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原状水有机污染物预处理方法分析研究及应用

发表时间：2021/9/3 来源：《建筑科技》2021年9月中作者：尚俊生1 尚景伟1

[导读] 对不合格的原状水中悬浮物、浊度等有机物杂质进行预处理，然后杀菌消毒可生成达标生活用水。本文根据工作实践，对原状水有机污染物预处理方法进行分析研究，提供应用意见。

黄委山东水文水资源局尚俊生1 尚景伟1 山东济南 250100

摘要：对不合格的原状水中悬浮物、浊度等有机物杂质进行预处理，然后杀菌消毒可生成达标生活用水。本文根据工作实践，对原状水有机污染物预处理方法进行分析研究，提供应用意见。
关键词：水污染；预处理；方法；研究应用
        1引言
        一般的原状水要用于生活用水都是不达标的，对原状水处理的目的是为了除去水中的有机污染物悬浮物并对浊度进行净化处理，然后再进行杀菌消毒生成达标生活用水。传统的给原状水处理程序大多采用混凝—沉淀一过滤一消毒工艺，其中，混凝过程是重要的处理环节，经过凝聚、絮凝反应，形成大的絮体颗粒，再通过沉淀、过滤工序将其去除。本文是通过对强化混凝过程的方法进行分析研究，提出应用指导意见。
        2强化混凝工艺
        混凝过程一般分加药、混合、凝聚和絮凝4个环节。在原状水中加入混凝剂，经过水解、混合、聚集、絮凝系列反应后形成不同形状、不同结构的絮凝体，絮凝体的形状和结构直接影响着水处理系统的混凝、沉淀、分离效果，因此，需要对其影响进行定量研究，找出规律，以强化混凝、沉淀处理工艺，提高分离效果。
        3工作原理
        强化混凝、沉淀处理原理包括以下三个方面:（1）使用高效新型高分子絮凝剂，可强化凝聚和絮凝过程，增强絮凝体的形成，改善絮凝剂的净化特性；（2）强化混凝沉淀的技术条件：优化沉淀设备的运行参数和加药设施的自动化水平，改善沉淀池水流状态，降低絮凝体沉降高度，可大幅度提高沉淀效果。投药设施的自动控制，可实现混凝剂的投加量随水质的适时变化，提高药剂的利用率；（3）提高絮凝颗粒的有效浓度，可促进絮凝体整体网状结构的形成。强化混凝、沉淀处理后，可以提高水中细微颗粒和胶体的净化效率，对水中大、中分子有机物能有效地去除，同时对水中溶解性低分子有机物、氨氮、亚硝酸fhRn、致突变毒性物等也有较明显的净化效果。强化混凝、沉淀工艺去除水中有机物的净化机理，是基于新型药剂的利用和絮凝技术的提高。
        4.常用方法
        4.1无机高分子絮凝剂
        无机高分子絮凝剂是指铁盐或铝盐的聚合物，该混凝剂溶于水中后，形成一系列不稳定的中间产物(多元轻基络合物)，与水中阴离子有机物结合形成络合物。水解中间产物和有机络合物的化学形态及性质，决定其对水中细微颗粒和胶体的净化效果，也决定着水中有机物的去除率。试验证明:无机高分子混凝剂的水解中间产物对大部分溶解性有机物产生吸附共沉作用，同时由于无机盐混凝剂的投加，水中大部分溶解有机物的阴离子功能团又能置换多元轻基络合物表面结合的水分子或氢氧根(OH-)生成新的络合物，而新形成络合物的溶解度较低，容易从水中以晶体的形态被析出。无机高分子混凝剂的部分水解中间产物是具有较高氧化还原电位中间价态离子，具有较强的氧化作用，可使水中有机物氧化分解，另外，在水处理过程中投加的有机高分子助凝剂，可起到吸附加桥作用，也提高了水中有机物的去除效果。
        4.2投放药剂设施及自动控制技术
        在水处理实际工程中，单参数控制法经历了由低精度半自动控制到高精度全自动控制的发展过程，而多参数控制法则存在参数在线检测困难及各因素间相互影响问题，工程上难以实施。

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在不断实践的基础上，八十年代后采用了流动电流和透光率脉动值测控技术，该技术克服了传统技术的弊端，将影响混凝效果的原水流量、浊度、PH值、碱度、水温、混凝剂浓度等综合影响，优化为可在线检测的单一的本质参数，通过对单一参数的检测，提高了自动控制水平。由于投放药剂采用了新的自动控制技术，一方面提高了投放药量的精度；另一方面保证了加药量的变化与水质、水量变化相同步，提高了工作效率。
        4.2.1流动电流测控技术
        天然水中的胶体颗粒一般均带有负电荷，负电荷将吸引水中的正离子向它靠拢，在胶体附近形成一个松散的正离子层，当水流动时，胶体将带动正离子层作定向运动，从而形成电流，这便称为流动电流(以SC表示)。当胶体带的负电荷多时，它吸引的正离子也多，从而流动电流也大，反之，流动电流小，即流动电流与毛电位存在正相关关系。流动电流反映了混凝过程的本质，在工程中，只需检测流动电流一个参数，即能对混凝过程的投药量进行准确控制，其它影响混凝效果的水质参数变化都能通过流动电流的大小反映出来。当原水浊度升高时，如果投药量不变，则均分到单位浊质上的药剂会减少，引起流动电流检测值偏离设定值而要求增大投药量；反之，则均分到单位浊质上的药剂会增加，要求减小投药量。目前国内常用的混凝剂一般为无机thmi类，如硫酸铝、聚合氯化铝、硫酸亚铁、三氯化铁等，都可采用此技术进行自动投药控制。
        4.2.2透光率脉动值测控技术
        透光率与水中浊质浓度有负相关关系，透过浊水的光照在光电池上产生电流，成为输出信号。当光束在浊水中照射的体积足够大时，由于光照空间内浊质颗粒众多，输出电流常为一稳定值；当光照空间体积减至足够小时，流动的浊水通过光照空间时颗粒数不多且在一定范围内波动，从而引起透光率的波动。在水处理的絮凝过程以前，由于进入光照体积内的浊质颗粒小而多，其脉动值很小，絮凝以后，颗粒增大，颗粒数减少，脉动值便随着增大，絮凝愈充分，脉动值愈大。脉动值与平均值的比值称为相对脉动值R，当原水浊度升高时，投药量不变，则分摊到单位浊质粒的药量减少，单位体积内形成的絮体粒径小，颗粒少，使检测的R值发生偏离，要求增大投药量，其它水质参数变化的影AIpJ类似，所以，只要控制R参数，使检测值与设定值的差值不超过一定的范围，就可保证处理系统的正常运行。要控制R，当其传感器容器壁受污染或光电池老化时，透过光强的变化对比值的分子和分母有相同程度的影响，输出值将不受影响，它使该传感器不仅可用于一般天然原水，也可用于高浊度水、废水、污水和污泥的混凝和絮凝，最高适应浊度可达8X104NTU以上，对混凝剂和絮凝剂适应性很强，一般不受药剂种类的限制。
        4.3沉淀设备运行参数优化
        改进沉淀设备的运行参数主要是通过改变沉淀池水流流态、降低絮凝体沉降高度来实现的。在工艺上采取控制进水量、延长沉淀时间，或在沉淀池中增加斜板(管)来实现的。
        4.4提高絮凝颗粒有效浓度
        提高絮凝颗粒的有效浓度，可促进絮凝体整体网状结构形成。当水进入沉淀区后，在水中很快形成悬浮状态的整体网状结构过滤层，原水通过该过滤层，自下而上地分离清水同时自上而下地浓缩絮凝泥渣，实现对原水中有机物进行连续性网捕、扫裹、吸附、共沉等综合净化效能，达到以常规的水处理工艺强化受污染水体处理目的。
        5.结论
        在受污染的水体中除含有大量悬浮物和胶体物外，还含有大量的低分子可溶性有机物和各种金属离子、盐类、氨氮等成分；水中部分有机物在水中呈悬浮状或胶体状，增加了水中的浊度含量；水中溶解性和呈悬浮状或胶体状有机物，通过投加混凝药剂的方式，在降低浊度的同时，能随之除去。试验表明:若将水的浊度降低至O.SNTU以下，有机物可能减少80%，因此降低了水的浊度。