磁介体强化混凝处理城市河道水的试验研究

发布时间：2017-03-15 17:43

【摘要】：城市河道水水质恶化不仅影响其使用功能,且严重威胁周边居民的身心健康。混凝沉淀法常被用来处理城市河道水,但在其应用过程中易出现絮体沉降缓慢,药剂残留等问题。本文采用磁介体加载强化混凝处理城市河道水,以磁介体强化混凝工艺运行参数优化为基础,对比分析了水质条件对磁介体强化混凝和传统混凝过程的影响,探讨了磁介体强化混凝的机理,同时将其用于三种典型实际河道水的处理,为其实际工程应用提供理论基础和技术支撑。通过比较聚合氯化铝(Polymeric aluminium,PAC)、硫酸铝(Aluminum sulfate,AS)、聚合硫酸铁(Polymeric ferric sulfate,PFS)和三氯化铁(Ferric trichloride,FC)水解产物的电荷性质、混凝效果、絮体形貌及沉降性和药剂成本等方面的差异,确定PAC为最佳混凝剂。以人工配置的受污染河道水为处理对象,优化了PAC,磁粉(Magnetic particles,MP)和聚丙烯酰胺(Polyacrylamide,PAM)的最佳投加配比,结果表明加入磁粉可使PAC投加量从30 mg/L减少至10-15 mg/L,絮体沉降时间缩短至2 min。研究了“三段式”,“两段式”和“一段式”等投加方式对磁介体强化混凝效果的影响,发现在PAC/MP+PAM的投加方式下,浊度、UV254和TP去除率最佳,分别可达96.66%,80.86%和98.47%。当快搅速度和慢搅速度分别介于100-300 r/min和30-90 r/min时,浊度、UV254和TP的去除率分别在74.78-95.22%,55.81-61.79%和77.14-90.07%之间波动。水力条件变化对磁介体强化混凝效果影响显著,经响应曲面法优化可得最佳的快搅和慢搅速度组合为198 r/min和81 r/min。磁介体强化混凝具有更强的抗酸碱冲击能力。当p H=5时,磁介体强化混凝可将浊度去除率从24.51%提高至59.92%;当p H=9时,可将浊度去除率由92.19%提升至97.06%。河道水外源污染严重即配水中生活污水比例提高至20%,当混凝剂投加量仅为5mg/L时,磁介体强化混凝可将出水浊度从33.7 NTU降至22.6 NTU。在低悬浮物浓度下,磁介体强化混凝可使出水UV254降低51.11%,而高悬浮浓度下仅降低7.47%。因此,悬浮物浓度的升高降低了磁介体强化去除UV254的效能。藻类及其胞外分泌物的存在严重影响混凝效果。当进水藻浓度OD680=0.2时,在有无胞外分泌物(Extracellular organic matter,EOM)和磁粉的各种组合情况下,出水浊度顺序为:27.1 NTU(无MP,有EOM)22.8 NTU(无MP,无EOM)19.6NTU(有MP,有EOM)14.3 NTU(有MP,无EOM)。因此,磁介体加载可减轻甚至消除胞外分泌物对混凝的影响。磁介体加载混凝在混凝剂投加量不足或过量时,均具有更好的处理效果,其抗冲击负荷能力更强。磁介体强化混凝较传统混凝形成的絮体结构更加密实。异相成核理论可有效解释此现象。磁介体强化混凝处理黑臭河道水、高浊河道水和低温低浊河道水三种典型劣Ⅴ类实际河道水,其出水指标中除氮元素水平外均可满足《地表水环境质量》标准中Ⅳ类水质要求。
【关键词】：磁介体 强化混凝 磁分离 城市河道水
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52
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