二次凝聚法去除原水TOC的特性研究.doc

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1、二次凝聚法去除原水TOC的特性研究摘要：针对饮用水原水有机物污染加重的趋势，提出了提高去除原水有机物效果的二次凝聚法。通过对某河水的凝聚试验，发现应用二次凝聚法在去除TOC和浊度方面有明显的优势。试验结果表明：二次凝聚法与常规凝聚相比，药剂量适度增加而总凝聚时间增加1倍，TOC去除率提高30%以上，试验沉淀出水浊度下降2.0NTU。关键词：二次凝聚法去除原水TOC　　关于常规凝聚对有机物的去除，一般认为原水有机物浓度的升高引起凝聚剂投加量明显增加［1～2］，研究较多的为强化混凝法［3～4］。一些研究结果表明，优化混凝条件可将TOC去除率提高到60%以上［4

2、］。进一步的研究认为混凝时的pH影响最大，当pH≥7.0时有机物去除主要是金属氢氧化物吸附的结果；而当pH＜7.0时则需足够有效地使凝聚剂与原水迅速接触，发生电性中和反应［5～6］。本文据此，试验研究了二次凝聚工艺对原水总有机碳(TOC)的去除效率。　　1　试验　　1.1　试验装置　　试验装置采用六联烧杯搅拌试验装置。二次凝聚的工艺过程为：原水→第1次加药凝聚→第2次加药凝聚→絮凝→沉淀。　　1.2　试验原水　　试验原水取自江苏省某市郊区河流，试验原水水质参数数值如下：　　浊度(NTU)12～446　　TOC(mg/L)9.3～14.4　　碱度(以CaCO

3、3计mg/L)92～126　　pH6.78～8.06　　溶解氧(mg/L)2.8～3.1　　1.3　试验过程5　　试验分两部分。　　(1)二次加药凝聚试验；同时作为对比，做常规凝聚试验。比较常规凝聚与二次凝聚效果。　　(2)试验研究二次凝聚沉淀出水比常规凝聚沉淀出水水质优的原因。试验采用3种不同水样，除原水外，另配制2种浊度与原水相同的水样：①原水；②稀释水(50%原水+50%配制水)；③配制水。其中，配制水为蒸馏水+粘土搅拌的悬浊液。分别进行3种水样的常规凝聚试验和二次凝聚试验。　　凝聚剂采用硫酸铝(化学纯)，分子式为Al2(SO4)3·18H2O。试

4、验采用6种凝聚剂投加量，分别为40mg/L，50mg/L，60mg/L，70mg/L，80mg/L，90mg/L。二次凝聚采用与常规凝聚等量的投加量，每次投加量分别为其1/2。　　二次加药凝聚时间共为60s，每次30s，絮凝与沉淀时间和为20min，采样测定沉淀出水TOC和浊度；常规加药凝聚时间为30s，絮凝与沉淀时间和为20min，采样测定沉淀出水TOC和浊度。　　1.4　水质分析　　水质测定项目有：原水TOC、浊度、碱度、pH、溶解氧，混凝沉淀出水TOC、浊度。　　2　结果与讨论　　2.1　试验数据分析　　2.1.1　TOC去除与加药量的关系　　试验结

5、果见图1，原水TOC为11.4mg/L，浊度为139NTU。结果显示用二次凝聚比常规凝聚的沉淀出水TOC有明显改善。常规凝聚当凝聚剂投加量为50mg/L时取得最佳TOC去除效果，当投加量继续增加时TOC的去除效果反而下降。而二次凝聚的最佳TOC效果出现于80mg/L。两种试验方式都有最佳效果点的存在，但绝对去除效果有明显差别。试验表明原水有机物的去除率不仅与凝聚剂的投加量密切相关，也与凝聚方式密切相关。　　　　图1　二次凝聚与常规凝聚沉淀出水TOC比较　　2.1.2　浊度去除与加药量的关系　　试验结果见图2，原水TOC为11.4mg/L，浊度为139NTU

6、。对于浊度，常规凝聚当凝聚剂投加量为50mg/L时取得最佳凝聚效果，沉淀出水浊度为4.2NTU。相应地，二次凝聚沉淀出水为3.5NTU。而二次凝聚最佳凝聚效果的投加量为80mg/L，此时出水浊度为2.1NTU。相应的常规凝聚沉淀出水浊度为10.2NTU。5　　　　图2　二次凝聚与常规凝聚沉淀出水浊度比较　　由上述试验结果可以发现，原水TOC的去除与浊度的去除有非常好的相关性，这是一个值得关注的现象，本文将在阐述TOC去除机理时解释这个现象。尽管加药量不同，但在绝对意义上二次凝聚能取得更好的效果。这是因为常规凝聚在微观上存在部分凝聚剂过量，胶体颗粒再次稳定的

7、缘故。从试验结果可以看出，二次凝聚对浊度的去除效果明显高于常规凝聚。比较试验结果有两个特征：①二次凝聚沉淀出水的浊度曲线基本上处于常规凝聚下方；②二次凝聚最佳加药量范围明显宽于常规凝聚。　　2.1.3　凝聚方式对TOC去除效果的影响　　第二部分试验的目的在于确定二次凝聚法去除有机物效果的改善是否由于二次凝聚方式有利于去除原水有机物，以及常规凝聚效果差的原因是否由于原水有机物引起。试验结果见图3，图4。试验的原水浊度与另2种水样浊度同为127NTU，而TOC分别为11.2mg/L，5.6mg/L，0mg/L。从试验结果看，由于3种水样的有机物(TOC)含量不

8、同，经混凝试验后其沉淀出水TOC也明显不同。常规凝聚工艺的原水有机