以炭砂滤池为核心的净水组合技术研究

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我国东江流域地区饮用水水源存在微污染问题,特别是在频繁爆发的水源水季节性和突发性污染事件中,微量有机物、氨氮和嗅味问题严重威胁了当地居民的生活饮用水卫生安全。传统的常规水处理工艺对微量有机物、氨氮和嗅味的去除效果有限。本文在实验室条件下模拟东江水源,考察强化混凝、预氧化、粉末炭污泥回流与炭砂滤池组合工艺对原水中浊度、有机物、嗅味(2-MIB、GSM)和氨氮的综合去除特性,以寻找一种适合东江水质的短流程深度处理工艺,得出以下实验结论:(1)采用SPME-GC/MS联用对GSM和2-MIB测定方法进行改进,结果表明,最佳固相微萃取条件为:萃取时间40min,萃取温度65℃,NaCl加入量1.0g;气质联机升温条件为: 50℃时保持1min,再以10℃/min升至100℃保持0.15min,接着以5℃/min升至240℃。改进方法对GSM和2-MIB的检出限分别达0.02、0.4ng/L。(2)强化混凝与炭砂滤池联用工艺研究结果表明:增加混凝剂的投量或降低原水的pH值均能有效提高混凝效果。不改变原水pH值,当聚合氯化铝、三氯化铁的投量分别为25mg/L、30mg/L时,浊度、嗅味和UV254去除效果最佳。过量的混凝剂会导致浊度去除率的反弹。聚合氯化铝的强化混凝效果优于三氯化铁。改变原水pH值比增加混凝剂的投加量更能改善嗅味的去除效果。石英砂滤柱受混凝剂投加量和原水pH影响较小,可有效提高浊度和UV254的去除率,但不能有效去除嗅味。炭柱能有效去除剩余UV254和嗅味,但由于滤后水中残留小分子颗粒物和氨氮难以被进一步去除,出水浊度难以进一步降低。(3)预氧化与炭砂滤池联用工艺研究结果表明:高锰酸钾具有助凝作用,与混凝剂联用时更能有助于去除浊度、嗅味和UV254。聚合氯化铝、三氯化铁为混凝剂时,高锰酸钾分别投加0.7mg/L、1.0mg/L混凝效果最佳。氨氮的去除率随着高锰酸钾投量的增加而持续升高,但过量的高锰酸钾会导致出水浊度、嗅味和UV254的去除率出现反弹。石英砂滤柱能有效去除水中剩余浊度和UV254,同样不能有效提高对氨氮和嗅味的去除率。炭层对UV254和嗅味补充去除有显著作用,但出水浊度难以进一步降低。前期砂滤池截留部分嗅味物质,后期颗粒炭补充吸附剩余嗅味物质,两者结合互补,可以有效去除嗅味,出水嗅味均在检测限以下。(4)粉末炭污泥回流与炭砂滤池联用工艺表明:采用活性炭污泥回流方法可行。长时间的再絮凝过程能提高嗅味、UV254和氨氮的去除率,但由于絮体破碎不可逆性导致浊度去除率降低。聚合氯化铝絮体破碎之后的再生性能优于三氯化铁。混凝剂为聚合氯化铝、三氯化铁时,粉末炭回流到絮凝初端均取得最佳去除效果,其沉后水中2-MIB、GSM以及氨氮均比无粉末炭回流时均有提高,而浊度和UV254则由于絮体破碎不完全再生所致略有下降。石英砂滤柱良好的强化过滤效果,不仅能消除因回流带来的浊度上升的影响,还能有效提高浊度和UV254的去除率。GAC炭柱不仅具有强大的物理吸附和截留性能,还存在有好氧菌生成生物膜,对进水中氨氮进行生物分解,是去除氨氮的主要方法。同时生物作用还能补充去除嗅味物质,经过炭柱出水的嗅味均能降到检测限以下。
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