低温低浊度水8

低温低浊度水处理第八组低温低浊度水处理特点：1）温度低2）浊度低3）耗氧量低4）粘度大一、低温低浊对水质净化过程㈠、低温水⑴影响：低温——水温低——絮体缓慢——颗粒小，松散⑵原因：①浊度↑——布朗运动↓——碰撞机会↓——不利于胶粒脱稳凝聚②无机盐混凝剂水解是吸热反应，低温水絮凝剂水解速度降低，水解产物的形态不佳一、低温低浊对水质净化过程③低温时，水化作用增强．颗粒周围水化作用突出，絮状物粘附力和强度降低，妨碍胶体凝聚，而且水化膜内的水由于粘度增大，影响了颗粒问的结合强度，使絮体松散易破碎，密度小，颗粒强度低。④水温低时，水的pH值提高，相应地混凝最佳pH值也随之提高。一、低温低浊对水质净化过程㈡低浊度水影响：①杂质主要是以细的胶体分散体系溶于水中，胶体颗粒较为均匀，具有很强的动力稳定性和凝聚稳定性，且带负电颗粒数量少，达到电中和所需的混凝剂也少，形成的絮体细、小、轻，难以沉淀，易穿透滤层。②颗粒数目↓，碰撞而聚集的机会↓，絮凝体难以形成，而要通过增大搅拌强度以提高颗粒碰撞的几率，同时又会产生很高的水流剪切强度，使原先形成的低强度的絮凝体被剪碎。一、低温低浊对水质净化过程③低浊度水由于固相浓度很小，分散相的浓度面积较小，易形成易溶解的产物，由于缺乏大量高聚物形成的有效空间网格交联的键．很容易被破坏。二低温低浊水净化的研究进展　　研究主要有两方面：一、开发和应用产生较好处理效果的混凝剂。如：高铁酸盐和聚硅酸二、在后继处理工艺上采取强化絮凝、沉淀和过滤的和技术措施。如：机械加速澄清池、气浮、直接过滤、斜管沉淀池等。二低温低浊水净化的研究进展1.混凝剂的开发与应用1)聚硅酸及其金属混凝剂。聚硅酸是一种无机高分子聚合物，本身具有良好的吸附性能和架桥性能，常常与聚氯化铁(PFC)或聚硫酸铁(PFS)配合使用，取得了较好的絮凝效果。二低温低浊水净化的研究进展Ⅰ应用：在我国，最早使用的是天津市自来水公司，并取得了良好的效果，之后北京、上海、长春等城市的自来水厂家也先后使用，至今仍有部分自来水厂家在使用聚硅酸。Ⅱ问题：①不易储存，需现配现用②与其他混凝剂配合使用时比例难以掌握，因而常常不能得到预期的处理效果，应用受到了一定的限制。二、低温低浊水净化的研究进展Ⅲ聚硅酸中加入金属离子：在聚硅酸中加入少量金属离子(Al、Fe等)，可以抑制聚硅酸的聚合，延缓其凝胶，能使絮凝体体积明显增大，并改善低温混凝效果二、低温低浊水净化的研究进展国内：①哈尔滨工业大学制备了分子量为40万道尔顿的高分子量聚硅酸铁。该产品适用的pH值范围宽，储存期超过了1个月。在应用于低温低浊水处理中，表现出了良好的沉降性能，其除浊效果明显优于单独投加硫酸铁，略优于硫酸铁加助凝剂PS，且用药量小，是一种高效的无机高分子絮凝剂。二、低温低浊水净化的研究进展②山东大学高宝玉等研究了含铝离子的聚硅酸混凝剂(PASS)，用于油田废水、煤矿废水的处理。SS去除率达99.4％。COD去除率达98.2％，结果优于PAC，且用量低，同时适当引入其他离子还表现出十分优良的脱色性能。二、低温低浊水净化的研究进展聚硅酸铝铁是在聚硅酸中同时引人两种金属离子，既克服了PSA对pH敏感、残余铝量较大的缺点，又克服了PFS出水有残色的缺点，是一种沉降速度快、残余量少的聚合物。其水解产物使水中杂质脱稳并形成一定的离子，同时高聚合度的聚硅酸可起吸附架桥作用，在下沉过程中又进行网捕，故具有高效的絮凝性能。与此同时，铝、铁金属离子还有抑制并延缓硅酸凝胶的作用。二、低温低浊水净化的研究进展Ⅳ聚硅酸金属盐混凝剂的特点：①絮体形成速度快，絮体颗粒较大，而且絮体形成的大小和快慢受温度的影响较其他混凝剂小②由于该混凝剂形成的絮体对水体中的有机污染物具有较强的吸附能力，因此也适合于处理严重污染的水质③处理后水体中残余的铝离子含量远远低于其他混凝剂，从而减小了铝对人体所造成的危害二、低温低浊水净化的研究进展④处理后水中铁含量也较低，这可以避免因铁的氧化物与大量增生的菌体粘合在一起造成管道堵塞而使管道内过水能力明显下降。注：研究表明，含三价离子的聚硅酸盐稳定性大于含二价离子的聚硅酸盐，聚硅酸铁的稳定性又大于聚硅酸铝。原因——ⅰ溶液的pH↓，使其中有效成分的数量减少——ⅱ聚硅酸表面发生聚合作用的羟基氧的电子密度↓，从而抑制了硅酸的聚合。二、低温低浊水净化的研究进展　2)有机高分子絮凝剂。同济大学开发了一种新型阳离子聚丙烯酰胺(HCA)，与聚合氯化铝复配后对低温低浊度原水和污水均具有非常好的处理效果，可以降低投药量20％以上。但由于残留单体的存在，合成高分子絮凝剂对人体健康会产生一定的影响，需严格试验，控制出水单体含量。二、低温低浊水净化的研究进展2.、生产工艺与技术措施1)给水处理工艺。在给水处理工艺上，高效廉价的混凝剂的研制，将使混凝反应进行得更充分，但即使在原水中加入极高效的混凝剂，也需从设备上为在水中产生良好的矾花颗粒创造条件。ⅰ混合——管式静态混合器；机械混合ⅱ絮凝——隔板絮凝；机械絮凝池；水力型的絮凝池（我国大都用）二、低温低浊水净化的研究进展2)搅拌试验：目前在我国仍是寻求合适的投矾量适用方法3)滤池：过滤速度可控制为恒速或渐降速，采用恒速可对过滤过程进行更良好的控制。4)膜过滤：膜过滤是新近发展的一项技术，它可有效地去除水中的臭味、色度、消毒副产物前体及其他有机物和微生物，用于低浊水优为适合，但鉴于价格较昂贵，暂不予考虑。三、水处理技术的改进水处理工艺主要包括混凝和分离两大过程。混凝的作用是促使原水中的胶体杂质形成絮体，而分离是将混凝形成的絮体通过沉淀或者气浮的方式从水中分离出去．剩余的少部分微小絮体及其它杂质，再经过过滤而分离出去的处理过程。三、水处理技术的改进1.混凝作用混凝是水质净化处理的制药、混合、反应各环节的总称，它包括凝聚和絮凝两个阶段。凝聚实质是使胶体胶稳而具有凝聚的性能，凝聚作用的动力只能是布朗运动，水流的搅动并不会加快胶体颗粒的碰撞速度。絮凝是脱稳的胶体结成大棵粒絮状体过程。颗粒碰撞的动力是水流搅动形成的梯度。三、水处理技术的改进提高处理效果措施1)加强凝聚的措施：①使用助凝剂——助凝剂在混凝剂投加后1分钟投加，效果较好。原水水质的色度比较高时，可在混凝剂之前投加助凝剂。投加助凝剂，不但可以提高凝聚效果，还可以减少约30％的混凝剂投加量。三、水处理技术的改进②快速混合——快速混合常采用水泵和静态混合器，速度梯度约为700～1000/s。在1—2s内完成混合。③散除CO2——混凝剂加入水中充分混合后，要立即曝气，如能降低水中CO2含量60％。则可节省混凝剂用量30％以上。低温低浊经曝气混凝后，形成的絮体比较密实，水的透明度高。三、水处理技术的改进2）提高反应的絮凝效果为提高反应的絮凝效果，反应池除了保证必要的反应时间外，还要研究速度梯度的变化和活性泥渣的作用。速度梯度除了与外加能量有关外，与反应池的池型也有一定的关系。另外，反应池设计的指标G．T值，对于低温低浊度原水处理，反映不出活性泥渣的作用。三、水处理技术的改进①反应池G．T．C值絮凝主要是在反应池中完成的。脱稳的胶体颗粒具备了相互吸引的能力。在水流速度梯度产生的微旋涡作用下，碰撞接触结成大颗粒的絮体。随着反应时间的延长，絮体颗粒越来越大，而颗粒的数量则越来越少。G．T作为反应池的设计指标值是不全面的．因为水中颗粒的体积浓度C对反应过程也有重要影响。三、水处理技术的改进2．絮体的分离措施分离处理构筑物有沉淀池、气浮池和滤池。低温低浊水的不利因素也影响了絮体颗粒的分离效果。颗粒的分离速度U与水的动力粘度系数、絮体颗粒的比重和颗粒粒径d有关。原水低温低浊时，形成的絮体轻而疏松，絮体密度减少，再加上水的动力粘度系数提高的不利影响，因而颗粒分离速度减低很多。三、水处理技术的改进斜管或平流沉淀池，处理浊度的范围从几十度到一、二千度都是可行的，但是对于去除藻类、色度以及低温低浊水，效果却很差。而采用气浮法则可以取得较为满意的效果。三、水处理技术的改进运用气浮和沉淀的不同功能．采用浮沉池来适应水质的变化。当处理低温低浊江河水和藻类生长期的低浊度水库水时，浮沉池以气浮的方式运行；而在夏季原水浊度提高时，可采用沉淀的方式运行。这样使浮沉池与滤池有机结合，对原水的水质变化有较大的适应性，可以收到理想的技术经济效果。三、水处理技术的改进浮沉池以气浮方式运行合理性在于：(1)因为水中悬浮杂质量少，气浮的气固比低，用气量小，可节省加压回流水的能耗(2)水温低．空气在水中的饱和溶解度提高。使得低温时空气更容易溶解于水中(3)原水在加压提升的过程中会溶入一些空气，而且当混凝剂水解时．所产生的CO2微气泡也容易与絮体接触粘附在一起，强化絮体的上浮。三、水处理技术的改进实践表明将气浮方式运行前的反应时间缩短到10min可行的。也就是说．浮沉池按气浮方式设计反应池，可以减少反应池体积的1／3～1／2。降低了工程造价；如果考虑浮沉池增加的气浮设备投资，则总造价与沉淀池相当。至于日常运行费用，虽然增加了冬季气浮运行的电费，但是可以用节省混凝剂的用量和排泥的水量来予以补偿。这样。浮沉池能够适应原水水质的变化而灵活运行，并保证出水水质的优越性就显而易见了。三、水处理技术的改进目前．东北地区低温低浊水及水库水处理。多数仍然采用传统的混凝、沉淀和过滤的工艺。夏季出现高浊度原水时。混凝、沉淀构筑物是必不可少的，如果采用浮沉池与滤池配合使用，按照气浮的方式运行，则滤前水的浊度可大为降低，一般可达到10度以下。浮沉池就可承担了滤池的大部分负荷，因而也提高了滤后水质。三、水处理技术的改进为保证滤后水质，滤池不应承担较大的负荷，就是采用接触过滤工艺．水温↓——滤池的过滤能力↓——滤池中水流的剪应力↑，滤层中絮粒破碎的可能性大，易穿透滤层。滤池是水质净化工艺流程中的最后环节，采用浮沉工艺,滤前的预处理构筑物应在任何时候都发挥作用,在设计上技术经济效益较高。含铝离子的聚硅酸混合剂的效果图