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高锰酸钾-粉末活性炭联用组合净水处理

移动版 转载请注明来源:净水器之家  2011-12-05 15:03

  嘉兴市南门水厂紧靠老城区,原水取自长水塘,属京杭运河嘉兴段水系。近年来随着市域的扩大和经济发展,三废治理相对滞后,水厂原水水质日益恶化。每到清明、梅雨、台风季节,水体倒流频繁,城市生活污水、工业废水长期滞留取水口,严重影响水源水质,致使常规净水工艺流程难以取得理想的净水效果。最具代表性的是1997年6月初至7月底水源倒流期间,矛盾尤为突出,出水水质色度、嗅味超标,引起用户反感,具体水质指标见表1。

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  表1 1997年6~7月南门原水及供水水质 转至净水器之家 http://www.ro361.com

  项目原水出厂水

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  浊度(NTU) 转至净水器之家 http://www.ro361.com

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  CODMn(mg/L)最大 copyright 净水器之家 http://www.ro361.com

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  NH3-N(mg/L)最大

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  色度(度)最大

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  平均 泛黑

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  5

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  20 净水器之家商务网站 http://www.ro361.com

  嗅味 净水器之家,您的净水器家园 http://www.ro361.com

 

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  平均 异嗅 净水器之家,您的净水器家园 http://www.ro361.com

  V 异味 净水器之家,您的净水器家园 http://www.ro361.com

  III

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  因此,1998年通过调查研究,结合南门水厂的工艺现状和水源特点,确立采用高锰酸钾预处理,滤前投加粉末活性炭联用组合工艺,使之与常规净水工艺流程相结合,取得了较好的净水效果。 净水器之家,您的净水器家园 http://www.ro361.com

  1高锰酸钾-粉末活性炭联用组合工艺 内容来自净水器之家 http://www.ro361.com

  1.1 生产工艺流程 净水器之家,您的净水器家园 http://www.ro361.com

  南门水厂二期工程建于80年代初,生产规模为日供水5万m3,由2组各2.5万m3/d净水处理工艺组成,为岸边式取水方式。原水经一泵房、静态混合至反应池时间较短,其后折板反应时间为10~15min,迷宫式沉淀池停留时间为20min,快滤池采用0.8~1.2mm均质滤料,滤层厚度70cm,滤速为8m/h,反冲洗周期为22~24h,混凝剂采用苏州硫酸铝厂生产的精制硫酸铝。投加高锰酸钾-粉末活性炭期间,取消预加氯。其工艺流程见图1。

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  图1

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  高锰酸钾作为强氧化剂,降解有机物,抑制藻类生长,随着投加量的增加和接触时间的延长,效果较理想。粉末活性炭对水中的小分子有机物(分子量<3000)有很好的吸附作用,有利于净水过程中去色、味。两者组合同时用于常规净水工艺流程,使之协同作用,效果更为显著。结合南门水厂工艺状况,经多次实地试验测定,确立高锰酸钾投加点为反应池进口处,粉末活性炭投加点为沉淀出水集水槽,即滤前。对此,在强化水质监测及观察运行参数的基础上,求得南门水厂水源投加高锰酸钾的直接作用时间为30~35min,粉末活性炭的蓄积时间为22~24h。

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  1.2 高锰酸钾、粉末活性炭的选型及投加量

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  (1)高锰酸钾:选用济南司普润化工有限公司产品,为国标一级,含量99.3%。据水样试验,按反应时间30~35min计,考虑高锰酸钾可能对后续工艺的影响,最佳投加量为0.25~ 0.40mg/L。

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  (2)粉末活性炭:就现有工艺而言,滤前投加粉末活性炭,可最大限度降低高锰酸钾的负面影响,消除与混凝之间的竞争,但同时导致粉末活性炭接触时间偏短(现场测试为5~8min ),且选型不当极易穿透滤层。因此,依据滤料粒径及相应水质状况,选用了河南新乡活性炭厂生产的煤质粉末活性炭。其相应技术指数:筛目为120~150目,碘值≥800 mg/L,亚甲兰值≥7~8,比表面积800~1200m2/g。 净水器之家,您的净水器家园 http://www.ro361.com

  投加方式为湿法压力投加,经小样试验表明,在CODMn10mg/L左右时,投加量以20m g/L为宜。

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  1.3 投加注意事项

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  1.3.1 合理选用混凝剂由于高锰酸钾与混凝剂投加点相距极短,因此可以认为是同时投加。据小样试验表明,与聚合氯化铝同时投加时,相应的去色、味,混凝效果反而下降,初步分析为聚合氯化铝被高锰酸钾降价所致。据平行试验表明,用硫酸铝混凝剂,效果相对较佳。由此认为,两者同时投加,选用低分子混凝剂为宜,其相应机理有待进一步探索。 净水器之家,您的净水器家园 http://www.ro361.com

  1.3.2 取消预加氯据小样试验表明,预加氯对高锰酸钾无明显影响,但因南门水厂预加氯极易造成沉淀池出水有残余氯存在,从而影响粉末活性炭吸附效果。再者,水源污染期间,原水常有挥发酚检出,取消预加氯,使之不再形成嗅味更为强烈的氯酚。 净水器之家,您的净水器家园 http://www.ro361.com

  2运行效果 转至净水器之家 http://www.ro361.com

  自1998年4月25日至8月15日,南门水厂采用高锰酸钾预处理与滤前粉末活性炭联用投加工艺,期间原水水质为:水温18.5~28.5℃,浊度118~584NTU,色度25~45度,氨氮2.50 ~0.75mg/L,CODMn10.87~5.11mg/L。混凝剂采用苏州产精制硫酸铝,投加量为20~35mg/L,高锰酸钾投加量为0.25~0.40mg/L,粉末活性炭为20mg/L。对原水中有害污染物浓度的去除情况分述如下。

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  2.1 对氨氮的去除 本文来自净水器之家 http://www.ro361.com

  如图2所示,与常规工艺流程相比,投加高锰酸钾后沉淀池出水氨氮去除率反而下降(9.6 %),滤后水去除率略有上升(4.2%)。两种工艺均能保持较小的出水氨氮绝对值(<0.02~0 .25mg/L)。加入高锰酸钾后,沉淀水氨氮去除率下降,是部分分子量较大的有机物被高锰酸钾分解为氨氮所致。

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  图2 氨氮去除率 本文来自净水器之家 http://www.ro361.com

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  图3 CODMn去除率 净水器之家商务网站 http://www.ro361.com

  2.2 对CODMn的去除

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  如图3所示,以硫酸铝作混凝剂时,采用高锰酸钾*.粉末活性炭联用组合工艺,对CODMn 去除率明显高于常规净水工艺。但据混凝平行试验表明,如采用聚合铝作混凝剂,混凝沉淀后,CODMn去除率达40%左右。 本文来自净水器之家 http://www.ro361.com

  2.3 对色度的去除 本文来自净水器之家 http://www.ro361.com

  如图4所示,对色度的去除,高锰酸钾-粉末活性炭投加工艺明显优于传统净水工艺。就南门水厂而言,传统净水工艺对色度的去除主要依靠混凝沉淀,而采用高锰酸钾-粉末活性炭联用组合工艺后,虽经混凝沉淀色度去除率有所下降,但滤后水色度去除率突跃,据监测主要由以下两部分构成: 本文来自净水器之家 http://www.ro361.com

  

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  图4 色度去除率

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  (1)粉末活性炭的吸附作用:活性炭对分子量较小的有机物有良好的吸附能力,而高锰酸钾的预处理,降解有机物使这一能力得以更大的发挥,从而提高了滤池的去色能力。 净水器之家商务网站 http://www.ro361.com

  (2)是对铁、锰的高效去除,而铁、锰是形成出水色度的主要因素之一。

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  图5 铁、锰去除率 copyright 净水器之家 http://www.ro361.com

  从图5可看出,常规的净水工艺流程对二价锰的去除甚微。而在投加高锰酸钾*.粉末活性炭一星期后,滤砂表面微黑,形成了锰砂接触层,从而有效地去除了铁、锰,使滤池的去色能力提高。同理,从图5还可以说明,投加高锰酸钾后,由于沉淀池二价锰上升,从而致使去色率低于常规工艺流程。经上述处理后,出厂水色度小于10度。 净水器之家商务网站 http://www.ro361.com

  2.4 对嗅味的去除

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  用高锰酸钾取代预加氯后,沉淀池上异味明显降低,以粉末活性炭吸附、滤池过滤后,出水无异味,去嗅效果良好,能确保Ⅱ级。据同期监测资料表明,粉末活性炭对挥发酚的去除率接近100%。 净水器之家商务网站 http://www.ro361.com

  2.5 对浊度的去除 净水器之家,您的净水器家园 http://www.ro361.com

  加入高锰酸钾后,反应池出口处的矾花由絮状变为片状,泥水分离更为清晰。据同期搅拌试验表明,保持相同的沉淀出水浊度(3~8NTU),可节约硫酸铝1/3。投加高锰酸钾*.粉末活性炭后,滤池的截污能力上升了23.3%(滤池去浊率由67.6%上升为90.9%)。这说明,投入高锰酸钾,通过氧化分解有机物,改变了胶体颗粒表面特性,从而使其更易脱稳;形成的余浊,在粉末活性炭的协同作用下,更易被滤池截留。出水浊度由1.5NTU左右降至0.8NTU左右。而浊度的降低,不仅提高了后续工艺加氯消毒效果,降低了加氯量,而且对水的色度、嗅味的去除,有机物总量的降低,均有较好作用。 转至净水器之家 http://www.ro361.com

  2.6 对UV254的去除

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  南门水厂原水的UV254值为0.3~0.6,加入KMnO4后,沉淀出水UV254值比常规工艺下降了27.8%,在此基础上,滤前投加粉末活性炭,滤后水UV254值比常规工艺下降了26.4%,出厂水UV254<0.1。这是常规工艺所难以达到的。

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  3有待进一步探索的几个问题 转至净水器之家 http://www.ro361.com

  (1)KMnO4投加量与粉末活性炭吸附之间的协调关系。虽经小样试验表明同时投加高锰酸钾0.5mg/L和20mg/L粉末活性炭,两者相互无明显负面影响,但实际操作中我们仍以适当降低高锰酸钾投加量,从而降低其对粉末活性炭的负面影响为指导思想,但因受试验手段及时间限制,在具体实践中未找到最佳结合点。

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  (2)因受工艺条件限制,投加点难以变更。如引水距离较远,则在取水口投加高锰酸钾不仅可延长高锰酸钾反应时间,增加高锰酸钾投加量,且粉末活性炭的投加点可进一步探索。

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  (3)1998年生产运行期间,南门水厂的原水水质优于1997年同期,因此这一联用组合工艺的最大抗污染负荷能力还需进一步验证。

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