巢湖含藻水高效凈化處理技術(shù)的研究

1、巢湖含藻水高效凈化處理技術(shù)的研究摘要：巢湖水源富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，藻類生長(zhǎng)旺盛，在對(duì)巢湖含藻水物征深化研究的根底上，采用高效組合處理技術(shù)，除藻、除嗅味及有機(jī)物，到達(dá)優(yōu)質(zhì)供水的目的。關(guān)鍵詞：含藻水高效組合處理除藻嗅味有機(jī)物巢湖水源位于合肥市東南方15公里，面積800平方公里，流域包括合肥市、巢湖市等7個(gè)市、縣，由于受到這些城市及其縣郊的工業(yè)、生活、農(nóng)田涇流等污廢水的污染，氮、磷、有機(jī)物含量高，富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，夏秋季藻類生長(zhǎng)繁殖旺盛，數(shù)量達(dá)2000104個(gè)/升，并伴有腥臭味，給供水凈化處理帶來(lái)一定難度。目前安徽省加大了對(duì)巢湖污染治理的力度，巢湖水質(zhì)得到改善。但隨著進(jìn)入21世紀(jì)，合肥市供水事業(yè)加快了改革開(kāi)展

2、的步伐，近年來(lái)我公司對(duì)巢湖微污染水源進(jìn)展了大量實(shí)驗(yàn)和研究，采用高效處理凈化工藝加強(qiáng)對(duì)含藻水的處理，嚴(yán)格按照?城市供水200年技術(shù)進(jìn)步開(kāi)展規(guī)劃?，向大型一類水司的標(biāo)準(zhǔn)努力，初步實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)供水。一、巢湖水源藻類概況：巢湖水源終年含藻，隨著季節(jié)變化，藻的種類和數(shù)量差異較大，藻量低于500104個(gè)/升時(shí)，對(duì)常規(guī)處理影響不大，到達(dá)1000104個(gè)/升，根據(jù)藻的種類不同對(duì)凈水效果的惡化程度不同。藻類的生長(zhǎng)繁殖受多種生態(tài)因子的影響：水的化學(xué)成分、氣候、水溫、水深、光照條件等，每年均有變化，但總體趙熱規(guī)律性較明顯，一般包括四個(gè)變化時(shí)期：1、低平衡期：上年11月至本年3月冬春季，白天日照時(shí)間短，水溫低，藻類的代

3、謝作用微弱，生長(zhǎng)、繁殖速度較慢，一些喜溫性的藻類失去活性沉入湖底，水中藻含量的50200104個(gè)/升，以硅藻占優(yōu)，也包括綠藻、藍(lán)藻等。2、生長(zhǎng)期：每年4、5月份春末，氣溫逐漸升高，巢湖水深平均3米左右，水溫分層不明顯，水溫也升高，藻類代謝強(qiáng)度成倍增加，湖水中、N、P等養(yǎng)分充足，藻類迅速生長(zhǎng)繁殖，并且水溫升高湖底底泥中有機(jī)物釋放溶出，促進(jìn)了沉積的藻類活性，在光照充足時(shí)，一些具偽空泡容積增大，上浮到水面進(jìn)展光合作用，夏初湖面上有時(shí)可見(jiàn)細(xì)條狀水華，藻量增加到10002000104個(gè)/升，藍(lán)藻占優(yōu)。3、高平衡期：6月至9、10月夏秋季，日照時(shí)間長(zhǎng)，水溫較高，光照強(qiáng)，合適喜溫性的藻類生長(zhǎng)繁殖，隨著藻類數(shù)

4、量的急劇增加，大量消耗水中、N、P等營(yíng)養(yǎng)物，尤其是、N利用量較高，水中氨氮含量大大降低，并利用2進(jìn)展光合作用，此時(shí)對(duì)氮要求較低并能固定空氣N2的藍(lán)藻大量生長(zhǎng)繁殖，使具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的藍(lán)藻占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，水中藻量2000104個(gè)/升以上。4、消亡期：大約在11月隨著進(jìn)入冬季，日照、水溫、光強(qiáng)相繼降低，藻類的代謝速度減慢，一些藻類死亡，一些藻類失去活性，還有一些具偽空泡、膠質(zhì)膜等構(gòu)造的藻類在溫度突然降低，溫差較大使上下水層產(chǎn)生交換被帶入下層，水壓力增大使這些構(gòu)造破碎，降低浮力沉入湖底等，水體中藻量由2000104個(gè)/升減少至300104個(gè)/升。以隱藻占優(yōu)，包括綠藻、硅藻其它藻類，在冬春季時(shí)到達(dá)低平衡期。

5、四個(gè)時(shí)期的時(shí)間劃分每年不盡一樣，主要與候、水質(zhì)有關(guān)，每個(gè)時(shí)期的藻量及種類也有變化，其中以高平衡期藻量危害最大，生長(zhǎng)期、消亡期次之，低平衡期幾乎沒(méi)有影響，含藻水處理主要針對(duì)高平衡期及生長(zhǎng)期、消亡期的特殊種類的藻。夏穩(wěn)定劑季藍(lán)藻瘋長(zhǎng)，優(yōu)勢(shì)種是微囊藻，其細(xì)胞群體由成百上千個(gè)單細(xì)胞聚集在一起，具有偽空泡白天在光合作用時(shí)放出氧氣使群體浮到表層，夜晚消耗氧氣或失掉空泡沉入下層，其單細(xì)胞個(gè)體很小，直徑在3-5，相對(duì)面積較大，容易上浮，且細(xì)胞內(nèi)含水量較高，比重接近于水，其它藻類也有這些特點(diǎn)。如很多綠藻，藍(lán)藻具有含水量很大的膠質(zhì)膜，可增加浮力，因此藻類的沉降性能很差。巢湖水源由于工業(yè)、生活、農(nóng)業(yè)污、廢水中N、P

6、、有機(jī)物污染較嚴(yán)重，富營(yíng)養(yǎng)化程度較高，夏、秋季水溫高，加速了底泥中有機(jī)物的釋放、溶解，以及藻類在生長(zhǎng)代謝分泌有機(jī)物、死亡分解產(chǎn)生有機(jī)物，巢湖水源經(jīng)色質(zhì)聯(lián)機(jī)檢測(cè)出54種有機(jī)物，主要是烷烴、酮類、酯類和苯環(huán)、雜環(huán)有機(jī)物，其中有些有機(jī)物產(chǎn)生不快的異嗅味。藻類利用2進(jìn)展光合作用，使水體PH升高至8.0以上，等等，含藻水的這些特點(diǎn)采用常規(guī)處理，去除藻、有機(jī)物、嗅味等產(chǎn)生較大難度。二、預(yù)處理工藝工程去除率%藻類有機(jī)物嗅味備注源水管道延伸3.0k到湖心3050%Dn降低20%降低級(jí)生物陶粒接觸氧化72%Dn降低28%嗅閥值降低62%彈性填料生物接觸氧化50%Dn降低15%降低級(jí)國(guó)家九五攻關(guān)課題預(yù)加氯氧化30

7、%/鹵代烴升高1020%復(fù)合高錳酸鹽氧化/有機(jī)物種類減少78%色譜峰面積減少89%降低-預(yù)加l2氧化50%有機(jī)物種類減少5070%色譜峰面積減少95%降低級(jí)改用新水源董鋪水庫(kù)90%Dn降低50%級(jí)3氧化/Dn降低15%嗅閥值降低80%表1可見(jiàn)，合肥市最終將改用董鋪水庫(kù)存新水源，巢湖水源取用湖心水作為備用水源，這兩項(xiàng)工藝對(duì)合肥市21世紀(jì)的城市經(jīng)濟(jì)建立開(kāi)展意義極為重大，在盛市政府及主管部門的支持下均得以實(shí)現(xiàn)。上述各方案各有其特點(diǎn)：生物氧化對(duì)水源的改善較徹底，但投資、運(yùn)行費(fèi)用高；l2氧化殺藻效果明顯，但預(yù)加氯氧化后，后序工藝中必須采用進(jìn)步堿度及粉末活性炭吸附降低鹵代烴含量，復(fù)合高錳酸鹽有利于水的穩(wěn)定

8、處理，發(fā)送后續(xù)凈化水質(zhì)的有機(jī)物指標(biāo)，但除藻效果不明顯。對(duì)含藻水采用l2氧化預(yù)處理殺藻，去除有機(jī)物、嗅味不失為有效的方法。1去除有機(jī)物、嗅味富營(yíng)養(yǎng)化水體中的有機(jī)物通常包括腐殖酸、黃腐酸、胡敏酸等腐殖質(zhì)及藻類代謝及其殘廢分解產(chǎn)生的有機(jī)氮、有機(jī)碳等有機(jī)物，這些有機(jī)物是致臭、致色物質(zhì)。l2氧化復(fù)原電勢(shì)1.57V，高于l2l.36V，氧化才能較強(qiáng)，能氧化有機(jī)物的苯環(huán)、雜環(huán)，生成有機(jī)酸等中間產(chǎn)物及2、H2、去除腐殖酸、嗅味。為了防止l2的毒副作用，我們采用低濃度氧化，投加純l20.060.1g/L，反響10in后，經(jīng)G-SD檢測(cè)，有機(jī)物種類減少5070%，色譜峰總面積降低70%，嗅味由-級(jí)降為-級(jí)。對(duì)有機(jī)

9、物及嗅味含量越高，去除率越高。剩余的嗅味及有機(jī)物在后續(xù)的混凝中段、沉淀池出口投加粉末活性炭完全去除。2殺滅藻類l2能將藻類細(xì)胞蛋白質(zhì)中頸基氧化成-S-S基，殺滅藻類。l2氧化預(yù)處理及單加聚合鋁除藻、除嗅味、除色結(jié)果如下：高藻期：源水藻含量4240104個(gè)/L，嗅味級(jí)，l2氧化預(yù)處理10in工程l2投量0.020.040.060.1藻104個(gè)/L42401762176813261216嗅味低藻期：源水藻含量705104個(gè)/L，嗅味級(jí)，l2氧化預(yù)處理10in，投加15g/L，聚合鋁混凝沉淀后的出水水質(zhì)：工程l2投量0.020.040.060.1聚合鋁g/L)1515151515藻104個(gè)/L306

10、76626138嗅味三、高效混凝：對(duì)含藻水我們進(jìn)展了聚合氧化鋁、硫酸亞鐵氯化液、聚合硫酸鐵、Fel3、硫酸亞鐵聚合鋁鐵等混凝劑和PA、HA、活化硅酸、骨膠等助凝劑的比照選型實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鋁鹽、鐵鹽混凝劑處理含藻水各由利弊，高分子聚合物助凝劑HA效果較好，并且投加一定量的石灰有助于對(duì)色度、有機(jī)物的去除，最后采用粉末活性炭完全除去有機(jī)物、嗅味。1、混凝劑的使用使用：含藻水藻類細(xì)胞外表帶負(fù)電，水體中的腐植酸的水化膜具有凝聚穩(wěn)定性，并在凝聚時(shí)與鐵形成多孔聚合體親水性較好，藻類的一些代謝產(chǎn)物多肽、糖酸等與金屬形成溶解的絡(luò)合物，因此鋁鹽、鐵鹽混凝劑與含藻水的電中和和壓縮雙電層作用減弱，需投加較高劑量的混凝劑增

11、加凝取才能，而鐵鹽形成的而鐵鹽形成的絡(luò)合物具有色度，含藻水經(jīng)過(guò)氧化預(yù)處理，破壞這些親水性有機(jī)物的穩(wěn)定性可改善絮凝。同時(shí)在凝聚反響時(shí)投加石灰，a2+使腐殖酸脫穩(wěn)，并產(chǎn)生鋁酸鈣吸附才能較強(qiáng)，經(jīng)絮凝沉淀去除。由此可見(jiàn)鋁鹽適用于經(jīng)氧化、進(jìn)步堿度對(duì)含藻水中有機(jī)物去除。巢湖源水藻含量4200104個(gè)/L，色度55度，經(jīng)0.1g/Ll2氧化10in，投加80g/L聚合鋁，15g/L石灰，色度去除率到達(dá)100%。一樣條件，石灰投量40g/L，鐵鹽色度去除率62%，而且沉淀后水體透明度較差。藻類細(xì)胞比重與水一樣，沉降性能較差，與混凝形成的含藻絮凝體沉速較慢，藻類細(xì)胞外表帶有負(fù)電荷，混凝劑對(duì)其脫穩(wěn)效果較差，絮體強(qiáng)

12、度低，在絮凝過(guò)程中受到水流剪力易脫落，并且高濃度、高劑量的混凝劑由于含藻水常缺乏足夠的黏土膠體作為混凝核心，容易造成重復(fù)脫穩(wěn)，絮體的密度低，構(gòu)造相對(duì)松散，這些均降低了混凝效果。相對(duì)而言，鐵鹽混凝絮體較大，沉速比鋁鹽快1倍。Fe(H)3溶度積為3.810-38,ALH3溶度積為1.910-33,鐵鹽的親水性質(zhì)差，凝聚速度快，絮體快速增長(zhǎng)，在一樣水力條件下，鐵鹽產(chǎn)生的合適水流剪力的絮體粒徑比鋁鹽大50%，并且鐵鹽的比重比鋁鹽大，根據(jù)顆粒徑向運(yùn)動(dòng)阻力不從心fD：fD=3dV2/8sr0式中：d-絮體阻力系數(shù)V-絮體徑向速度s-絮體顆粒密度r0-絮體粒徑由該式知單位質(zhì)量絮體徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)顆粒越大，受阻力越

13、小，徑向速度越快，顆粒小速度慢。因此，利用鋁鹽、鐵鹽凝聚速度的差異，采用兩種混凝劑組合投加，在異向及同向凝聚過(guò)程中，鐵鹽大顆粒絮體容易與鋁鹽小顆粒絮體發(fā)生碰撞，形成新的絮體更密實(shí)。2、分部加藥，強(qiáng)化混凝：我們發(fā)現(xiàn)，在不同時(shí)間分部投加，先加鋁鹽大大優(yōu)于先加鐵鹽的混凝效果，這個(gè)現(xiàn)象與含藻水有機(jī)物含量高有關(guān)，先加鐵鹽形成了溶解性鐵絡(luò)合物，減少了混凝核心的數(shù)量。先加鋁鹽絮凝后降低了有機(jī)物的含量，后加鐵鹽快速絮凝，間隔1-2分鐘，鋁鹽凝聚物作為鐵鹽凝聚核心，鐵鹽投加2分鐘后絮體迅速長(zhǎng)大，隨后，粒徑增大超過(guò)鋁鹽絮體，發(fā)生有效碰撞。鐵鹽絮體顆粒在26，鋁鹽絮體顆粒在13，鐵鹽比重比鋁鹽大，鐵鹽的沉降速度比鋁

14、鹽快得多。在鋁鹽、鐵鹽組合投加中，鐵鹽占比例越大，沉降速度越快，巢湖含藻水鋁鹽、鐵鹽在1:1至1：2之間，產(chǎn)生的絮體密實(shí)，顆粒較粗大，沉淀后，對(duì)藻、有機(jī)物的綜合去除率均為90%。鐵鹽大量消耗水中堿度，為了適應(yīng)鐵鹽絮體的快速增加及加強(qiáng)對(duì)有機(jī)物的去除，石灰在鐵鹽投加后1分鐘投加，與鐵鹽的比例為鐵：石灰1：0.6。使用FeS4時(shí)，在鋁鹽投加前需投加l2，最終控制反響池出口PH7.37.6,余氯0.40.6。為了進(jìn)一步增加絮體抗剪才能，加大絮體顆粒粒徑，進(jìn)步沉降速度，我們采用人工合成的有機(jī)高分子助凝劑HA-1二甲基二烯丙基季胺鹽類，分子量10萬(wàn)左右，利用其陽(yáng)離子線狀分子鏈對(duì)絮體微粒吸附架橋，增加絮體粘

15、體結(jié)力，產(chǎn)生的絮體粗大，不易破碎，沉降速度快。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，HA-1宜投加在混合絮凝時(shí)，在隨后的解聚過(guò)程中，分子鏈到達(dá)吸附飽和，一般需8-10in。將合絮凝時(shí)，在隨后的解聚過(guò)程中，分子鏈到達(dá)吸附飽和，一般需8-10in。將HA-1投加在水流強(qiáng)度為70S-1或稍高處，加速解聚，形成的絮體強(qiáng)度高粒徑大，沉降快。與混凝劑一齊投加效果最差，水流強(qiáng)度G過(guò)低，絮凝速度慢，絮體強(qiáng)度低，粒徑小，沉降速度慢。見(jiàn)表3表三1.聚合鋁投量30g/L,HA投量0.2g/l工程絮凝時(shí)間同時(shí)投加9in8in6in4.5in2.5in濁度NTU2.81.021.031.082.21.6工程間隔時(shí)間表三2.取合鋁投量30g/L

16、,氯化硫酸亞鐵投量20g/L0.5in1in1.5in濁度NTU3.82.51.51.4通過(guò)以上處理工藝，使藻類有機(jī)物根本去除，含藻水嗅味高時(shí)，l2氧化預(yù)處理后仍有段及以上嗅味時(shí)，在絮凝池中段投加粉末活性炭、除嗅味，并進(jìn)一步吸附去除其他有機(jī)物，與混凝相結(jié)合，使氯消毒副產(chǎn)物的前體有機(jī)物根本去除。常規(guī)處理工藝對(duì)嗅味去除見(jiàn)表4：工程水樣源水沉淀池出水濾后水嗅閾值1006740除嗅率%/3360粉末活性炭與常規(guī)工藝相結(jié)合除嗅見(jiàn)表5工程粉末炭投量g/L10203040嗅閾值1003020105除嗅率%/70809095四、微絮凝強(qiáng)化過(guò)濾藻類在濾床中吸附在濾料外表的抗剪強(qiáng)度低，澄清水中含藻的微小絮體在過(guò)濾時(shí)易破碎，單個(gè)細(xì)小細(xì)胞空透濾層，使濾池對(duì)藻的截留不夠徹底。在混凝沉淀后的澄清水中參加混凝劑，經(jīng)微絮凝進(jìn)入濾床中進(jìn)展濾床中進(jìn)展接觸絮凝，通過(guò)發(fā)送濾料的外表性能，強(qiáng)化濾料外表吸附才能，可以充分發(fā)揮截污才能強(qiáng)的煤砂雙層濾料和均粒濾料