的絮体粒径小 结构松散脆弱 有效质量密度低 沉速慢 但表征絮体分形特性的分维值较高 CP作絮凝剂能显 著改善低温低浊水的絮凝效果与过滤性能 但混合强度需增大 宜用粗砂滤料过滤 单独用CP作絮凝剂时 宜投加分子量较低的弱阳性聚合物或投加低剂 量较高分子量的强阳性聚合物 CP用作助凝剂时 能显著减少主混凝剂用量 但宜投加强阳性聚合物或增加弱阳性聚合物的剂量 CP兼备电性中和与吸附 架桥絮凝作用 能形成粒径较大 吸附性能与过滤性能良好的网状絮体构型 其有效质量密度高 产生的污泥量少 污泥沉降速度快 脱水效果好 但分维值 低 各种水处理药剂的处理效果为 Al2 SO4 3 或PAC CP CP PAC Al2 SO4 3 这种差别由絮体的形态学特性与构型特征各异引起 5 学位论文 谢敏 净水厂排泥水浓缩脱水特性及调质形态学研究 2007 净水厂排泥水若不经处理直接排放 不仅污染受纳水体 而且会造成水资源的大量浪费 本论文对净水厂排泥水处理的国内外发展概况进行了综述 讨论了排泥水的基本物理 化学特性及其相关参数的检测方法 对排泥水的沉淀性能影响因素以及物理和化学调质等进行了试验研究 率先将激光粒 度分析 PDA 扫描电镜 显微镜摄像和分形理论等运用到污泥调质的研究中 推导出包含分维在内的比阻形态学表达式 提出了改善污泥脱水性能的途 径 排泥水沉淀浓缩试验表明 无机絮凝剂对排泥水沉淀性能的改善非常有限 而高分子絮凝剂 如C PAM 1 能通过其长分子链的吸附架桥作用明 显提高排泥水的沉淀速度 随着C PAM 1投药量的增加 SVI值和浊度均下降 随着搅拌强度GT值的增大 浊度和SVI先减小后增大 当GT值在 85860 200r min 3min 左右时 排泥水可获得良好的沉淀性能 在5 35 温度范围内 C PAM 1能有效地改善排泥水的沉淀性能 当pH在2 10范围内 排泥水的沉淀性能随着pH值的升高而变差 根据实测得到的静态沉降曲线 结合固体通量理论和净水厂浓缩池运行的特点 讨论了迪克理论和 柯伊 克里维什理论在净水厂污泥重力浓缩池设计中的运用 提出了适合净水厂浓缩池的沉淀面积和深度的计算方法 在运用迪克理论时 考虑与不考 虑排泥固体通量 所得的总固体通量最小值分别为195kg m d 和49kg m d 差别很大 考虑到净水厂污泥浓缩池的实际工作情况 设计时 宜采用保守设计 即不考虑排泥固体通量的影响 运用柯伊 克里维什理论时 浓缩要达到的目标浓度的取值应根据脱水机械对进泥浓度的要求来确定 在所试的物理调质方法中 冰冻 解冻调节效果最显著 解冻污泥可以在不加压的情况下自然过滤 且含固率随冰冻温度的降低 时间的延长 泥量的减小而升高 影响冰冻 解冻调质的因素的作用大小依次为 冰冻时间 冰冻温度 所用泥量 微波和高温高压调质效果其次 微波能通过产生 热效应来破坏污泥结构 促进污泥脱水 仅辐射5min 污泥比阻较原污泥约下降了46 相同作用温度和时间下 污泥高压调质的效果明显比常压下好 在0 14MPa 120 下 加热5min 污泥比阻较原污泥约下降了33 超声波调质的初步研究表明 超声波对于净水厂污泥的脱水并没有促进作用 反 而使污泥比阻增加 超声波应用于净水厂污泥处理的可行性 运行参数的优化 或与其它处理工艺的合理组合等问题仍需进一步研究 本研究中 化学调质包括投加高分子絮凝剂 表面活性剂 石灰以及酸 碱调质 无机絮凝剂对污泥脱水性能的改善都非常有限 而有机高分子絮凝剂均能有效改 善污泥的脱水性能 分子量大小是决定调质效果的重要因素 投加药剂前后 污泥Zeta电位的变化很小 说明了高分子絮凝剂对污泥胶体颗粒的絮凝作 用机理主要是吸附架桥或网捕 卷扫 而不是电性中和 阳离子型表面活性剂CTAC和阴离子型表面活性剂SDS在单独调节以及与PAM共同作用时对污泥脱 水的影响研究表明 在50 200mg L的投加量下 无论单独作用 还是与PAM共同作用 CTAC均能使污泥比阻降低 而SDS则对污泥脱水有负面影响 当石灰的投加量达1000mg L 约占污泥干重的40 50 以上时 对污泥脱水有较明显的改善效果 由于石灰投加量需要较大 由此造成的污泥泥饼干重 增大 出水pH值偏高等问题限制了其广泛应用 在投加酸 碱调质中 随着pH值的降低 相应Zeta电位的电负性减小 污泥比阻下降 这可能是 因为H与污泥的结合改变了污泥的表面电荷性质 促进了污泥絮体间的进一步絮凝 降低了絮体对水的亲和力 因此 加酸有利于污泥脱水 而加碱 则有负面影响 本文对5种有应用 或潜在应用 前景的排泥水处理工艺 自然冰冻一解冻 人工冰冻 解冻 微波 投加PAM和酸处理 PAM进行了 经济分析和对比 以上工艺的单位排泥水投资均在0 1 0