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第一讲
试述水中藻类对水处理的影响及水的除藻技术。
水中藻类对水处理的不利影响:
(1)藻类致臭;
(2)藻类产生毒素;
(3)药耗增加;
(4)藻类堵塞滤层。
水的除藻技术:
(1)化学药剂法:常用的化学氧化剂有氯气、二氧化氯、臭氧、高锰酸钾、高锰酸钾复合药剂(PPC)等;常用的盐类药剂有铜盐和Ca(OH)2等。
(2)微滤机除藻:一般采用网眼孔径为10~45μm(多数为35μm)的微滤机,除藻率约为50%~70%。
气浮除藻
(4)直接过滤除藻
(5)强化混凝沉淀除藻:藻类一般带较高的负电荷(-30mV),由于不易形成良好的絮体而混凝困难;高藻水的pH一般在8.0以上,不利于混凝过程中增加正电荷的数量和形成聚合物。
(6)生物处理除藻:生物膜法是生物除藻的一种,主要是利用生物膜上的微生物对藻类的絮凝、吸附作用,使其被沉降、氧化或被原生动物吞噬。
3、藻毒素的去除技术主要有哪些。
(1)传统制水工艺
混凝沉淀通过去除藻类而去除细胞内藻毒素,但对细胞外的溶解性藻毒素无去除作用。
过滤与氯消毒可去除部分细胞外藻毒素,对细胞内藻毒素的去除作用较弱。
传统制水工艺不能保证出水藻毒素达标,必须采取预处理或深度处理措施。
(2)活性炭吸附
活性炭吸附是是有效去除藻毒素的工艺之一,但对活性炭中藻毒素的解吸还缺乏研究。表面长有生物膜的活性炭对藻毒素的去除作用与机理也需做进一步研究。
光降解与光催化氧化
微囊藻毒素侧链Adda基团具有对紫外光敏感的共轭双键结构,可以通过紫外光的照射破坏Adda基团而脱毒
(4)臭氧氧化
对含藻毒素的原水进行臭氧化预处理可有效降解藻毒素。微囊藻毒素在臭氧化条件下优先于GAC吸附而被降解。
(5)化学药剂氧化
尽管氯可以降解藻毒素,但高剂量的氯可能使饮用水产生较重的氯味,更严重的是氯与水中有机物反应会生成具有三致作用的消毒副产物。
膜过滤
超滤对藻毒素的去除效果达98%,反渗透达99.6%,纳滤可完全去除水中的藻毒素。
(7)生物处理
生物降解也是藻毒素转化的主要途径。微囊藻毒素化学结构稳定,不易被真核生物和细菌肽酶分解,但由于其分子的Adda基团具有不饱和双键,除易被氧化、光降解外,也易被天然水体中某些特殊细菌降解而降低毒性。
第二讲
试述微涡流混凝给水处理技术原理及主要设备。
给水处理技术:
微涡流之所以能有效地促进水中微粒的扩散与碰撞,其原因有两个方面。
其一,涡流形成流层之间较大的流速差,造成了流层中携带微粒的相对运动,从而增加了微粒的碰撞机率;其二,涡流的旋转作用形成离心惯性力,造成微粒的沿旋涡径向运动,从而增加了微粒的碰撞机率。
此两方面的作用都随涡流的尺寸减小而增大,微涡流是有利于凝聚的水力条件。
主要设备:
微涡流混凝工艺的核心--涡流反应器
微涡流混凝工艺的核心是涡流反应器,最初设计涡流反应器的目的是替代网格,克服其安装不便、易堵塞、寿命短等缺点。在污水处理工艺中使用填料的思想启发下,涡流反应器构造特点如下:
(1)空心球形结构,直径根据工艺需要确定,内外表面均打毛;
(2)表面开有小孔,孔径和开孔率根据工艺需要确定
(3)采用ABS塑料材料,容重略大于水,壁厚由结构强度设计确定。
改造或新建矩型微涡流反应池示例
试述湍流凝聚接触絮凝沉淀给水处理技术的原理及主要设备。
湍流凝聚接触絮凝沉淀给水处理技术包括列管式混合、翼片隔板絮凝和接触絮凝沉淀等设备。
列管式混合:
列管式静态混合器结构是:在混合器外壳内沿液流方向设有列管,各列管呈并排平行排列,在混合器内的并排列管可以是一组或数组。
其原理是:原水经过列管式混合器,通过控制水流的速度、水流空间的尺度,同时控制速度零区的范围,继而造成高比例、高强度的微涡旋,从而充分利用微小涡旋的离心惯性效应为亚微观扩散提供原动力,克服亚微观传质阻力,增加亚微观传质速率。
其优点是:列管式混合器混合效率高、效果好,混合时间仅为2-3s,相比于传统的静态混合器或管式混合器大幅度地提高了处理能力,并且节省投药量30%-35%。
翼片隔板絮凝:
翼片隔板絮凝池结构是:在絮凝池的流动通道内沿水流方向设有隔板,在每个隔板上均设有翼片,各翼片可以等距或不等距布置在各自隔板上。
其原理是:隔板上按照流体力学边界层理论设置翼片,控制水流的惯性效应、增强湍流的剪切力,使水中不同尺度的颗粒之间产生相对运动,此时水流速度已改变,颗粒之间就产生了速度差。所以在翼片隔板絮凝设备的控制下,速度差为水中相邻的不同尺度颗粒之间的碰撞提供了有利的条件。
其优点是:絮凝时间5-10分钟,较常规絮凝池的20分钟缩短很多,所需的絮凝池体积较常规絮凝池缩小50%以上,可节约絮凝池的占地和基建费用。
接触絮凝沉淀:
V形斜板(强化接触絮凝)沉淀技术利用设备的流体上升流道截面差
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