高锰酸钾预氧化强化混凝工艺对高藻水的处理

塑查垫查!Q!!!!兰!三!!!鱼二!!!望——————里坐型堂堂竺塑生堡堂

高锰酸钾预氧化强化混凝工艺对高藻水的处理

岳兵,,颜勇-,谢美萍1,李亮2,林涛2

(1.扬州自来水有限责任公司,江苏扬州225000;2.河海大学环境学院,江苏南京210098)

摘要该文考察了高锰酸钾预氧化对高藻水源水中污染物的去除效果,结果表明高锰酸钾预氧化一混凝沉淀工艺对高藻水中污染物的去除效果比单独混凝沉淀工艺更好。高锰酸钾预氧化工艺的优化结果表明当高锰酸钾最优投加量为1・OL、混凝剂聚合氯化铝投加量为30

83.57%、87.89%、100%、44.3%、45.45%和64.4%。

mg/

mg/L时,该组合工艺对藻类、藻毒素、嗅味、uV孙DOC及三卤‘尸烷生成势的去除率分别为

微囊藻毒素

高藻水

关键字藻类高锰酸钾中图分类号:TU991

聚合氯化铝(PAc)文献标识码:A

文章编号:1009—0177(2013)02-0016-05

Treatment

forRaw

ofEnhancedCoagulationProcessofPotassiumPermanganatePre。_Oxidation

Water、祝thHigh—Algae

Meipin91,Li

Lian92,LinTa02

225000,Chino;

YueBin91,YanYon91,Xie

口.Yangzhou脚Water

2.College

GeneralCompany,Yangzhou

ofEnvironment,HohaiUniversity,Nanjing

210098,China)

Abstract

TheremovaleffectofKMn04pre-—oxidationforwaterwithhigh-algaewasinvestigatedinthispaper.Theresultsshow

Oil

theremovaleffectofKMnO,pre..oxidation/coagulation——sedimentationprocess

pollutantinwaterwithhigh——algaeisbetterthanthat

ofcoagulation—sedimentationprocess.TheresultsofoptimizationofKMn04pre-oxidationshowwhenKMn04dosageis1.0mg/Landpolyaluminum

tion

chloride(PAC)dosage

potassium

is30

mn

theremovalrateof

algae,microcystin,odor,UV‰DOC

andtrihalomethaneforma-

potential

ate

83.57%,87.89%,100%,44.3%,45.45%and

permanganate

64.4%,respectively.

microcystin(MC)

rawwater

Keywordshigh—algae

algae

polyaluminumchloride(PAC)

with

水源地原水中的藻类问题【11普遍存在于世界各国的水处理实践中,原水中的藻类会影响混凝和沉淀效果嘲、增加混凝剂投加量、堵塞滤池、缩短过滤周期。研究表明藻类及其代谢产物不仅是水中有机物的重要来源,还是氯化消毒副产物前驱物和主要的致臭物质㈣。目前在众多的除藻方法中,预氯化技术虽然较为经济,但难以避免产生DBPs[毛a。近年来,高锰酸钾(PP)在去除水中微量有机污染物【s】、控制氯化消毒副产物及强化混凝等方面取得了重要进展,PP具有强氧化性,可在饮用水净化工艺中用作除藻剂。本试验以PP预氧化技术为研究对象,考查其对高藻水的去除效果,为水厂实际生产提供理论依据及技术指导。

【收稿日期1

2012-03—04

1试验材料与方法

1.1原水水质

以扬州万福闸水源地闭闸期的原水水质为试验水样。试验期间主要水质指标如表1所示。依据《地表水环境质量标准》(GB3838--2002)可知该水质

介于Ⅲ类和Ⅳ类之间,属于微污染水。

表1原水水质

Tab.1

Quality

ofRawWater

项目pH德篇名0Ⅳ。。筹M嚣一,

检测值8.22±q).16

22生4

12.1±3.8

3.6l:t-O.47

0.173:-0.035

4930+200

【基金项目1国家水专项(2011ZX07410-001)

【作者简介1岳兵(1969一),男,工程师,研究方向为饮用水处理理论与

技术。电话:0541—82980001;

E-mail:809267706@qq.com。

1.2试验内容

静态试验在六联混凝搅拌器上进行,向1L水样中投加PP并低速搅拌(转速为60r/min),模拟水流在输水管中流动。充分考虑原水的实际输送时间,

一16—

万方数据

净水技术

WATERPURIFICATION

TECHNOLOGY

V01.32,No.2,2013

A。ril25th.2013

低速搅拌时间确定为80min。随后投加PAC,模拟混凝沉淀过程:模拟快速混合阶段,高速搅拌30s

(转速为200r/min);模拟絮凝初期,中速搅拌10

min(转速为60r/min);模拟絮凝中后期,低速搅拌15min(转速为30r/min)。然后静止沉淀20min,在水面下1ClTI处抽取上清液并测定其浊度、DOC、

uV卧藻类及藻毒素等含量,其中测DOC以及uv翻

的水样须先过0.451uLm的微滤膜过滤。

1.3检测项目与方法

pH由pH计测定;浊度由Hach2100N浊度仪测定;uV瑚由wFZ—UV2600型紫外可见分光光度计测定;DOC由TOC—VCPH型总有机碳分析仪测定;氨氮由纳氏试剂光度法测定;藻类计数由哈希多功能参数仪测定;胞外藻毒素161由高效液相色谱测定。

2试验结果与讨论

2.1高锰酸钾对混凝除藻的强化效果

藻类是高藻水中的主要污染物,因此可以藻类的去除效果作为评价PP预氧化强化混凝的主要指标。由图1可知以PAC为混凝剂进行混凝,随PAC投加量的增加混凝除藻效果提高。当PAC投加量从

10

mg/L增至40mg/L时,沉后水中藻类从3

768

万个几降到2596万个几,而进一步增加混凝剂的

投加量,藻含量降低幅度较小。根据试验结果确定PAC的适宜投加量为30mg/L。有研究191显示藻浓度高时,需要消耗更多的混凝剂才能使胶体脱稳,达到除藻效果。投加混凝剂后可降低藻的电荷量,使藻体易吸附于絮凝体表面而沉降,在混凝剂投加初期,对藻体电荷的改变效应明显,藻数量降低明显;当混凝剂投加量较大时,混凝剂的增加对藻类表面电荷的影响较小,因而对除藻结果影响也较小。同时,由于藻类个体微小,藻细胞外的黏性分泌物能与混凝剂形成配合、络合物胶体而不利于脱稳,所形成的矾花较轻【101,不易沉淀。因此单独使用混凝剂难以达到理想去除效果。图1表明在投JJn0.5mg/L

PP预氧化后,再投加10

mg/L

PAC时即可将沉后

水中藻含量降低到2355万个/L;随着PP及PAC投加量的增加,沉后水中藻含量逐渐降低。由此可见PP的强氧化性可使藻体灭活,易于形成絮凝体而沉降,能大幅度改善混凝工艺的除藻效果。试验又发现在PP氧化60min后,水样中会出现较大的矾花,实际取水口到净水厂的输水时间有80min,这为Pp预氧化技术提供了较好的实施条件。

万方数据

45004000

,■姗<-

k咖≮删铷籁称咖麟*

姗嵋

啪姗

lO

20

30

40

PAC/(nag・L-‘)

图1

高锰酸钾强化混凝除藻效果

Fig.1

RemovalEffectofAlgaewithPotassiumPermanganateEnhanced

Coagulation

2。2高锰酸钾预处理对藻毒素的强化去除效

试验期间高藻水中藻类的优势种群为蓝藻,部分藻细胞破裂后会释放出藻毒素,对水质安全产生影II晦J[1u21。由图2可知小试试验中原水藻毒素浓度为1.8“g/L,常规混凝工艺对溶解性藻毒素的去除效果非常有限。当PAC投加量超过30mg/L时,藻毒

素的去除率也仅维持在18.94%左右。有研究【13壤明

强化混凝可提高对小分子有机物的去除。原水经PP预氧化后,沉后水中藻毒素含量降低,投加1.0ms/LPP、10mg/LPAC时,藻毒素的去除率可达85.5%。但随着PP投加量的增加,原水藻毒素的去除率趋于平缓。分析认为PP预氧化对藻类的去除分两个方面。一方面PP预氧化起到了强化混凝的作用,可提高对藻细胞和藻毒素的去除效果;另一方面PP投加后会与藻类优先接触,破坏藻类细胞结构,并可能释放藻毒素。当PP投加量低时,主要起到强化混凝的作用,而对藻类细胞破坏较小,藻毒素释放低;当PP投加量过高时,会加强对藻细胞结构的破

—1.6

望1.2

鬻018

辚O.4

PAC

05

m以PP+PhC1.0mg/LPP+PAC15ms/LPP+PAC

图2高锰酸钾预氧化强化去除藻毒素效果

Fig.2

RemovalEffectof

Microcystin讲tllPotassiumPermanganate

Pre-OxidatiOil

—17一

岳兵,颜勇,谢美萍,等.高锰酸钾预氧化强化混凝工艺对高藻水的处理

坏,使藻细胞内一些分泌物泄露出来,并可能释放藻毒素。因此,PP投加量不宜过大。

V01.32,No.2,2013

2.3高锰酸钾对藻类引发嗅昧的强化去除作

藻类对水体的最显著影响之一是使水体产生异臭。图3为投加PP后,沉后水嗅味的去除结果。原水嗅味为4级,采用常规PAC混凝处理后,沉后水嗅味降至3级。经0.5

mg/L

一._一\u43

0.8

0.6’

\晶

0.4言

0.2

PP预处理后,沉后水

mg/L

嗅味强度可降为1级;投加超过1PP预处理,

OO

则沉后水嗅味强度可近乎降为0。其原因【14】为PP预氧化利用不同价态锰元素的强氧化性破坏这些嗅味物质,从而降低沉后水中的嗅味;反应产物新生态二氧化锰具有巨大比表面积,对某些嗅味物质有很强的吸附能力,从而降低沉后水嗅味。

Fig.4

原水PAC0.5ms/LPP+PAC

1ms/LPP+PAC

1.5ms/LPP+PAC

图4高锰酸钾预氧化强化去除有机物效果

Permanganate

RemovalEffectofOrganicswithPotassium

Pre—Oxidation

间,水中DOC的去除率(32.1%~50.0%)远高于单独投加PAC的传统工艺的去除率(17.7%)。

2.5高锰酸钾预处理对消毒副产物生成潜能的去除效果

研究证明三卤甲烷是致癌物1151,也是氯化消毒副产物的主要组成部分,藻类及其分泌物是消毒副产物前体物的重要来源【161。Graham等(171报道水中藻类及其分泌物可生成高浓度的三卤甲烷。在原水中藻类浓度为4930万个/L时,三卤甲烷前体物的测

原水PAC

定结果如图5、图6所示。

0.5

mg/I。P11+PAC

mg/l,PP+PA

图3高锰酸钾强化嗅味去除效果

Fig.3

RemovalEffectofOdorwithPotassiumPermanganate

由图5可知原水中三卤甲烷前体物含量趋势是三氯甲烷前体物)一溴二氯甲烷前体物)二溴一氯甲烷前体物)三溴甲烷前体物,其中三氯甲烷前体物和一溴二氯甲烷前体物的总含量大约可占到三卤甲烷前体物含量的90.33%。由图6可知原水经PAC单独混凝处理后,沉后水中三卤甲烷较原水低12.92I山g/L,去除率为17.4%;投加PP预氧化后,沉后水中三卤甲烷比单独投加PAC混凝时降低,当投加量

为1.5mg/L时,沉后水中三卤甲烷为22.94斗g/L,

2.4高锰酸钾预处理对有机物的去除效果

原水中的颗粒性有机物容易被常规水处理工艺去除,而溶解性有机物不易被常规工艺去除。

uV挑DOC作为有机污染物指标广泛应用于饮用水

处理领域。uV撑表征水中含不饱和键的有机物,这些物质大部分为疏水性荷电物质(如腐殖质等),部分物质容易形成消毒副产物。由图4可知原水的UV瑚值为0.612cm~,PAC单独混凝处理的沉后水降为0.474cm~,去除率为22.55%。经PP预氧化后,沉后水的uV攒值显著下降,并随着PP投加量的增加而降低。PP对某些可被紫外吸收物质的分子结构具有破坏作用,PP产生的新生态水合二氧化锰对含芳环结构的弱极性有机物分子有吸附作用,所以PP可以氧化去除水中含不饱和双键或含芳香环结构有机物,使UV瑚下降。

小试结果表明投加PP预氧化强化混凝对DOC的去除效果更好。在PP投加量为0.5~1.5mg/L之

一18一

臣翌=|氯甲烷前体物

固一溴二氯甲烷前体物

豳二溴一氯甲烷前体物区囡j溴甲烷前体物

图5原水中三卤甲烷组分构成

Fig.5

ComponentsofTfihalomethanesinRaw

Water

万方数据

净水技术

WATERPURIFICATIONTECHNOLOGY

V01.32,No.2,2013

Apat25th,2013

8070

利用实验室小试结果进行实际生产性试验研究。该水厂产水能力为11.3x104m3/d,PP的投加量

为1mg/L,PAC投加量为30mg/L、加氯量为2.58

÷望

60

寐镫删媸旺魍

111

50零

4JD篓

30硝

20

mg/L;水厂实际生产工艺流程如图7所示,原水水质以及各单元出水水质如表2所示。该生产数据为某年七月份的数据,其中气温为28~34℃、水温为

26-29℃。

∞∞硒∞∞∞如加m

lO0

原水

PAc肇;嚣戆PPlm+眦g/Lc嚣0戆

图6高锰酸钾预氧化强化去除三卤甲烷生成势效果

Fig.6

RemovalEffectofTHMFPwithPotassiumPermanganatePre—

Oxidation

与原水相比去除率为69.1%。

图7水厂实际生产净水工艺流程图

Fig.7

FlowChartof

2.6组合工艺在水厂实际运行效果分析

WaterTreatment

表2净g)-在投加lmg/L高锰酸钾后各单元水质条件

Tab.2

WaterQualityofUnitsafterDosing1mg/LPotassiumPermanganate

原水(取水口)原水(预氧化后)

沉后水

滤后水

出厂水

项目

浊度/NTnI色度pH值

总硬度(CaCO,计)

铁/(mg・L-1)Mn2+/(mg・L。1)挥发酚/(mg・L。)硝酸盐/(mg・L-1)氯化物/(rag・L-1)细菌总数/(cfu・mL-1)藻数量/(万个・L-1)藻毒素/(pg・L-1)氨氮/(mg・L。1)亚硝氮/(mg・L-1)COD№/(mg・L-1)

DOC/(mg・L-1)

UV目/cm一1

8~16lO7.82~8.2l134~138O.1—0.15<0.05<0.0021.29一1.3538-40240~3202940~3148

1.4一1.6

8~13107.82-8.04134一136O.1~O.13<0.09<o.0021.29-1.3137-39210—2602169~2853

O.90~1.47

O.26~O.53

37.72—7.78

132<0.05<0.05(o.0021.28~1.304l—4348123-132O.29~O.36<0.02(o.0012.1--2.32.66—3.3l0.355--4).401

0.23-0.49

37.72~7.67

132<O.05<O.05<o.0021.28~1.3139-43<572-78

7.76-7.85132~134<0.05<o.05<0.0021.28~1.3038-42120542—68l0.33—0.460.02—0.07<0.0022.4-2.52.89-3.61

0.68加.87

O.09~0.15O.007~0.012

3.6—4.24,62~5.140.636—0.748

56-59

O.21加.28

<O.02<O.0021.9-2.42.25—3.260.323-41.377

O.11加.180.009加.015

3_3_4.04.5l~5.ol0.701-4).779

0.394加.431

26-31

三卤甲烷“峭・L-’)83-88

24~25

32~35

由表2可知在1

mg/L

PP作用下,沉后水中藻

烃含量甚微,小于饮用水水质指标规定的上限值。

类的去除率为82%。PP在提高藻类的去除率同时,对原水中有机物等指标的去除率有所提高。PP预氧化强化混凝对有机物的去除率(参考DOC和uV理所表征的值)提高了40%左右。由三卤甲烷生成量

可知,当PP投加量为1mg/L时,水厂出水的卤代

3结论

PP预氧化技术与常规工艺组合处理高藻原水试验表明PP预氧化能显著提高对藻类、有机物、臭味和消毒副产物前提物等的去除(下转第29页)

一19一

万方数据

净水技术

WATER

[4]Sannah

AK,MeyerMT,BoxallAB.Aglobal

V01.32,No.2,2013

April25th,2013

PURIFICATIONTECHNOLOGY

perspective

on

the

vet-

pharmaceuticalsviadrinking142:157—167.

water【J].Toxicology

Letters,2003,

use,sales,exposurepathways,occurrence,fateandeffectsoferinary

antibiotics(VAs)intheenvironment[J].Chemosphere,[12]邓秋农,沈光辉,袁仁涛,等.臭氧技术的现状及发展趋势【J].净水

技术,2001,20(3):7—10.

2006.65:725—759.

[5]Watts

D,CraythomeM,FieldingM,eta1.111eThirdEuropean

on

[13]张林生,杨广平,王薇.臭氧化法在水处理中的应用[J】.净水技术,

2003,22(1):9-1l,31.

[14]胡顶飞,沈建忠.氯霉素类抗生素残留分析【J】.中国兽药杂志,

2001,35(5):55—57.[15]M6nica

Susanne

CeciliaVarg∞Mamani,FelixGuillermoReyesRath.Muhiresidue

determination

of

Reyes,

Symposium

OrganicMicropollutants[M].Oslo,Norway:1983.

HS.Traceanalysisoftrimethoprim

tetracycline

[6]

YeZ

Q,Weinberg

and

sul-

in

fonamide,maerolide,quinolone,and

chlorinateddrinkingspray

water

antibiotics

usingliquidchromatography

electro-

tandem

mass

spectrometry[J].Analytic

Chemistry,2007,79:tetracyclines,

1135-1144.

sulphonamidesandchloramphenicolinbovinemilkusingHPLC-

17JHirschR,TemesTa,HabererK,et甜.Occurrenceofantibioticsin

theaquatic

DAD[J].Food[16]Bader

Chemistry,2009,l17:545-552.

environment[J].The

ScienceofTotalEnvironment.

H,Hoign6

J.Determinationof

ozone

inwater

bytheindigo

1999.225:109一118.

method[J].WaterResearch,1981,15:449-456.

【8]GoletEM,Xifra

I,Sie鲥st

H.Environmental

exposureassess-

sewage

to

[17]StaehelinJ,Hoign6J.Decomposition

presenceoforganicsolutes

of

ozone

inwaterinthe

mentoffluoroquinoloneantibacterialagentsfrom

soil

acting∞promotersandinhibitorsof

【J】.EnvironmentalScienceandTechnology,2003,37:3243-3249.

in

radicalchainreactions[J].Envim.Sci.Techn01.,1985,19:1206-

1213.

[9]TurnidgeJ.Antibioticuse

realities[J].Journal

27.

of

animals—prejudiees,perceptionsand

【18j

AntimicrobialChemotherapy,2004,53:26-

Staehelin

i‘ni‘ti‘ati。on

J,Hoign6J.Decompositionof

byhydroxideions

ozone

inwater:.rateof

and

hydrogen

peroxide[J].Enviro.Sci.

[10JSchwarzS,KehrenbergC,Walsh

R.Useofantimicrobial

a—

Techn01.,1982,1

6(10):676-681.

H.Rate

gentsinveterinarymedicineandfoodanimalAntimierobAgents.2001.17:431—437.

production【J].InlJ[19]Hoign6J,Bader

ganic

Constants

ofreactionsof

ozone

withor-

andinorganiccompounds

inwater:.PartI.non-dissociating

[11]WebbS,TemesT,GibertM,et01.Indirecthuman

exposure

to

organiccompounds[J].Water

Res.,1983,17:173—185.

(上接第19页)效果。实际生产中当PP投加量为

1.0

[8]徐景翼,贾霞珍.高锰酸钾法去除水中有机物[J】.净水技术,

1997,16(4):27—30.

mg/L、PAC投加量为30mg/L时,对藻类、藻毒

素、嗅味、uV弘DOC及三卤甲烷的去除率分别为

83.57%、87.89%、100%、44.3%、45.45%和64.4

[9]陈敏竹,莫建能,卢伟,等.高藻水处理方案探讨【J】.给水排水

2009.35(7):28—32.

[10]何文杰,李伟光,张晓建,等.安全饮用水保障技术【M】.北京:中国

建筑工业出版社,2006.

[11]HaiderS,NalthaniV,Viswanathan

PN,et

%,去除效果明显优于常规工艺。

参考文献

蒋增辉.青草沙水库浮游藻类的调查及控制【J】.净水技术,

2012,3l(5):9一14,54.

a1.Cyanobacterial

tox—

ins:a

growingenvironmentalconcern[J].Chemosphere,2003,52

(1):1-2.

[12]任翔字,王铭玮,顾苏洁,等.光照强度及温度对青草沙水库蓝藻

暴发风险的模拟试验阴.净水技术,2012,31(4):55—60.

[13]董秉直,曹达文,范瑾初.强化混凝中不同分子质量有机物的变

化特点叨.工业水处理,2003,23(9):41-43.

[14]翟学东,刘娟防,马军.预氯化,粉末活性炭、高锰酸盐预氧化处理

高藻水【J】.哈尔滨商业大学学报(自然科学版),2005,21(5):

579—582.

[2]何文杰,李玉仙,黄廷林.不同混凝剂处理高藻水效果对比研究【J].净水技术,2007,26(2):17—20.

[3]杨崇豪,陈纳,张军峰.黄河高藻污染原水的强化混凝处理叨.净水技术,2005.24(3):67—68.

[4]SGoel,RHozalski,EBouwer.BidegradationofNOM:EffectofNOMSource

andOzone

Dose[J].AWWA,1995,87(1):90-105.

on

[5]JDPlummer,JKEdzwald.EffectofOzone

Product55.

DisinfectionBy—

[15]WangLin,Wang

tion

Bao—zhen.Hish-qualitydrinking

Press,2000.

for

water

purifica-

Formation

of

Algae叨.Wat.Sci.Tech.,1998,37(2):49-

technology[M].Beijing:Science

[16]P

Codd.Cyanobacterial

toxins,the

CSiner.Humic

substances“precursorspotentially

harmful

[6]

Geoffreyqualityical

perception

of

water

disinfectionby-products[J].WaterScienceandTechnology,1999,

and

theprioritisationofeutrophicationcontrol[J].Ecolog—

40(9):25—30.[17]N

Graham,VE

Engineering,2000,(16):51—60.

Wardlaw,RPerry,eta1.Thesignificanceofalgae

[7]

刘广奇,刘杰,宋兰合.给水处理除藻技术最新进展【J】.净水技术,2008.27(2):27—3l,50.

∞trihalome山abeprecursers[J].WaterScienceandTechnology.

1998,37(2):83—89.

一29—

万方数据

塑查垫查!Q!!!!兰!三!!!鱼二!!!望——————里坐型堂堂竺塑生堡堂

高锰酸钾预氧化强化混凝工艺对高藻水的处理

岳兵,,颜勇-,谢美萍1,李亮2,林涛2

(1.扬州自来水有限责任公司,江苏扬州225000;2.河海大学环境学院,江苏南京210098)

摘要该文考察了高锰酸钾预氧化对高藻水源水中污染物的去除效果,结果表明高锰酸钾预氧化一混凝沉淀工艺对高藻水中污染物的去除效果比单独混凝沉淀工艺更好。高锰酸钾预氧化工艺的优化结果表明当高锰酸钾最优投加量为1・OL、混凝剂聚合氯化铝投加量为30

83.57%、87.89%、100%、44.3%、45.45%和64.4%。

mg/

mg/L时,该组合工艺对藻类、藻毒素、嗅味、uV孙DOC及三卤‘尸烷生成势的去除率分别为

微囊藻毒素

高藻水

关键字藻类高锰酸钾中图分类号:TU991

聚合氯化铝(PAc)文献标识码:A

文章编号:1009—0177(2013)02-0016-05

Treatment

forRaw

ofEnhancedCoagulationProcessofPotassiumPermanganatePre。_Oxidation

Water、祝thHigh—Algae

Meipin91,Li

Lian92,LinTa02

225000,Chino;

YueBin91,YanYon91,Xie

口.Yangzhou脚Water

2.College

GeneralCompany,Yangzhou

ofEnvironment,HohaiUniversity,Nanjing

210098,China)

Abstract

TheremovaleffectofKMn04pre-—oxidationforwaterwithhigh-algaewasinvestigatedinthispaper.Theresultsshow

Oil

theremovaleffectofKMnO,pre..oxidation/coagulation——sedimentationprocess

pollutantinwaterwithhigh——algaeisbetterthanthat

ofcoagulation—sedimentationprocess.TheresultsofoptimizationofKMn04pre-oxidationshowwhenKMn04dosageis1.0mg/Landpolyaluminum

tion

chloride(PAC)dosage

potassium

is30

mn

theremovalrateof

algae,microcystin,odor,UV‰DOC

andtrihalomethaneforma-

potential

ate

83.57%,87.89%,100%,44.3%,45.45%and

permanganate

64.4%,respectively.

microcystin(MC)

rawwater

Keywordshigh—algae

algae

polyaluminumchloride(PAC)

with

水源地原水中的藻类问题【11普遍存在于世界各国的水处理实践中,原水中的藻类会影响混凝和沉淀效果嘲、增加混凝剂投加量、堵塞滤池、缩短过滤周期。研究表明藻类及其代谢产物不仅是水中有机物的重要来源,还是氯化消毒副产物前驱物和主要的致臭物质㈣。目前在众多的除藻方法中,预氯化技术虽然较为经济,但难以避免产生DBPs[毛a。近年来,高锰酸钾(PP)在去除水中微量有机污染物【s】、控制氯化消毒副产物及强化混凝等方面取得了重要进展,PP具有强氧化性,可在饮用水净化工艺中用作除藻剂。本试验以PP预氧化技术为研究对象,考查其对高藻水的去除效果,为水厂实际生产提供理论依据及技术指导。

【收稿日期1

2012-03—04

1试验材料与方法

1.1原水水质

以扬州万福闸水源地闭闸期的原水水质为试验水样。试验期间主要水质指标如表1所示。依据《地表水环境质量标准》(GB3838--2002)可知该水质

介于Ⅲ类和Ⅳ类之间,属于微污染水。

表1原水水质

Tab.1

Quality

ofRawWater

项目pH德篇名0Ⅳ。。筹M嚣一,

检测值8.22±q).16

22生4

12.1±3.8

3.6l:t-O.47

0.173:-0.035

4930+200

【基金项目1国家水专项(2011ZX07410-001)

【作者简介1岳兵(1969一),男,工程师,研究方向为饮用水处理理论与

技术。电话:0541—82980001;

E-mail:809267706@qq.com。

1.2试验内容

静态试验在六联混凝搅拌器上进行,向1L水样中投加PP并低速搅拌(转速为60r/min),模拟水流在输水管中流动。充分考虑原水的实际输送时间,

一16—

万方数据

净水技术

WATERPURIFICATION

TECHNOLOGY

V01.32,No.2,2013

A。ril25th.2013

低速搅拌时间确定为80min。随后投加PAC,模拟混凝沉淀过程:模拟快速混合阶段,高速搅拌30s

(转速为200r/min);模拟絮凝初期,中速搅拌10

min(转速为60r/min);模拟絮凝中后期,低速搅拌15min(转速为30r/min)。然后静止沉淀20min,在水面下1ClTI处抽取上清液并测定其浊度、DOC、

uV卧藻类及藻毒素等含量,其中测DOC以及uv翻

的水样须先过0.451uLm的微滤膜过滤。

1.3检测项目与方法

pH由pH计测定;浊度由Hach2100N浊度仪测定;uV瑚由wFZ—UV2600型紫外可见分光光度计测定;DOC由TOC—VCPH型总有机碳分析仪测定;氨氮由纳氏试剂光度法测定;藻类计数由哈希多功能参数仪测定;胞外藻毒素161由高效液相色谱测定。

2试验结果与讨论

2.1高锰酸钾对混凝除藻的强化效果

藻类是高藻水中的主要污染物,因此可以藻类的去除效果作为评价PP预氧化强化混凝的主要指标。由图1可知以PAC为混凝剂进行混凝,随PAC投加量的增加混凝除藻效果提高。当PAC投加量从

10

mg/L增至40mg/L时,沉后水中藻类从3

768

万个几降到2596万个几,而进一步增加混凝剂的

投加量,藻含量降低幅度较小。根据试验结果确定PAC的适宜投加量为30mg/L。有研究191显示藻浓度高时,需要消耗更多的混凝剂才能使胶体脱稳,达到除藻效果。投加混凝剂后可降低藻的电荷量,使藻体易吸附于絮凝体表面而沉降,在混凝剂投加初期,对藻体电荷的改变效应明显,藻数量降低明显;当混凝剂投加量较大时,混凝剂的增加对藻类表面电荷的影响较小,因而对除藻结果影响也较小。同时,由于藻类个体微小,藻细胞外的黏性分泌物能与混凝剂形成配合、络合物胶体而不利于脱稳,所形成的矾花较轻【101,不易沉淀。因此单独使用混凝剂难以达到理想去除效果。图1表明在投JJn0.5mg/L

PP预氧化后,再投加10

mg/L

PAC时即可将沉后

水中藻含量降低到2355万个/L;随着PP及PAC投加量的增加,沉后水中藻含量逐渐降低。由此可见PP的强氧化性可使藻体灭活,易于形成絮凝体而沉降,能大幅度改善混凝工艺的除藻效果。试验又发现在PP氧化60min后,水样中会出现较大的矾花,实际取水口到净水厂的输水时间有80min,这为Pp预氧化技术提供了较好的实施条件。

万方数据

45004000

,■姗<-

k咖≮删铷籁称咖麟*

姗嵋

啪姗

lO

20

30

40

PAC/(nag・L-‘)

图1

高锰酸钾强化混凝除藻效果

Fig.1

RemovalEffectofAlgaewithPotassiumPermanganateEnhanced

Coagulation

2。2高锰酸钾预处理对藻毒素的强化去除效

试验期间高藻水中藻类的优势种群为蓝藻,部分藻细胞破裂后会释放出藻毒素,对水质安全产生影II晦J[1u21。由图2可知小试试验中原水藻毒素浓度为1.8“g/L,常规混凝工艺对溶解性藻毒素的去除效果非常有限。当PAC投加量超过30mg/L时,藻毒

素的去除率也仅维持在18.94%左右。有研究【13壤明

强化混凝可提高对小分子有机物的去除。原水经PP预氧化后,沉后水中藻毒素含量降低,投加1.0ms/LPP、10mg/LPAC时,藻毒素的去除率可达85.5%。但随着PP投加量的增加,原水藻毒素的去除率趋于平缓。分析认为PP预氧化对藻类的去除分两个方面。一方面PP预氧化起到了强化混凝的作用,可提高对藻细胞和藻毒素的去除效果;另一方面PP投加后会与藻类优先接触,破坏藻类细胞结构,并可能释放藻毒素。当PP投加量低时,主要起到强化混凝的作用,而对藻类细胞破坏较小,藻毒素释放低;当PP投加量过高时,会加强对藻细胞结构的破

—1.6

望1.2

鬻018

辚O.4

PAC

05

m以PP+PhC1.0mg/LPP+PAC15ms/LPP+PAC

图2高锰酸钾预氧化强化去除藻毒素效果

Fig.2

RemovalEffectof

Microcystin讲tllPotassiumPermanganate

Pre-OxidatiOil

—17一

岳兵,颜勇,谢美萍,等.高锰酸钾预氧化强化混凝工艺对高藻水的处理

坏,使藻细胞内一些分泌物泄露出来,并可能释放藻毒素。因此,PP投加量不宜过大。

V01.32,No.2,2013

2.3高锰酸钾对藻类引发嗅昧的强化去除作

藻类对水体的最显著影响之一是使水体产生异臭。图3为投加PP后,沉后水嗅味的去除结果。原水嗅味为4级,采用常规PAC混凝处理后,沉后水嗅味降至3级。经0.5

mg/L

一._一\u43

0.8

0.6’

\晶

0.4言

0.2

PP预处理后,沉后水

mg/L

嗅味强度可降为1级;投加超过1PP预处理,

OO

则沉后水嗅味强度可近乎降为0。其原因【14】为PP预氧化利用不同价态锰元素的强氧化性破坏这些嗅味物质,从而降低沉后水中的嗅味;反应产物新生态二氧化锰具有巨大比表面积,对某些嗅味物质有很强的吸附能力,从而降低沉后水嗅味。

Fig.4

原水PAC0.5ms/LPP+PAC

1ms/LPP+PAC

1.5ms/LPP+PAC

图4高锰酸钾预氧化强化去除有机物效果

Permanganate

RemovalEffectofOrganicswithPotassium

Pre—Oxidation

间,水中DOC的去除率(32.1%~50.0%)远高于单独投加PAC的传统工艺的去除率(17.7%)。

2.5高锰酸钾预处理对消毒副产物生成潜能的去除效果

研究证明三卤甲烷是致癌物1151,也是氯化消毒副产物的主要组成部分,藻类及其分泌物是消毒副产物前体物的重要来源【161。Graham等(171报道水中藻类及其分泌物可生成高浓度的三卤甲烷。在原水中藻类浓度为4930万个/L时,三卤甲烷前体物的测

原水PAC

定结果如图5、图6所示。

0.5

mg/I。P11+PAC

mg/l,PP+PA

图3高锰酸钾强化嗅味去除效果

Fig.3

RemovalEffectofOdorwithPotassiumPermanganate

由图5可知原水中三卤甲烷前体物含量趋势是三氯甲烷前体物)一溴二氯甲烷前体物)二溴一氯甲烷前体物)三溴甲烷前体物,其中三氯甲烷前体物和一溴二氯甲烷前体物的总含量大约可占到三卤甲烷前体物含量的90.33%。由图6可知原水经PAC单独混凝处理后,沉后水中三卤甲烷较原水低12.92I山g/L,去除率为17.4%;投加PP预氧化后,沉后水中三卤甲烷比单独投加PAC混凝时降低,当投加量

为1.5mg/L时,沉后水中三卤甲烷为22.94斗g/L,

2.4高锰酸钾预处理对有机物的去除效果

原水中的颗粒性有机物容易被常规水处理工艺去除,而溶解性有机物不易被常规工艺去除。

uV挑DOC作为有机污染物指标广泛应用于饮用水

处理领域。uV撑表征水中含不饱和键的有机物,这些物质大部分为疏水性荷电物质(如腐殖质等),部分物质容易形成消毒副产物。由图4可知原水的UV瑚值为0.612cm~,PAC单独混凝处理的沉后水降为0.474cm~,去除率为22.55%。经PP预氧化后,沉后水的uV攒值显著下降,并随着PP投加量的增加而降低。PP对某些可被紫外吸收物质的分子结构具有破坏作用,PP产生的新生态水合二氧化锰对含芳环结构的弱极性有机物分子有吸附作用,所以PP可以氧化去除水中含不饱和双键或含芳香环结构有机物,使UV瑚下降。

小试结果表明投加PP预氧化强化混凝对DOC的去除效果更好。在PP投加量为0.5~1.5mg/L之

一18一

臣翌=|氯甲烷前体物

固一溴二氯甲烷前体物

豳二溴一氯甲烷前体物区囡j溴甲烷前体物

图5原水中三卤甲烷组分构成

Fig.5

ComponentsofTfihalomethanesinRaw

Water

万方数据

净水技术

WATERPURIFICATIONTECHNOLOGY

V01.32,No.2,2013

Apat25th,2013

8070

利用实验室小试结果进行实际生产性试验研究。该水厂产水能力为11.3x104m3/d,PP的投加量

为1mg/L,PAC投加量为30mg/L、加氯量为2.58

÷望

60

寐镫删媸旺魍

111

50零

4JD篓

30硝

20

mg/L;水厂实际生产工艺流程如图7所示,原水水质以及各单元出水水质如表2所示。该生产数据为某年七月份的数据,其中气温为28~34℃、水温为

26-29℃。

∞∞硒∞∞∞如加m

lO0

原水

PAc肇;嚣戆PPlm+眦g/Lc嚣0戆

图6高锰酸钾预氧化强化去除三卤甲烷生成势效果

Fig.6

RemovalEffectofTHMFPwithPotassiumPermanganatePre—

Oxidation

与原水相比去除率为69.1%。

图7水厂实际生产净水工艺流程图

Fig.7

FlowChartof

2.6组合工艺在水厂实际运行效果分析

WaterTreatment

表2净g)-在投加lmg/L高锰酸钾后各单元水质条件

Tab.2

WaterQualityofUnitsafterDosing1mg/LPotassiumPermanganate

原水(取水口)原水(预氧化后)

沉后水

滤后水

出厂水

项目

浊度/NTnI色度pH值

总硬度(CaCO,计)

铁/(mg・L-1)Mn2+/(mg・L。1)挥发酚/(mg・L。)硝酸盐/(mg・L-1)氯化物/(rag・L-1)细菌总数/(cfu・mL-1)藻数量/(万个・L-1)藻毒素/(pg・L-1)氨氮/(mg・L。1)亚硝氮/(mg・L-1)COD№/(mg・L-1)

DOC/(mg・L-1)

UV目/cm一1

8~16lO7.82~8.2l134~138O.1—0.15<0.05<0.0021.29一1.3538-40240~3202940~3148

1.4一1.6

8~13107.82-8.04134一136O.1~O.13<0.09<o.0021.29-1.3137-39210—2602169~2853

O.90~1.47

O.26~O.53

37.72—7.78

132<0.05<0.05(o.0021.28~1.304l—4348123-132O.29~O.36<0.02(o.0012.1--2.32.66—3.3l0.355--4).401

0.23-0.49

37.72~7.67

132<O.05<O.05<o.0021.28~1.3139-43<572-78

7.76-7.85132~134<0.05<o.05<0.0021.28~1.3038-42120542—68l0.33—0.460.02—0.07<0.0022.4-2.52.89-3.61

0.68加.87

O.09~0.15O.007~0.012

3.6—4.24,62~5.140.636—0.748

56-59

O.21加.28

<O.02<O.0021.9-2.42.25—3.260.323-41.377

O.11加.180.009加.015

3_3_4.04.5l~5.ol0.701-4).779

0.394加.431

26-31

三卤甲烷“峭・L-’)83-88

24~25

32~35

由表2可知在1

mg/L

PP作用下,沉后水中藻

烃含量甚微,小于饮用水水质指标规定的上限值。

类的去除率为82%。PP在提高藻类的去除率同时,对原水中有机物等指标的去除率有所提高。PP预氧化强化混凝对有机物的去除率(参考DOC和uV理所表征的值)提高了40%左右。由三卤甲烷生成量

可知,当PP投加量为1mg/L时,水厂出水的卤代

3结论

PP预氧化技术与常规工艺组合处理高藻原水试验表明PP预氧化能显著提高对藻类、有机物、臭味和消毒副产物前提物等的去除(下转第29页)

一19一

万方数据

净水技术

WATER

[4]Sannah

AK,MeyerMT,BoxallAB.Aglobal

V01.32,No.2,2013

April25th,2013

PURIFICATIONTECHNOLOGY

perspective

on

the

vet-

pharmaceuticalsviadrinking142:157—167.

water【J].Toxicology

Letters,2003,

use,sales,exposurepathways,occurrence,fateandeffectsoferinary

antibiotics(VAs)intheenvironment[J].Chemosphere,[12]邓秋农,沈光辉,袁仁涛,等.臭氧技术的现状及发展趋势【J].净水

技术,2001,20(3):7—10.

2006.65:725—759.

[5]Watts

D,CraythomeM,FieldingM,eta1.111eThirdEuropean

on

[13]张林生,杨广平,王薇.臭氧化法在水处理中的应用[J】.净水技术,

2003,22(1):9-1l,31.

[14]胡顶飞,沈建忠.氯霉素类抗生素残留分析【J】.中国兽药杂志,

2001,35(5):55—57.[15]M6nica

Susanne

CeciliaVarg∞Mamani,FelixGuillermoReyesRath.Muhiresidue

determination

of

Reyes,

Symposium

OrganicMicropollutants[M].Oslo,Norway:1983.

HS.Traceanalysisoftrimethoprim

tetracycline

[6]

YeZ

Q,Weinberg

and

sul-

in

fonamide,maerolide,quinolone,and

chlorinateddrinkingspray

water

antibiotics

usingliquidchromatography

electro-

tandem

mass

spectrometry[J].Analytic

Chemistry,2007,79:tetracyclines,

1135-1144.

sulphonamidesandchloramphenicolinbovinemilkusingHPLC-

17JHirschR,TemesTa,HabererK,et甜.Occurrenceofantibioticsin

theaquatic

DAD[J].Food[16]Bader

Chemistry,2009,l17:545-552.

environment[J].The

ScienceofTotalEnvironment.

H,Hoign6

J.Determinationof

ozone

inwater

bytheindigo

1999.225:109一118.

method[J].WaterResearch,1981,15:449-456.

【8]GoletEM,Xifra

I,Sie鲥st

H.Environmental

exposureassess-

sewage

to

[17]StaehelinJ,Hoign6J.Decomposition

presenceoforganicsolutes

of

ozone

inwaterinthe

mentoffluoroquinoloneantibacterialagentsfrom

soil

acting∞promotersandinhibitorsof

【J】.EnvironmentalScienceandTechnology,2003,37:3243-3249.

in

radicalchainreactions[J].Envim.Sci.Techn01.,1985,19:1206-

1213.

[9]TurnidgeJ.Antibioticuse

realities[J].Journal

27.

of

animals—prejudiees,perceptionsand

【18j

AntimicrobialChemotherapy,2004,53:26-

Staehelin

i‘ni‘ti‘ati。on

J,Hoign6J.Decompositionof

byhydroxideions

ozone

inwater:.rateof

and

hydrogen

peroxide[J].Enviro.Sci.

[10JSchwarzS,KehrenbergC,Walsh

R.Useofantimicrobial

a—

Techn01.,1982,1

6(10):676-681.

H.Rate

gentsinveterinarymedicineandfoodanimalAntimierobAgents.2001.17:431—437.

production【J].InlJ[19]Hoign6J,Bader

ganic

Constants

ofreactionsof

ozone

withor-

andinorganiccompounds

inwater:.PartI.non-dissociating

[11]WebbS,TemesT,GibertM,et01.Indirecthuman

exposure

to

organiccompounds[J].Water

Res.,1983,17:173—185.

(上接第19页)效果。实际生产中当PP投加量为

1.0

[8]徐景翼,贾霞珍.高锰酸钾法去除水中有机物[J】.净水技术,

1997,16(4):27—30.

mg/L、PAC投加量为30mg/L时,对藻类、藻毒

素、嗅味、uV弘DOC及三卤甲烷的去除率分别为

83.57%、87.89%、100%、44.3%、45.45%和64.4

[9]陈敏竹,莫建能,卢伟,等.高藻水处理方案探讨【J】.给水排水

2009.35(7):28—32.

[10]何文杰,李伟光,张晓建,等.安全饮用水保障技术【M】.北京:中国

建筑工业出版社,2006.

[11]HaiderS,NalthaniV,Viswanathan

PN,et

%,去除效果明显优于常规工艺。

参考文献

蒋增辉.青草沙水库浮游藻类的调查及控制【J】.净水技术,

2012,3l(5):9一14,54.

a1.Cyanobacterial

tox—

ins:a

growingenvironmentalconcern[J].Chemosphere,2003,52

(1):1-2.

[12]任翔字,王铭玮,顾苏洁,等.光照强度及温度对青草沙水库蓝藻

暴发风险的模拟试验阴.净水技术,2012,31(4):55—60.

[13]董秉直,曹达文,范瑾初.强化混凝中不同分子质量有机物的变

化特点叨.工业水处理,2003,23(9):41-43.

[14]翟学东,刘娟防,马军.预氯化,粉末活性炭、高锰酸盐预氧化处理

高藻水【J】.哈尔滨商业大学学报(自然科学版),2005,21(5):

579—582.

[2]何文杰,李玉仙,黄廷林.不同混凝剂处理高藻水效果对比研究【J].净水技术,2007,26(2):17—20.

[3]杨崇豪,陈纳,张军峰.黄河高藻污染原水的强化混凝处理叨.净水技术,2005.24(3):67—68.

[4]SGoel,RHozalski,EBouwer.BidegradationofNOM:EffectofNOMSource

andOzone

Dose[J].AWWA,1995,87(1):90-105.

on

[5]JDPlummer,JKEdzwald.EffectofOzone

Product55.

DisinfectionBy—

[15]WangLin,Wang

tion

Bao—zhen.Hish-qualitydrinking

Press,2000.

for

water

purifica-

Formation

of

Algae叨.Wat.Sci.Tech.,1998,37(2):49-

technology[M].Beijing:Science

[16]P

Codd.Cyanobacterial

toxins,the

CSiner.Humic

substances“precursorspotentially

harmful

[6]

Geoffreyqualityical

perception

of

water

disinfectionby-products[J].WaterScienceandTechnology,1999,

and

theprioritisationofeutrophicationcontrol[J].Ecolog—

40(9):25—30.[17]N

Graham,VE

Engineering,2000,(16):51—60.

Wardlaw,RPerry,eta1.Thesignificanceofalgae

[7]

刘广奇,刘杰,宋兰合.给水处理除藻技术最新进展【J】.净水技术,2008.27(2):27—3l,50.

∞trihalome山abeprecursers[J].WaterScienceandTechnology.

1998,37(2):83—89.

一29—

万方数据


相关文章

  • 关于原水预处理工艺,你知道哪几种?
  • 关于原水预处理工艺,你知道哪几种? - 污水处理 除藻工艺路线1气浮法 气浮法除藻是由溶气系统供应溶气水,通过水中气泡粘附水中藻类,使其浮于池面,用刮渣机刮除.气浮除藻是通过物理方法将藻从水中上浮分离,非常适合藻类去除,除藻效果良好,且不会 ...查看


  • 给水中的耗氧量问题
  • 给水中的耗氧量问题 摘要耗氧量是重要的水质指标之一,本文主要介绍了耗氧量的定义:耗氧量物理化学意义:耗氧是与其他水中有机物替代水质指标的关系:耗氧量与水质的关系:耗氧量与肠道疾病的相关关系:耗氧量与水的致癌性的相关关系,降低水的耗氧量的水处 ...查看


  • PPC替代高锰酸钾和臭氧处理微污染原水研究
  • 第23卷 第7期中国给水排水V o. l 23No. 7 2007年4月CH I NA W ATER &WA STE WAT ER A pr . 2007 PPC 替代高锰酸钾和臭氧处理微污染原水研究 秦庆东, 马 军, 查人光, ...查看


  • 给水处理中藻类的去除
  • 论文作者:彭海清1,谭章荣2,高乃云1,孟长再3摘要:原水中的藻类会产生异臭. 异味,影响净水厂出水水质.针对这些问题,总结了国内外一些除藻方法和经验,并介绍了 部分工程实例. 关键词:除藻 氧化 澄清 气浮 1 混凝除藻 投加硫酸铝作为混 ...查看


  • 多功能水处理剂高铁酸钾的应用研究进展
  • 2010年第1期环保科技 V01.16No.1 多功能水处理剂高铁酸钾的应用研究进展 杜 建1,梁恒国1,张选峰2,张一鑫2 (1.后勤工程学院营房管理与环境工程系,重庆400041:2.中国人民解放军61016部队,北京102202) 摘 ...查看


  • 突发性水污染事故应急处理技术研究进展
  • 第31卷第4期2014年4月长江科学院院报 Journal of Yangtze RiverScientific ResearchInstitute Vol.31No.4Apr.2014 DOI :10.3969/j.issn.1001-5 ...查看


  • 含氮氧化物废气的治理技术与发展
  • 能源与环境 含氮氧化物废气的治理技术与发展 李玉云,金祥福,高全喜,况 武,陈昆柏 1 1 1 1 2 (1.杭州博世华环保技术工程有限公司,浙江杭州310003,2.浙江工商大学,浙江杭州310018) 摘 要:简单介绍了含氮氧化物废气的 ...查看


  • 印染废水的三级处理工艺
  • 印染废水的三级处理法工艺 华东交通大学 电气学院 X班 XX 2013XXXXXXXXXX 摘要: 近半个世纪以来,随着印染工业的迅速发展,印染废水随之成为水环境的重点污染源之一,且排放量连年递增,据不完全统计,我国印染废水排放量约为每天3 ...查看


  • 五氧化二钒的试验研究
  • 王新文 雷兆敏 段铭有 周 汇 从废钒催化剂中回收精制五氧化二钒的试验研究# # 研究#开发 从废钒催化剂中回收精制五氧化二钒的试验研究 王新文 雷兆敏 段铭有 周 汇 白银公司 摘 要 简要介绍几种从废钒催化剂中回收五氧化二钒的工艺流程及 ...查看


热门内容