次氯酸钠氯化与强化混凝相结合用于给水处理的试验

Posted 2023-01-12 有机物

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试验研究了氯化时间、有效氯投加量等因素对次氯酸钠氯化效果的影响以及氯化与强化混凝的先后顺序对CODMn和UV254去除效果的影响。
面对水源水质的恶化，常规混凝工艺已不能满足要求，国内外的试验研究和实际生产结果均表明常规的混凝、沉淀及过滤只能去除水中20%～30%的有机物且由于溶解性有机物的存在，不利于破坏胶体的稳定性而使除浊效果显著下降。有机物的存在会给饮用水深度处理带来诸多危害，因此如何最大限度地去除水中的有机污染物己成为当今国内外给水研究领域的热门课题。
目前，氯化已在很多水厂得到应用，但是氯与水中的有机物反应产生三卤甲烷和其他卤化副产物，这些卤化有机化合物中有许多被推测是致癌物质，对饮用水的水质安全构成了极大的威胁。采用次氯酸钠代替氯的氯化作用，可进一步减少氯化副产物的产生。与预氯化相比，无论在控制氯化副产物的产生方面，还是在使用的安全性方面，次氯酸钠氯化都具有实际的意义。此次试验目的在于确定次氯酸钠预氯化的最佳投加量、最佳氯化时间等工艺参数以及预氯化与强化混凝的相互影响，为净水厂的设计、运行提供合理的设计参数。
1.试验
1.1原水水质
试验原水取自北方某水厂，其主要污染物为有机物、氮、磷等。原水水温为6.0～15.0℃，pH值为7.0～8.2，浊度为2.47～7.36NTU，色度为6～17，CODMn为4.48～6.50mg/L，UV254为0.075～0.119。
1.2试验方案与方法
由于商品次氯酸钠溶液不稳定，其有效氯含量需定量测定，故首先进行有效氯的测定，确定浓度后将其稀释成有效氯为1mg/mL的溶液待用。向原水中投加一定量的次氯酸钠，搅拌一定时间后，测定预氯化后水样的CODMn与UV254值；将氯化后的水样进行混凝沉淀，测定经混凝沉淀后水样的CODMn与UV254值；通过改变有效氯和混凝剂的投加量，研究次氯酸钠氯化作用对上述水质指标的影响，确定最佳次氯酸钠投加量、最佳氯化时间等工艺参数。另一组试验以相同的搅拌方式强化混凝后，将水样过滤再投加一定量的次氯酸钠，搅拌一定时间后，测定处理后水样的CODMn与UV254值。比较两组试验的最终处理效果，分析次氯酸钠氯化与强化混凝的顺序对CODMn与UV254去除效果的影响。
次氯酸钠氯化搅拌速度为200r/min；强化混凝试验为先投加FeCl3100mg/L，充分混匀后再加入壳聚糖1.5mg/L，以400r/min的速度搅拌30s，再以70r/min的速度搅拌15min，最后静沉30min，取上清液测定。
2.试验结果与分析
2.1次氯酸钠氯化对CODMn去除效果的影响
1)氯化时间对CODMn去除率的影响。由图1可以看出，随着氯化时间的延长和有效氯投加量的增大，CODMn的去除率不断提高。氯化20min后，CODMn的去除率大幅度提高。在氯化30～40min时，原水中的有机物与次氯酸钠的反应进行得较为充分，CODMn去除率明显增加，但氯化40min以后，对于不同有效氯投加量的反应，CODMn的去除率增加不大，趋于平稳状态。

2)有效氯投加量对CODMn去除率的影响。由图2可以看出，随着有效氯投加量的增大，CODMn去除率也呈上升趋势。但是当有效氯投加量超过4mg/L时，CODMn去除率的升高幅度不大。

随着投氯量的增加以及氯化时间的延长，水体中的氯化副产物大量增加。因此，投加有效氯4mg/L，氯化时间30min为宜。
3)强化混凝对CODMn去除效果的影响。原水经次氯酸钠处理，氯化时间为30min，即使有效氯投加量增加到6mg/L，CODMn的去除率也只有20%左右。但是水样经氯化处理再经过强化混凝沉淀后，CODMn的去除率显著提高。由图3可以看出，当有效氯投加量为5mg/L时，经过强化混凝处理后，CODMn的去除率可以达到50%多。当有效氯投加量再增加，CODMn的去除率变化不大。

原水在投加一定量的次氯酸钠氯化后再通过强化混凝沉淀处理，能有效提高有机物的去除效果。
2.2氯化对UV254去除效果的影响
由图4可以看出，随着有效氯投加量的增加，UV254的去除率也在不断增大。当有效氯投加量达到4mg/L时，UV254去除率均能达到55%以上，再增加有效氯的投加量，UV254的去除率变化不大。当氯化时间达到40min，有效氯投加量达到4mg/L时，UV254的去除率能达到65%左右。

2.3氯化和强化混凝顺序对CODMn及UV254去除效果的影响
氯化和强化混凝均可用于原水中有机物的去除。但两者顺序不同，对CODMn及UV254去除效果也不同。由图5可以看出，先氯化后混凝对于CODMn的去除效果总体要优于先混凝后氯化。而由图6可以看出，在低投氯量时，先混凝后氯化对于UV254的去除效果优于先氯化后混凝，随着投氯量的增加二者的处理效果趋于一致。

3.结论与建议
1)氯化后的原水，再经过强化混凝，CODMn和UV254的去除率明显提高。其中CODMn的去除率由单纯强化混凝的30%提高到50%多。说明原水在经过次氯酸钠氯化后，降解或者破坏了水中有机物的结构，能够更加有效地改善强化混凝效果，提高出水水质。
2)对于试验原水，有效氯投加量为4mg/L，氯化时间为30min时，CODMn去除率可达20%左右，再经过强化混凝后，CODMn的去除率达到50%左右，大大提高了有机物的去除效果。
3)氯化效果与有效氯的投加量直接相关，而最佳投加量的确定与原水水质有明显关系，实际的投氯量应根据原水的水质而定。
4)氯化和强化混凝均可有效去除原水中的有机物质，单独氯化或单独混凝的效果均不是很理想，故试验中将氯化和强化混凝结合起来用于给水处理。氯化与强化混凝的先后顺序也会影响CODMn及UV254的去除效果，实际工作中应根据不同的水质要求合理安排试验程序。