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基于高密度沉淀池的含藻水源处理效果试验

2025-04-13 13 上传者：管理员

摘要：为提高含藻水源处理效率，解决目前供水水源藻类处理的难点，文章采用二氧化氯对含藻类水源在高密度沉淀池进行氧化试验，并确定最佳二氧化氯投放量。结果表明，当二氧化氯投放量为0.4mg/L时，该工艺下水源藻类去除率从78.9%增加至92.5%。研究成果对于含藻类水源处理工艺具有实际应用价值。

关键词：
二氧化氯
含藻类水源
废水处理工艺
试验分析
高密度沉淀池
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水体中藻类主要繁殖期集中在夏季,因其比重较小且稳定性强,在水体中的存在周期相对较长[1-2]｡对于供水水源而言,藻类难以采用常规混凝工艺进行处理,成为当前影响供水水质一大难题[3-4]｡近年来,各地供水水库水华事件频发,引起社会公众广泛关注,一方面通过集中治理区域内面源污染,降低面源污染物排放,以提高水质,缓解夏季高温导致的藻类迅速增长问题;另一方面通过改进水处理方式,降低水源中藻类数量,从而提高供水水质[5-6]｡当前国内对于含藻类水源治理工艺开展相关研究,沈阳等[7]对富营养化藻类采用藻类膜处理方法进行去除,相比于传统工艺该防渗下对水体中藻类去除效果较为明显,但其单次处理藻类水量较为有限｡江家登[8]采用高分子富集+生物挂膜方式对水库水体藻类进行水处理,通过此处理方式可有效提高水质｡许诺[9]采用强化聚合氯化铝絮凝对富营养化水体进行处理,可有效去除水体中富营养化藻类｡这些研究成果均表明采用水处理方法可一定程度去除水体中藻类数量,从而提高供水水质｡但这些水处理方式造价相对较高,对于供水水源而言,水处理成本过高,难以进行技术推广和应用｡近年来,二氧化氯氧化技术在国内水污染处理中得到应用[10-15],该方式通过对水体中藻类进行氧化后沉淀进行去除,通过一些区域实例应用效果优于传统处理工艺,但单独采用此类方式下对于高密度藻类处理效果不佳｡有学者采用高密度沉淀池方式对于水体固态污染物去除进行研究,表明该工艺可适合于大面积以及大量级固态污染物去除和吸附｡为提高含藻水源处理效率,本文采用二氧化氯对含藻类水源在高密度沉淀池进行氧化试验,研究成果对于含藻类水源处理工艺具有实际应用价值｡

1、试验方法

采用不同量级二氧化氯作为除藻剂并采集适量含藻类水样,对原水中不同浓度pH值采用室内静态方式,进行不同二氧化氯投加量下含藻类去除率,药剂最佳投放量为出水水质达标后确定｡采用N-N-二乙基对苯二胺(DPD)分光光度法对游离氯和二氧化氯进行浓度试验测定,利用离子色谱仪方法进行ClO-2浓度的试验测定,25μg/L为离子色谱仪标准测定限值｡为稳定水体中藻类密度,采用30℃水温进行分离柱水温设定,KOH溶液采用4mm标量的阴离子抑制器进行配置,用于对原水进行淋洗｡当水样中藻类密度低于8mmol/L控制分离柱转速为1ml/min,当藻类密度提高至45mmol/L时提升转速并控制时长为12min｡

2、二氧化氯氧化试验

2.1投加量去除效果比对

在容积为500ml烧杯中量取相同体积4份适量原水,二氧化氯投放量分别为0.2､0.3､0.4､0.5､0.6mg/L｡分别对不同二氧化氯投放量下原水中藻类去除率进行对比分析,试验结果如图1所示｡

图1含藻类水体在不同二氧化氯投放量去除率试验结果

从含藻类水体在不同二氧化氯投放量去除率试验结果可看出,藻类去除率随着二氧化氯初始投放量增加而逐步提升,二氧化氯初始投放量从0.2mg/L增加到0.4mg/L后藻类去除率平均增幅为21.5%,此后去除率逐步趋于稳定变化｡表明当投放量达到0.4mg/L时,藻类去除率不再发生变化,此时投放量最为最佳浓度｡

2.2原水pH值浓度影响

考虑到原水藻类中pH值浓度对其去除率影响,分别在4份适量原水中投入相同浓度的二氧化氯,对不同pH值浓度下藻类去除率进行试验,试验对比结果如图2所示｡

图2含藻类水体在不同pH值浓度下去除率试验结果

从相同二氧化氯投放量下含藻类水体在不同pH值浓度下去除率试验结果可看出,二氧化氯在pH值在6~9时对藻类去除率影响程度相对较低,也表明水体中pH值不是影响二氧化氯去除率主要影响因子,因此在采用二氧化氯进行含藻类水源预处理时,不需要对pH值进行调节｡在相同pH值条件下,当二氧化率投放量初始值在0.2~0.6mg/L之间时去除率随着浓度递增而逐步加大,但含藻类水体在原水pH值影响程度更低｡

2.3不同混凝剂投放量影响

通过高密度沉淀池加大转速来提高二氧化氯对水体藻类去除率影响,此外,通过添加混凝剂可有效提高藻类絮凝速率,为此在高密度沉淀池内按照每次5mg/L递增量投放混凝剂,进一步提高二氧化氯对水体藻类去除效果｡分别对不同混凝剂投放量下进水和出水浊度以及藻类密度进行对比试验,试验结果见表1｡

表1水体浊度以及藻类密度在不同混凝剂投放量下对比试验结果

从表1水体浊度以及藻类密度在不同混凝剂投放量下对比试验结果可看出,随着混凝剂投放量不断增加,出水浊度明显递减,采用进水浊度和出水浊度之间差值,再与进水浊度进行对比为混凝剂添加后浊度去除率,混凝剂添加对水体中浊度去除率影响较为明显,但添加量达到最大后浊度去除率变化较为稳定｡相比于水体中浊度,藻类影响更为明显,这主要是因为部分藻类吸附在固体颗粒物上,随着浊度递减,其吸附在固体颗粒物上的藻类密度也逐步递减,随着混凝剂投放量递增出水藻类密度递减率在91.76%~95.85%之间｡当混凝剂投放量在40mg/L时,藻类去除率逐步趋于稳定变化,这主要因为水体中浊度去除率趋于稳定,从而影响藻类去除效果｡

2.4不同助凝剂投放量影响

在确定不同混凝剂投放量对藻类去除效果影响基础上,考虑助凝剂影响程度也较高,为此同步开展不同助凝剂投放量对含藻类水体浊度和藻类密度影响,对比试验结果见表2｡

表2水体浊度以及藻类密度在不同助凝剂投放量下对比试验结果

从水体浊度以及藻类密度在不同助凝剂投放量下对比试验结果可看出,助凝剂影响对含藻水体浊度和藻类密度影响程度要高于混凝剂,在相同混凝剂投放量下同步添加助凝剂将有效降低出水浊度和藻类密度｡随着助凝剂投放量增加,其浊度和藻类密度递减明显,但当助凝剂含量达到3.68mg/L时后浊度和藻类密度有所增加,因此该投放量为最优助凝剂比例,当高于该投放量后浊度和藻类密度呈现反向变化｡

3、不同类型沉淀池去除试验

在二氧化氯氧化对比试验分析基础上,分别对匀质滤料V型滤池与高密度沉淀池对含藻类水源去除效果进行对比试验｡夏季高温下,针对不同类型沉淀池处理含藻类水源去除效果,对比结果见表3｡此外,重点分析高密度沉淀池90d运行期下水体浊度和藻类密度变化,如图3所示｡

表3含藻类水体在夏季不同类型沉淀池去除率对比试验结果

从含藻类水体在夏季不同类型沉淀池去除率对比试验结果可看出,夏季含藻类原水温度升高后藻类大量繁殖,密度最高值可达到603.37万个/L,达到水华限值｡结合二氧化氯氧化工艺经过高密度沉淀池进行曝气处理,藻类去除率可从78.9%增加到92.5%,去除效果可达到藻类限值低于30万个/L目标要求｡而V型滤池由于曝气时间和量级都难以达到高密度沉淀池工艺要求,对于水体藻类密度去除率明显低于高密度沉淀池,高密度沉淀池可适合于大面积藻类水源处理｡从90d内高密度沉淀池下原水浊度和藻类密度变化可看出,随着曝气时间的增加,浊度梯度变化高于藻类密度梯度变化｡相同二氧化氯条件下浊度去除效果要好于藻类密度,当曝气时间在50d后含藻类水体浊度和藻类密度递减率有所下降,并逐步趋于稳定｡因此,对于高密度沉淀池而言,其含藻类水源曝气时间宜控制在50~60d内｡

图3原水浊度及藻类密度在高密度沉淀池下变化

4、结论

(1)在处理含藻类水体时,高密度沉淀池内通过添加混凝剂和助凝剂,能有效加速水体浊度和藻类密度递减率,尤其浊度值｡为优化处理效果,混凝剂投放量宜控制在40mg/L及以下,助凝剂投放量宜控制在4mg/L以内,高于该投放量后浊度和藻类密度影响程度递减明显｡

(2)高密度沉淀池内含藻类水样曝气时间增加,其藻类密度去除率也逐步增加,当高于一定曝气时间后,藻类密度呈现稳定再逐步递增变化,因此建议曝气时间控制在50d以内｡

(3)本文对含藻类水体温度影响尚未进行研究,有所不足,在后续研究中应重点考虑优化工艺下水温影响｡

参考文献:

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[3]杨平,戴国飞,刘聚涛,等.碧山水库藻类群落特征与蓝藻水华风险分析[J].水利规划与设计,2024(3):38-42.

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