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1、高浊度微污染黄河水的处理工艺论文名称：高浊度微污染黄河水的处理工艺作者：方晞，聂建校摘要：在混凝处理中采用5的清水回流与PAC+HPAM联合投加相结合的方法，形成高浊度微污染黄河水的处理工艺。应用该技术对高浊度水进行生产性试验，除浊效果与传统工艺相比约提高4050，对有机物和NH3-N的去除率也有所提高，同时可使出水的致突变活性呈阴性。关键字：给水处理 高浊度水 微污染 混凝Treatment Process of High Turbid and Slightly-Polluted Water from the Yellow RiverFANG Xi, NIE Jian-xiao（Colleg
2、e of Environmental Engineering, Changan University, Xian 710061，China） Abstract: 50% clean water backflow plus PAC+HPAM coagulation process was employed to treat high tur-bid and slightly-polluted water from the Yellow River at a pilot scaleCompared with the traditional ones，this process increased 4
3、0%50% in turbidity removal，and also increased the removal of organic substances and NH3-NAt the same time the mutation activity of the treated water showed negativeKey words: feed water treatment；high turbid water；slight Pollution；coagulation 引言 黄河含沙量不但居世界首位，而且大量污水的排入，使黄河水中酚、氨氮、耗氧量、化学需氧量的含量超标。在高浊度水处
4、理中一般采用阴离子型水解聚丙烯酰胺（HPAM），试验表明，当HPAM的投加量相同时，投加溶液浓度越低，絮凝效果就越好，如表1所示。 表1 投药浓度对沉速的影响原水含沙量/(kgm-3)水温/HPAM用量/(mgL-1)投药浓度/界面沉速/(mms-1)265.12.6510-31.035.12.610-52.134.02.6510-62.5415.94.110-30.835.94.110-51.055.94.1510-61.79215.29.010-30.616.09.0510-61.9这是因为药剂的浓度低，其活性基团能全部均匀地分散于水中，与水中泥沙颗粒接触、结合的几率就高。相反，则药剂在水
5、中很难均匀分布，易造成大的局部浓差，使一些泥沙颗粒吸附量过多产生自缚或相斥，降低絮凝效果。但在生产中，往往不可能把投加液的浓度配得很低，否则就会使配药、储药、投药等设备庞大。文献1-2表明，利用净化构筑物自产的部分清水稀释HPAM，使其浓度极大降低，然后回流与原水混合，可达到高度分散的目的。从而发挥高效絮凝作用，提高净水构筑物的净化能力，这就是“清水回流”新工艺的优点所在。对高浊度微污染黄河水，采用低分子凝聚剂PAC与HPAM联合投加，可强化整个混凝过程，其机理很简单，就是利用凝聚剂使水中颗粒完成初凝，然后再利用HPAM使初凝颗粒进行絮凝，就可以得到密实而又大的絮体，有利于沉淀去除。把“清水回
6、流”新工艺与PAC和HPAM联合投加相结合，将能达到改善出水水质这一目的。 1 基础性试验 1.1 混凝剂投加方式试验3试验水样为黄河原水，对不同含沙量的水样，做下列3种工况下的混凝试验：HPAM一次投加试验，即投药后10s内上下搅动3次；HPAM分步投加，即第一次投加HPAM后1min内上下搅拌20次，然后再投加HPAM，第二次搅拌采用10s内上下搅动3次；PAC+HPAM联合投加，搅拌方式同工况。每种工况经过加药搅拌后，静沉14min，吸取上清液测定浊度，其结果见表2。 表2 混凝剂投加方式试验结果原水含沙量/(kgm-3) HPAM一次投入HPAM分布投入PAC+HPAM联合投入投药量/
7、(mgL-1) 处理后浊度/NTU 投药量/(mgL-1) 处理后浊度/NTU 投药量/(mgL-1) 处理后浊度/NTU 29.51.504140.75+0.7525230+1.521222.00.806080.4+0.450610+0.842811.00.405290.2+0.233230+0.41155.070.254080.15+0.1018210+0.2569由表2知以PAC+HPAM联合投加的去浊效果最好。 1.2 清水回流新工艺动态试验清水回流新工艺的试验工艺流程如图1所示，试验装置是集该工艺于一体的澄清池模型。 试验分下列三种工况：无回流水时，把HPAM投加在池进水管中；有回流
8、水时，把HPAM投加在回流水中；PAC+HPAM联合投加时，将PAC投加在池进水管中，HPAM投加在回流清水中，PAC投在HPAM之前1min。在水温10.5，原水含沙量42kg/m3，HPAM用量4.6mg/L，PAC用量20mg/L的条件下，进行动态试验，观察到澄清池中浑液面的高程：工况最高，工况次之，工况最低。澄清池中三种工况的悬浮物浓度变化和出水水质如表3所示。 表3 三种工况下澄清装置悬浮层浓度变化工况序号悬浮层泥沙浓缩倍数/倍出水浊度/NTU絮体外观1.081.521000细小1.331.85100200较大1.852.41100左右大而密实表3说明了用清水回流稀释HPAM的工况显
9、著地优于无清水回流，而有清水回流、且PAC+HPAM联合投加又优于有清水回流的单独投加HPAM的工况，特别从悬浮层的泥沙浓度看，有清水回流稀释HPAM比无清水回流要增加20，而清水回流和PAC+HPAM联合投加时增加悬浮层的泥沙浓度为56。 2 工程试验 2.1 工艺流程在上述研究的基础上，形成了高浊度微污染黄河水新的处理工艺，如图2所示。 依据图2流程，在两个直径为100m的辐流式沉淀池做高浊度微污染黄河水的新处理工艺与原生产工艺的对比试验，图3为原生产工艺流程图。 2.2 试验结果2.2.1 浑浊度对比每次试验时控制两个沉淀池进出水量、排泥量基本相同。原工艺对比池投加0.1浓度的HPAM0
10、.5mg/L；新工艺采用PAC+HPAM联合投加，PAC的浓度为0.8，投量为0.3mg/L，在PAC投入1min后的管道中投入浓度为0.1的HPAM0.5mg/L，其清水回流量保持在沉淀池出水量的5。表4为现场生产试验新旧工艺对比，结果证明，新处理工艺对高浊度微污染黄河水的除浊效果显著。 表4 新旧工艺去除浊度效果对比取样时间进水含沙量/(kgm-3)原工艺出水浑浊度/NTU新工艺出水浑浊度/NTU12:007.9552.036.816:0015.9666.835.718:0012.2572.835.221:0010.8470.831.224:008.8370.533.402:008.806
11、4.7133.605:0010.1468.4038.42.2.2 CODMn对比在高浊度水中，浊度与有机物的含量表现出正相关关系。若出水浊度越高，有机物的含量也越高，新工艺降低了出水浊度，同时也降低了水中的CODMn含量。新旧工艺去除CODMn对比见表5。 表5 新旧工艺去除CODMn对比进水含沙量/(kgm-3)原工艺CODMn新工艺CODMn进水/(mgL-1)出水/(mgL-1)去除率/进水/(mgL-1)出水/(mgL-1)去除率/6.3124.034.772123.04.9968.2109.834.568107.15.1957.774.734.45484.45.0942.2.3 NH
12、3-N对比试验表6说明采用清水回流和PAC+HPAM联合投加也可使氨氮含量下降。 表6 新旧工艺NH3-N去除效果对比 进水含沙量/(kgm-3)原工艺NH3-N新工艺NH3-N进水/(mgL-1)出水/(mgL-1)去除率/进水/(mgL-1)出水/(mgL-1)去除率/100.150.1126.60.150.0753.3140.310.2422.50.310.1938.72.2.4 遗传病理学对比由表7Ames试验可知，黄河原水和水厂原工艺出水的水样，对TA98菌株致突变率，当剂量（L/皿）2时，其MR2，有剂量反应关系，证明两水样为致突变反应阳性，说明黄河原水和原工艺出水中均含有移码型直
13、接致突变物。从表7中数据分析，水厂原工艺对原水致突变性有所改善；新工艺的出水水样，在水样剂量为5L/皿的条件下，致突变率MR值略大于2，证明该出水水质突变活性有明显的改善。表中还表明，黄河原水和水厂原工艺出水，对TA100菌株的致突变率在水样剂量为12L/皿时，MR值出现大于2，且有剂量反应关系，致突变反应呈阳性，新工艺致突反应呈阴性，说明黄河水和原工艺出水中还含有碱基置换型直接致突变物，使水的致突变活性增高。原水水样高剂量组产生抑菌现象，说明原水有细胞毒性，经处理后基本消除。 表7 新旧工艺Ames试验对比水样编号剂量/(L皿-1)TA98TA100cfuMRcfuMR原水5.00*2.00553.243342.371.00352.065962.100.5024.31.431711.210.25171.001541.09原工艺出水5.005.53.242942.102.0052.33.082912.061.00372.172761.920.5025.31.492151.84新工艺出水5.00362.121781.262.00321.881260.891.0028.51.681370.970.5022.31.311300.92注：剂量为每皿相当水样量；*为抑菌，即水样毒性抑制细菌生长。4 结论
