用硫酸铜及改变水的pH值去除水中藻类.doc

用硫酸铜及改变水的pH值去除水中藻类 郑州市自来水总公司白庙水厂以黄河水为水源，供水规模为36104 m3/d。黄河水经沉砂池、调蓄池两次自然沉淀后，正常情况下出水浊度降至2060 NTU，再经过混合、反应、沉淀、过滤等工序，最后将净化水送至城市管网。但自1993年入冬以来，由于黄河水流量减少，其稀释自净能力减弱，水质污染加重，水中富营养化趋势增大，造成大量藻类繁殖，再加上源水在调蓄池(容积为370104 m3/d)内停留710 d左右，又为藻类的繁殖提供了时间。经检测，水中藻类含量最高达46106个/L，其中绝大多数为硅藻，也有少量的蓝藻、绿藻等。在沉淀池上面漂浮大量浮渣，清水池上面也出现少量的泡沫，造成出厂水有明显的鱼腥味。虽然采取了沉淀前加氯、增大混凝剂用量、缩短滤池过滤周期等措施，使出厂水腥味有所降低，但难以从根本上消除，影响供水水质。结合我公司制水工艺特点，为冬季出现高藻水的处理寻找一种有效的办法，于1998年9月11月，进行了用硫酸铜及改变原水的pH值去除水中藻类的试验研究工作。 1试验内容观察硫酸铜去除水中藻类的效果及对水中生物的影响，找出抑制藻类生长的有效剂量。调整原水的pH值至6.57.5(未调整前原水的pH值平均为8.1)，通过改变藻类的生存环境观察抑制藻类繁殖的情况。观察去除藻类的硫酸铜有效剂量对水中生物的影响。2试验条件试验用水取自同一时间的黄河原水。试验用盛水器皿为四个约0.3 m3的水缸，每个缸内都有充氧器。试验用试剂：硫酸铜为分析纯，浓硫酸为工业硫酸。试验用鱼为鱼塘捞出的新鲜活鱼。试验在室外阳光照射下进行。3试验方法在四个缸内放入相同水质的原水，测定水温、pH值、藻类、NH3-N，探索藻类生长繁殖的条件。其中一池不加硫酸铜，另三池加入不同剂量的硫酸铜，放置13 d，测定藻类含量，观察去除情况，并测定铜离子残留量。其中一池不调pH值，另三池加酸调整pH值，放置13 d，测定藻类含量和pH值变化情况，观察抑藻情况。每个缸中加入硫酸铜后再加入活鱼数条，观察鱼类活动情况。每个缸内都用加氧机充氧，并用同样的原水数份，加入不同剂量的硫酸铜或调整不同的pH值(6.57.5)放置一段时间后测定藻类含量，观察二者对抑制水中藻类繁殖的结果，从而找出硫酸铜抑制藻类繁殖的有效剂量和抑制藻类繁殖的适宜pH值，同时观察有效剂量对水中生物(鱼类)的影响。4试验结果试验结果见表1和表2。 表1硫酸铜去除水中藻类的试验结果缸号1234试验条件硫酸铜投加量(mg/L)00.51.01.5充氧投加硫酸铜前藻类总数(个/L)1 421 010投加硫酸铜后藻类总数(个/L)4 641 966+94 374群299 991142 101142 101藻类去除率(%)799090硫酸铜投加量(mg/L)00.51.01.5充氧放入鱼类投加硫酸铜前藻类总数(个/L)1 105 230投加硫酸铜后藻类总数(个/L)3 094 644252 624284 202299 991藻类去除率(%)777473铜离子残留量(mg/L)0.050.050.070.12鱼类活动情况良好良好良好良好表2调整pH值抑制藻类的试验结果缸号1234试验条件调整前pH值8.108.108.108.10充氧调整后pH值未调pH7.307.567.50调整pH值前藻类总数(个/L)1 657 845调整pH值后藻类总数(个/L)1 757 872710 505931 551805 239藻类去除率(%)574451调整前pH值8.158.158.158.15充氧放入鱼类调整后pH值未调pH6.786.927.09调整pH值前藻类总数(个/L)1 563 111调整pH值后藻类总数(个/L)1 894 680+15 789群1 199 964+15 789群1 278 9091 231 542藻类去除率(%)231821鱼类活动情况良好良好良好良好5结论 在两个月的时间中经多次反复试验，得出以下结论：在水体中投加硫酸铜抑藻的有效剂量为0.51.0 mg/L，其对水中藻类去除率可达70%90%。当水体中硫酸铜的投加量为0.51.5 mg/L时，其铜离子残留量最大为0.16 mg/L，该值远远低于国家饮用水卫生标准中铜离子的允许值1.0 mg/L。调整原水的pH值至7.0左右，改变藻类的生存环境，也可以抑制藻类的繁殖，其对藻类的去除率可达18%57%。当硫酸铜的投加量为0.51.5 mg/L时，鱼类活动情况良好。试验结果于1999年1月用于白庙水厂的生产实际，其效果与试验结论完全一致。该试验为高藻水的处理找到了一种有效途径。6建议藻类问题是困扰供水水质的一大难题，通过试验和生产实际应用，采用硫酸铜及改变水的pH值可以达到去除水中藻类，降低甚至消除水腥味的效果。在今后的生产应用中应着手以下工作：投加硫酸铜和调节pH值同步进行。藻类的生活环境和水中的pH值有密切的关系，pH值越低，藻类的繁殖越慢。虽然在试验中调节pH值的效果并不明显，但和硫酸铜同步使用，估计其效果比单独投加硫酸铜要好。严格控制残余铜对水质的影响，在试验中测定水中铜离子的含量并不高，但随着长期的蓄集，就有可能形成铜污染。因此，要通过及时清理淤泥、定时监测等来控制铜污染的产生。掌握好硫酸铜的投加时机和投加量。应作好水质的监测，控制投加的时间和投加量，做到适时和适量地投加，保证去除效果。硫酸铜并不是对所有的藻类都有显著的抑制效果，需要进一步研究硫酸铜对不同藻类的抑制作用。用膜泥两段好氧工艺对表曝进行改造 岳阳石油化工总厂于1981年建成一套表面曝气污水处理装置，设计处理水量422m3/h，原水CODcr1100mgL，出水 CODcr200mgL，停留时间为28h。随着环境保护要求的提高，政府环保部门将表曝污水处理装置出水CODcr标准由原来的200mgL提高到150mgL，并作为2000年环保达标排放考核指标，表曝装置的能力和出水质量已不能满足要求。 1 表曝装置运行中存在的问题 该装置采用典型的分建式表面曝气活性污泥工艺，CODcr去除率一直保持在83以上。随着污水性质的变化和排放标准的提高，表曝装置工艺和运行中存在的问题愈加明显。1.1 不耐高负荷冲击随着污水的可生化性愈来愈差和排放标准的提高，表曝装置的进水CODcr只能控制在800mgL左右，这样需要大量的处理后污水或自来水稀释，而大量的处理后污水稀释，使处理系统内污泥环境变差，或是消耗大量的自来水。系统抗冲击能力变差，尤其是在污水的可生化性较低时，冲击影响更为严重。1.2 污水的停留时间不够污水在池内停留时间（含稀释水）为15h，当污水中难以被微生物降解的芳香烃和长链烷烃浓度增高时，由于污水的可生化性下降而导致CODcr去除率相应降低。1.3 池内污水充氧不足由于表面曝气是采用叶轮曝气方式，使二段好氧池不断更新液面和产生水跃获得相对动态的气液接触界面，气液接触界面的多少，仅仅与曝气池水体表面相关，增大气液接触界面的手段只能是加快水体表面的液面更新与产生更强的水跃。但由于表面曝气气液接触界面的形成，无论如何也摆脱不了水体表面这样一个很窄小的范围，因此，曝气量难以调控，池内溶解氧不足。同时，表曝机叶轮工况难以判断，耗电量大，机械设备多，维修量大。1.4 池内污泥与污水混合不均匀由于表曝池内留有死角和进水进泥不均匀，造成池内泥水混合不均匀，处理效果变差，严重时部分沉积在池底的污泥发生厌氧分解，污泥变黑上浮。1.5 匀质池的调节容积小对于水质变化大，成份十分复杂的石油化工及炼油混合高浓度有机污水，其匀质池一般应设置不小于24h的调节容积。目前的匀质池，其总有效调节容积仅为9600m3，停留时间为11h，而且由于分两组采用“一进一出”的方式分别向氧化沟、AO和表曝3套装置供水，实际有效调节时间仅为56h，远不足以平抑其水质波动。 2 表曝改OO工艺设计 2.1 岳化总厂J业污水来源及现状岳化总厂工业污水污染物主要是有机物，各生产装置所排污水分为2大类：石油化工装置所排污水，烯烃厂所排炼油污水。CODcr平均值在15002000mgL；单项毒物严重超标；污水中可生化需氧量与生化需氧量的比值为0.40.6。2.2 工艺设计参数及流程2.2.1 主要设计参数 进水CODcr1000mgL；处理水量Q422m3h；总容积负荷：0.41kgBOD5（m3.d）；出水水质：CODcr140mgL；BOD530mgL；SS70mgL；Oil10mgL。停留时间：预处理段5h，活性污泥好氧段28h。2.2.2 工艺流程工艺流程见图1。 污水通过计量后进入匀质池，经匀质池均匀混合进入预处理池，N、P营养盐由投药间导入预处理池进水混合槽，污水充分混合后进人预处理池，预处理池出水在进水进泥总渠与回流污泥混合并进入二段好氧池前端。处理后的污水混合液自流至沉淀池，沉淀池上清液外排，下层污泥大部分回流至二段好氧池，少量剩余污泥通过泥泵排往堆渣场。2.3 主要设施及特点2.3.1 匀质池匀质池在改造时利用原有池子，在池底部加装了下弯式环路穿孔曝气装置和散流曝气器。改自然混合为强制搅拌混合。改造后匆质池的优点为：气量调节灵活，可根据需要调节混合强度，并起到了预曝气的作用。2.3.2 预处理池预处理池为新设计构筑物22.7m40.95m5m，预处理池采用生物膜法，池内装有下弯式环路穿孔曝气装置和1650m3组合填料，填料负荷为1.1kgBOD5（m3.d），DO2.0mgL。生物膜法中的曝气，从理论上分析，应该是越均匀越好。曝气气泡分布有一个点均匀、线均匀、面均匀的区别。通常的曝气器因受服务面积的影响，只能形成束状均匀，或一条线均匀。而下弯式环形穿孔管曝气装置则可根据不同的气量，进行不同的干管和支管的组合、配套、布管，由于解决了内堵塞问题，开孔可小至3mm以下，密点阵曝气，相比较可以在更深水位形成均匀曝气面，从而提高整池曝气均匀性。组合填料由软性纤维束、高分子聚合塑料环片。支撑套管、中心绳组成。软性纤维束用独特的穿孔固定方式均匀的分布在塑料环片的周边，丝束不会脱落，同时避免了填料中心结团的现象，改善了中心供氧，塑料环片中间雪花状、针刺状结构，又起到了良好的布水、布气作用，使该填料具有传质效果好，氧利用率高，耐冲击，处理稳定等优点。下弯式环路穿孔曝气装置和填料特别是弹性填料配合使用，可以连续不断地使气水混合流体受到剧烈的碰撞和切割作用，把大气泡切割成小气泡，从而大大地加速了氧的转移效率，提高了氧的利用率。预处理池是一个集吸附、生物絮凝、生物降解、沉淀等多功能的综合反应器。污水进人反应器后，经过充氧的污水以一定的速度流经填料，使填料上的生物膜与污水充分接触，从而使污水得到“粗处理”1。预处理池采用下弯式环路穿孔曝气装置和组合填料配合使用具有如下优点：污泥活性高（泥龄低），BOD5负荷高，MLSS量大，相对来说处理效率高，耐高负荷冲击，剩余污泥少；能够克服污泥膨胀问题，由于丝状菌存在，能够提高有机物的分解能力；传质条件好，处理时间短；充氧效率高，有机物的氧化速度相对提高。2.3.3 二段好氧池利用原有南北两组表曝池共24格11m11m5m（单格），负荷0.2kgBOD5（kgMLSS.d），DO2.0mgL。拆除表曝机，分格进水进泥方式改为分组前端进水进泥，后端出水方式，加装HS旋混曝气器，形成推流式曝气工艺。HS-旋混曝气器具有大孔双向旋流，局部强化旋混，动能相互作用，球罩阻挡散流等综合作用，使气相在液相中获得了很大的旋转扩散，产生丰富的气液接触界面，从而达到稳定的细小气泡曝气运行效果，较好地克服了微孔曝气设备的不足，是一种较为理想的曝气设备。鼓风曝气采用3台RF300型罗茨风机供风，单机风量133m3min，升压49.0kPa，2用1备。 3 系统启动和运转 表曝装置改造工程于2000年8月动工，12月启动运行，其运行效果良好，各项经济技术指标达到了设计要求。3.1 接种闷曝从2000年12月4日开始配水，分别向预处理池、二段好氧池输人污水和自来水，预处理池配水CODcr为656mgL；二段好氧池配水CODcr为644mgL。通过污泥泵将AO装置污泥连续输入预处理池和二段好氧池，在此期间，通过两池放空阀及污泥泵形成两池自身循环。同时启动鼓风系统和投药系统，为池内污泥快速增长提供充足的溶解氧和营养盐。污泥浓度上升至0.91.5gL，二段好氧池污泥状况较好。3.2 动态培养从2000年12月10日起，开始连续向预处理池进原水，进水流量控制在100200m3h，进水CODcr控制在 600800mgL，连续向预处理池和二段好氧池输人接种污泥，进行连续进水动态培养污泥。污泥浓度虽然在 12月 11日有所下降，但整体上升趋势不变，至12月17日，污泥浓度达到2.1gL，同时，装置出水 CODcr稳定在100mgL以上，CODcr。去除率稳定在85以上，表明污泥培养基本成熟。3.3 污泥驯化污泥从AO装置接种而来，由于设计负荷及进出水CODcr、充氧、池型不一致，必须对污泥进行驯化。从2000年12月17日起逐渐加大了预处理池进水流量，提高混合水CODcr。总容积负荷从0.20kgBOD5（m3.d）提高至0.33kgBOD5（mg.d），已达到设计总容积负荷的80，污泥浓度稳步上升，CODcr去除率达80，CODcr合格率达100，至此，污泥培养驯化完成。3.4 运行效果在稳定运行期间，原水CODcr浓度平均为782.5mgL，最高1980.6mgL，最低 325.8mgL，平均出水 CODcr为90.1mgL，平均每天处理污水9650m3。从装置实际运行情况看，进水CODcr浓度提高，出水CODcr浓度和CODcr去除率随之上升