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粉状活性炭在气浮工艺处理滇池水中的应用

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  粉状活性炭在气浮工艺处理滇池水中的应用

  摘要:粉状活性炭应用于气浮工芑中能发挥吸附和提供絮聚中心的协同作用,提髙工艺效率。该工艺对滇池水的色度、COD、BOD及藻类的去除率分别达到72%、57.2%、24%和97.6%。

  1、前言

  常规的水处理工艺不能去除水中的溶解性有机物,一般的水质深度净化采用活性炭柱吸附过滤,此法虽对去除水中色、味、部分溶解性有机物以及Fe、Hg、As、CN-、F-、ABS等有一定作用,但不能吸除THM及NH3-N等,更主要的是活性炭使用周期短,当净水量超过活性炭6480倍(体积比)时,活性炭就基本失去了净水效率,重新活化困难较大、成本高,且活化后净水效果差。本文在吸取大量单纯炭柱吸附工艺、活性炭—臭氧工艺以及生物活性炭工艺已取得经验的基础上,把粉状活性引入气浮工艺。实践证明:粉状活性炭在气浮工艺中起到了吸附和提供絮凝中心的协同作用,收到了单纯炭柱吸附或单纯气浮达不到的效果。

  2、实验部分

  2.1、滇池水水质情况

  滇池位于昆明市区下游,属长江水系。容量14亿立方米,水位常在2至3米内变化,正常水位在1889米至1890米。原水浊度在20至60度、色度在10至60度之间,pH为7.1-9.2,水质富营养化,总P高达0.36mg/l、藻类高达2.6万个/ml,加上湖底淤泥中含有大量的腐质植( Humic sub-stances),湖水带有一种不悦快的腥味,严重的水域发黑发臭,给净水工作带来很大困难。

  2.2、工艺流程

  在使用图1工艺时,控制条件如下:

图1 工艺流程总图

  ①原水加氯量控制在混合槽处检出限以下的最大量。

  ②混合槽处pH6.5-7.5。

  ③Al2(SO4)3溶液投加量视水质、水量而定,保证成矾效果最好。

  ④粉状活性炭投加量一般原水混浊度40度、色度30度时控制在5kg/千吨,水质变化略作改变。

  ⑤混合槽混合时间0.5-1分钟。

  ⑥滤池滤速15米/小时。

  载气浮升池设计参数:

  ①气浮反应时问3-10秒

  ②反应区向下流速V下=10毫米/秒

  ③载体颗粒上升流速V上=2.5毫米/秒

  ④载体颗粒水平流速V平=5.0毫米/秒

  ⑤至流时问T=30分钟

  ⑥有效空气用量0.2米3/分钟

  ⑦释放器正常工作时,容气罐气水平衡压力4.5-4.7kg/厘米2

  ⑧回流水量为出水量的5-10%

  原水进入吸水井后,加氯,在9公里长的管道中与原水充分接触,杀灭水中的细菌、大肋杆菌及大部分的各种病原菌,并且氧化分解部分高分子有机物及氧化一些还原性的物质,杀藻,同时还起到调整pH,促进下一步混凝的作用。

  原水到达净水厂后,在混合槽处投加混凝剂Al2(SO4)3溶液(婆梅度2度)和粉状活性炭,并充分混合。一些易挥发物通过瀑气槽挥发到空气中,活性炭吸附水中的杂质颗粒及大部分可溶性有机物(广普吸附剂,比表面积1000-1200平方米/克)。Al2(SO4)3则发生水解,形成吸附了杂质的活性炭颗粒,解稳了以其它杂质颗粒、藻类等为中心的桥链形絮状胶体Aln(OH)3n↓,工艺称做矾花。在矾花的形成过程中,由于静电的作用,部分溶解性的金属离子与Aln(OH)3n胶体作用发生“共沉淀”,部分杂质则被包裹在“共沉淀”里而被去除。

  在4.5kg/cm2压力下充分溶解了空气的压力溶气水通过安装在气浮池底的释放器放出来,在水中形成大量分散的微气泡。微气泡附着在矾花表面,把矾花托出水面,同时还增加了水中的溶解氧。通过气浮,藻类去除率达90%,活性炭去除95%,出水浊度5度以下,色度10度以下,无异色。

  气浮出水最后通过滤池过滤,进入清水池。在清水池里,为保证供水管网细菌、大肠杆菌不再滋生,把水中剩余氯含量调整到0.8-1.5mg/l。

  3、实验结果

  3.1、测试项目的确定

  我们采用(B5750-85《生活饮用水标准检验法》对两组水进行了全分析,并与相应的标准进行对比。另外,目前滇池水的污染,主要特征是富营养化和藻类疯长,故所选择的检测项目,应能反映工艺在去除污染物、除藻、降低水中有机物含量的程度。为此,确定了以下测试项目。

  ①混浊度、色度

  这两项指标最易测定,但也最能直观反映水质净化效率。浊度是指水体中除极粗易除的物质外,含有的不同大小、比重、形态的悬浮物质、胶体物质、浮游生物和微生物等杂质,浊度越低,水中化学有害物质及病毒等物质含量亦越少;色度是指溶解于水中的物质所造成的颜色,据测试,色度的70%-75%为胶体悬浮颗粒,颗粒大小在1-100nm,因此也是一个反映净化效率的较好指标;

  ②化学耗氧量(COD)

  有两种不同测定方法,一为铬法,另一为锰法,皆为以耗氧化剂的量来计算需氧量。铬法能氧化水中80%-100%的有机物,而锰法只能氧化60%,但测定方便、快速。我国现还未将CODMn列入饮用水标准,但地面水环境质量标准中有此项目。日本、德国、荷兰、瑞典等许多国家都已把该指标列入饮用水标准,一般限值为10mg/l。欧共体1986年饮用水标准规定,CODMn指导值为2mg/l,最大允许值(命令值)为10mg/l,为此,我们认为增设COD这个指标是必须的。

  ③总溶解性有机炭(DOC)

  该指标主要考查工艺去除水中污染物的效率。囯际供水协会(IAWR)曾将原水水质按DOC值分为四类:

  1 2 3 4

  <1.5 2.5-.5 4.5-6.0 >8.0

  实际无污染 中等污染 严重污染 极度污染

  不少欧洲国家如瑞士,对自来水测定其DOC浓度一般要求低于2mg/l,因此我们认为该项目的测定也是合适的。

  ④藻类

  藻类疯长是滇池的一大特征,由于藻类代谢产生的土味素( Geosmin)和2-甲基异冰片(2-methryeisoboreol即2-MIB)的臭气阈值较低(分别为10ng/l和5ng/l),所以藻类丛生的水域都有令人不快的腥臭味。我们的气浮工艺也正是针对滇池水高藻类、低浊度的特点设计的。

  3.2检测数据

两组水样全分析
特选项目分析
藻类去除分析

  4、结论

  粉状活性炭引入气浮工艺,发挥了吸附和提供絮凝中心的作用,对水中的大部分杂质均有一定去除作用。

  此工艺处理滇池原水,出水水质完全符合囯家饮用水卫生标准GB5749-85的要求。此工艺对去除水中富营养化成分尤其有效,统计表明,对滇池水的色度、COD、BOD及藻类的去除分别达到72%、57.2%、24%及97.6%,并且随着原水中杂质浓度的增加,去除率还有増大的趋势。

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