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HPAC:复合聚氯化铝NOM:天然有机物TOC:总有机碳DOC:溶解有机碳NTU:散射法浊度的单位GAC:颗粒活性碳
翻译:
3.5 混凝优化:一个综合过程
混凝优化作为水综合处理过程中最重要的步骤之一,实施时应考虑对其它处理过程的影响。
3.5.1 HPAC(复合聚氯化铝)对固/液分离的影响
一些研究者(Edzwald,1983; O’Melia等1987; Malley,1988)发现,用混凝和絮凝来去除NOM(天然有机物)与固/液分离过程的类型(浮选与沉淀)无关。不过,固/液分离过程是影响HPAC去除NOM的效率一个重要因素。
当使用HPAC作混凝剂时,发现通过浮选的TOC(总有机碳)去除率比通过沉淀的高出约5%。而浮选—过滤的TOC去除率比沉淀—过滤的高了9%。浮选可以更有效地去除疏水DOC(溶解有机碳),因为气泡对疏水DOC有良好的亲和力。通过浮选,疏水性和中性的DOC几乎可以完全去除,且残留的分子量大于10,000的DOC浓度低于通过沉淀的残留(Yan 等, 2006)。
HPAC形成的絮凝物较小但不紧凑,不利于沉淀。浮选和沉淀后水的残留浊度分别约为0.8和3.0NTU(散射法浊度的单位)。虽然浮选比沉淀更能有效去除混浊,但浮选过滤后的剩余浊度几乎与沉淀过滤相同。而沉淀后的沙滤运行期仅是浮选的一半。
3.5.2 预臭氧对HPAC混凝性能的影响
此前有报道,预臭氧可影响FeCl3的混凝性能(Yan 等, 2007b),预臭氧以1.0mg/L O3的剂量使用时对混浊和UV254的去除有助凝作用,而2.0mg/L剂量的O3抑制NOM的去除(以UV254的去除表示)。而预臭氧不影响HPAC对混浊和UV254去除能力。这与FeCl3形成鲜明对比。
与FeCl3不同,HPAC可以通过中和电荷、吸附及架桥等机制去除DOC。因此,用HPAC去除DOC受预臭氧过程的影响较小。即使高剂量使用O3,带正电荷的铝聚合物也可以与添加剂一起与臭氧水中的臭氧生成物(如有机酸)发生中和和吸附(Yan 等, 2007b)。
3.5.3 HPAC对过滤的影响
通过与FeCl3和NaSiO3(剂量比1:1)的混合混凝剂(加0.15mg/L的PDADMAC助剂)对比,研究了HPAC对过滤的影响。图7表明,HPAC不仅在去除NOM和混浊方面比传统的混凝剂更有效,而且可以达到更长的沙滤运行期。
3.5.4 用混凝剂HPAC混凝的剩余铝
与未经处理的污水相比,HPAC的使用大幅提高了水中Al的总浓度,而溶解Al只是略有提高:从0.073mg/L提高到0.086mg/L。大多数Al都以絮凝物形式存在的,可以轻易地通过沉淀、浮选和沙滤去除,剩余溶解Al浓度可降低到0.064mg/L。在随后的中臭氧化和GAC过滤过程中,随着NOM的去除,剩余Al浓度可进一步降低到0.043mg/L,这比国家饮用水标准(GB 5749-2006)中规定的Al含量限制0.2mg/L要低(Yan . 2007b)。
4 结论
本文报道了对高碱度微污染水的强化混凝处理研究。得出的主要结论如下:
(1)用对传统的混凝剂——明矾和铁盐去除NOM的最佳pH值在酸性区域(pH6.0)。使用预水解铝聚合物混凝剂,可以在高pH值下对高碱度未经处理的污水进行有效地NOM去除。因为预先形成中度聚合性铝(Alb),使铝聚合物絮凝剂在去除NOM方面有很高的效率。
(2)有机阳离子聚合物和活性硅能有效地提高PACl的凝结性。有机阳离子聚合物可提高PACl中和能力,活性硅能提高PACl桥接能力。
(3)开发了一种新型的复合混凝剂(HPAC),专门用于高碱度微污染水的净化。在去除NOM和混浊方面具有很高的效率。以HPAC为混凝剂,颗粒和NOM可以通过预臭氧、凝结、浮选和沙滤等一系列处理过程一起去除。残余Al相对较低。
(4)混凝剂的优化(如HPAC的应用)可以作为除了酸化未经处理的污水和增加水解混凝剂用量以外,高碱度微污染水中增强NOM去除效果的另一选择方案。
图7 HPAC和传统混凝剂对过滤的影响
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