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南水北调水源与当地水源混合原水的强化絮凝共聚气浮处理工艺
更新时间:2016-12-01 来源:《净水技术》 作者:李佳宁,李梅,王萌萌,张克峰,王永磊

摘要:该文针对南水北调东线工程即将通水现状及通水后水厂工艺运行参数不确定的问题,开展南水北调水与黄河水掺混条件下净水工艺运行研究,确定掺混前后混凝效果,并考察共聚气浮工艺对掺混水的净化效能。自主设计强化絮凝共聚气浮工艺,处理原水为南水北调水与黄河水1∶ 1掺混水,研究工艺净水效能。并运用响应曲面设计方法(response sufacemethodology,RSM)对工艺的运行工况进行分析,得到最优运行工况。研究表明,共聚气浮工艺中3 个影响因素对浊度去除率影响显著程度为:投药量> 二级絮凝时间> 溶气水回流比;对耗氧量CODMn、UV254 去除率影响显著程度为:投药量> 溶气水回流比> 二级絮凝时间。在投药量为6 mg/ L、絮凝时间为6 min、回流比为15% 的运行条件下,强化絮凝共聚气浮对南水北调水与黄河水1∶ 1掺混水的处理效果最优。对浊度、耗氧量CODMn、UV254 平均去除率分别为96. 36% 、45. 21% 、69. 42% 。建立的响应面模型拟合度较好,实际试验值与模型预测值误差小,所建模型可用于实际预测。

南水北调引江水达到受水区后,与当地水库水源掺混,作为饮用水源供水,掺混后水库水源仍存在潜在的富营养化,因此水质问题为南水北调工程普遍关注。针对南水北调引江水与现有引黄水源掺混后的混合水源潜在的溶解性有机物、浊度等特征污染物的水质净化问题,研究利用强化絮凝共聚气浮工艺技术,解决南水北调山东受水区低浊、高有机物水质特性下的高效除浊、除有机物问题,探讨提出适宜的共聚气浮运行参数(如溶气压力、回流比、絮凝时间、投药量等)。

气浮法是一种高效、快速的固液分离技术,通过某种方式在水中形成高度分散的微小气泡,黏附废水中疏水基的固体或液体颗粒,形成表观密度小于水的絮体,在浮力的作用下,上浮至水面[1]。絮凝气浮工艺已经在给水和废水处理、选矿、造纸及湿法冶金中得到广泛应用[2 4]。微气泡与絮体的黏附是气浮净水工艺的核心,因此形成稳定而有效的气泡絮体至关重要[5]。在传统气浮工艺中微气泡并不参与颗粒混凝过程,微气泡与颗粒接触时间短,絮凝过程较长,且不能充分发挥微气泡与絮体的共聚作用,微气泡与絮体的黏附效率不高,微气泡有效利用率低[6]。与传统气浮净水工艺原水经混凝预处理之后再通入微气泡进行碰撞黏附不同,共聚气浮中微气泡直接参与絮体混凝过程,微气泡和絮粒共聚

并大,这一过程被称为“共聚”作用[7]。共聚作用产生的絮体气泡夹在絮粒中间,既充分发挥了气泡的凝聚作用,又牢固地把气泡黏附在絮粒上,从而使带气絮粒在上浮过程中稳定,形成的浮渣也不易下沉[8],充分发挥共聚作用,能简化气浮净水工艺的同时,还可以减少混凝剂的用量[9]。费庆志等[10]设计了共凝聚气浮反应器的试验装置,并进行洗衣废水处理试验,试验显示COD 的去除率在80% 左右,SS 去除率达到了90% 以上。谢昌武[11]研究了强化共聚气浮—纳滤集成工艺对水体中腐植酸有机物的去除效果,建立了气浮过程的分形动力学模型。目前共聚气浮还未广泛应用于给水处理。

试验研究中常采用的正交设计法只能处理离散的水平值,在实际应用中局限性较大,而响应面法是用多元回归拟合方程,拟合多个因子与响应值之间的关系,估算回归方程的系数,通过对方程求极值或目标值的方式达到工艺或参数优化的目的[12]。因此,试验利用响应曲面设计方法(response sufacemethodology,RSM)对工艺运行参数进行分析。

本试验结合南水北调水与黄河水水质特性,对其进行1∶ 1掺混。设计强化絮凝共聚气浮试验装置,研究该工艺处理掺混水的运行参数及净水效能。

版权、出处:《净水技术》

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