饮用水二氧化氯副产物亚氯酸盐在线控制研究

发布时间：2020-09-28 16:39

　　 原水中有机物和藻类含量较高会增加常规给水处理工艺的负荷,造成出水水质达标率低。为了满足饮用水水质标准,通常增设预氧化处理单元。二氧化氯预氧化技术因高效、广谱而得到青睐。然而,产生的无机副产物(亚氯酸盐和氯酸盐)阻碍了其广泛应用。因此,有效的控制无机副产物的生成对二氧化氯预氧化技术的应用至关重要。目前,关于无机副产物控制的研究主要为生成后去除以及与其他消毒剂联合投加去除两方面的研究,对及时有效科学的控制方法鲜有研究。为此,本课题拟通过研究二氧化氯无机副产物的生成与原水水质的关系,以期实现根据原水水质在线投加二氧化氯来控制无机副产物的生成,为二氧化氯无机副产物的控制提供新的技术方案。二氧化氯副产物生成的前体物筛选通过烧杯实验进行,结果表明,原水中Fe~(2+)、Mn~(2+)、有机物(UV_(254)表征)和藻类(叶绿素a表征)是造成无机副产物生成的主要物质,副产物主要为亚氯酸盐。亚氯酸盐生成主要发生在反应接触的前10 min,且当水中亚铁离子浓度0.5 mg/L、叶绿素a150μg/L或者UV_(254)0.143时,有超出水厂出水标准最大限值(700μg/L)可能。针对筛选出的无机副产物生成的前体物,进行前体物交互作用分析表明,除Fe~(2+)和Mn~(2+)外,其他因素之间对亚氯酸盐的生成均无明显交互作用;在研究的基础上,构建二氧化氯实际投加量以及亚氯酸盐实际生成量预测模型(水库修正)[ClO_2]_(消耗)=1.22[Mn~(2+)]+1.32[Fe~(2+)]+0.33[COD_(Mn)]+0.009[Chla]+0.35、[ClO_2~-]=897.14[Mn~(2+)]+894.52[Fe~(2+)]+221.96[COD_(Mn)]+4.20[Chla]+87.06,修正模型对水库水和水厂水的预测值与实测值线性拟合判定系数R~20.9。根据构建的模型,搭建二氧化氯副产物在线控制系统,并应用于中试工艺。结果表明,相对于常规系统(根据出水余二氧化氯投加方法),在线控制系统二氧化氯投加量少,减少了10.7%,产生的亚氯酸盐低,降低了12.1%,且两系统对常规污染物的去除效能相差不大;系统模型对预氧化后亚氯酸盐生成的预测值高于实测值,二者线性关系判定系数R~2=0.85,经修正后R~2达到0.92。说明该系统可以应用以深圳水体为代表,相关水质指标为氨氮含量0~1 mg/L,高锰酸盐指数为0~6 mg/L,叶绿素a含量为0~50μg/L,p H为6~9,浊度为1~22 NTU,UV_(254)为0~0.05的地表III类水等实际水体中。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU991.2
【部分图文】：

放在棕色的丝扣瓶，在 4~8 °C 保存，实验前用 DPD 法测定。（4）含藻水储备液 实验选用的受试藻种为水华鱼腥藻（Anabaena flos-aquae，FACHB-1255），藻种均购置于中国科学院水生生物研究所（武汉，中国），采用 BG 11 培养基进行培养。将培养好的藻先用离心管和离心机进行富集，再用去离子水清洗 3 次，保证无培养基残留，用热乙醇法测定藻液浓度，并于 4~8 ℃冰箱中保藏。2.2 实验装置2.2.1 二氧化氯制备装置2.2.1.1 实验室发生装置鉴于二氧化氯的不稳定性，本研究所涉及的高纯二氧化氯溶液制备现配现用，采用实验装置如图 2-1 所示。二氧化氯原液通过亚氯酸钠和硫酸反应制得，纯度大于 99%，反应方程见式（2-1）所示。10NaClO2+5H2SO4=10ClO2+5Na2SO4+5H2O （2-1）

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文发生瓶和集气瓶相接。集气瓶内装有 1L 超纯水，用于吸收二氧排气管。打开氮气阀门，让气体均匀地通过所有装置。每隔 5m 5 mL10%硫酸溶液，加完最后一次溶液后需持续通气 30 min。的二氧化氯原液储存于棕色瓶，置于 4 ℃冰箱保存。临用前利浓度，使用时取一定量的二氧化氯储备液，经无氯水稀释至所试发生装置实验研究阶段为保证一致也采用高纯二氧化氯，采用实验装置如艺设备容易操作维护，通过计量泵控制储药罐中亚氯酸钠和盐酸反应，制备二氧化氯。该设备二氧化氯溶液由 25%亚氯酸钠和，纯度大于 95%，反应方程见式（2-2）所示。5NaClO2+4HCl=4ClO2+2H2O+5NaCl 酸和亚氯酸钠通过计量泵的方式，按比例投加到二氧化氯发生行实验，将生成的二氧化氯进行收集后再通过蠕动泵进行分量

ü

本文编号：2829013