CN111573935A - 一种强化饮用水混凝与异味去除的水处理工艺及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种强化饮用水混凝与异味去除的水处理工艺及应用，其水处理工艺为向原水中添加过碳酸钠，进行预氧化，然后添加混凝剂进行絮凝沉淀。本发明通过向原水中添加过碳酸钠，能够缓释过氧化氢，能够避免因过氧化氢浓度过高导致藻细胞大量破碎的问题，从而实现藻细胞无破损或低破损去除。
Description
技术领域
本发明属于饮用水处理技术领域，涉及一种强化饮用水混凝与异味去除的水处理工艺及应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
水体富营养化导致蓝藻大量繁殖，并向水体释放有害物质，对人类饮用水安全造成严重威胁。湖泊伪鱼腥藻等丝状蓝藻是常见的湖库水华蓝藻，在其生长过程中会向水体释放大量嗅味物质2-甲基异冰片，其在极低浓度时(纳克级每升)就会使水体产生土腥味，从而恶化供水水质。经检测我国部分饮用水水源中2-甲基异冰片含量高于100纳克每升，严重影响居民饮水安全。
在饮用水处理工艺中，混凝沉淀是藻类去除的关键步骤，但发明人研究现有的混凝工艺存在以下缺点：
(1)常规混凝工艺对水质较差的水体去除效果不佳，对水中丝状蓝藻的混凝效果差，同时水中的有机物会降低混凝效果。
(2)当原水水质较差时，在混凝前会加入预氧化工艺增加混凝效果，目前常用的氧化剂为二氧化氯，但二氧化氯的添加会促使藻细胞破裂，导致藻细胞内大量嗅味物质释放到水体，加剧出厂水异味较大的问题。同时二氧化氯的氧化性不足以氧化2-甲基异冰片等嗅味物质，对水体异味没有明显去除效果。
(3)同时使用双氧水、二价铁和紫外进行预氧化虽然能去除2-甲基异冰片等嗅味物质，但会造成藻细胞大量破损，使细胞内嗅味物质和有毒物质释放到水体。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种强化饮用水混凝与异味去除的水处理工艺及应用，不仅能够明显去除水体异味，而且能够避免藻细胞大量破损。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
第一方面，一种强化饮用水混凝与异味去除的水处理工艺，向原水中添加过碳酸钠，进行预氧化，然后添加混凝剂进行絮凝沉淀。
本发明所述的原水是指采集于自然界,包括并不仅限于地下水,水库水等自然界中能见到的水源，且含有水藻的水。
本发明的发明人发现若直接向原水中添加过氧化氢，虽然也能够去除水体异味和藻类，然而在水处理过程中，由于过氧化氢浓度较大，导致藻细胞大量破碎，使细胞内嗅味物质和有毒物质释放到水中，从而增加水体异味，随着氧化作用的进行，使得水体异味逐渐下降，因而添加过氧化氢难以抑制水处理过程中的水体异味问题。本发明通过向原水中添加过碳酸钠，能够缓释过氧化氢，能够避免因过氧化氢浓度过高导致藻细胞大量破碎的问题，从而实现藻细胞无破损或低破损去除。
为了增加去除水体异味的效果，在预氧化过程添加二价铁盐，过碳酸钠能够缓释出过氧化氢，过氧化氢能够与二价铁形成芬顿试剂，产生具有强氧化性的·OH-，·OH-对产生嗅味的2-甲基异冰片的氧化效果更好，同时·OH-也可以更好的降低藻细胞活性，从而增加除水体异味的效果。
另外，为了增加去除水体异味的效果，还可以在絮凝沉淀过程中进行紫外照射处理。紫外照射与剩余的过碳酸钠反应去除沉淀池上清液中的异味物质，同时形成沉淀池中的絮体可以保护藻细胞，避免藻细胞破裂向水体释放嗅味物质。
由于上述水处理工艺能够实现对藻细胞无破损或低破损去除，因而另一方面，本发明提供了一种上述强化饮用水混凝与异味去除的水处理工艺在富营养化水体预处理中的应用。
本发明的有益效果为：
本发明的水处理工艺能够保证系统中大部分藻细胞的完整性，避免大量嗅味物质释放到水体。
本发明的水处理工艺的出水中完整藻细胞较多，且出水土腥味大大减少。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1的水处理工艺与叶绿素a含量的关系柱状图；
图2为本发明试验例中不同亚铁浓度、抑藻剂浓度与浊度、色度的关系曲线；
图3为本发明试验例中不同亚铁浓度、抑藻剂浓度与藻密度的关系曲线；
图4为本发明试验例中不同亚铁浓度、抑藻剂浓度与铁残余量的的关系曲线。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
鉴于现有混凝工艺存在水体异味难以去除、或者难以藻细胞大量破损导致细胞内嗅味物质和有毒物质释放到水体的缺陷，本发明提出了一种强化饮用水混凝与异味去除的水处理工艺及应用。
本发明的一种典型实施方式，提供了一种强化饮用水混凝与异味去除的水处理工艺，向原水中添加过碳酸钠，进行预氧化，然后添加混凝剂进行絮凝沉淀。
本发明通过向原水中添加过碳酸钠，能够缓释过氧化氢，能够避免因过氧化氢浓度过高导致藻细胞大量破碎的问题，从而实现藻细胞无破损或低破损去除。
该实施方式的一种或多种实施例中，在预氧化过程添加二价铁盐。过氧化氢能够与二价铁形成芬顿试剂，产生具有强氧化性的·OH-，·OH-对产生嗅味的2-甲基异冰片的氧化效果更好，同时·OH-也可以更好的降低藻细胞活性，从而增加除水体异味的效果。
本发明所述的二价铁盐是指阳离子为二价铁(或亚铁)离子的化合物，例如氯化亚铁、硝酸亚铁、硫酸亚铁等。
该系列实施例中，二价铁盐与过碳酸钠的质量比为5～10:10～20。
该系列实施例中，二价铁盐的添加量为5～10mg/L。
该实施方式的一种或多种实施例中，过碳酸钠的添加量为10～20mg/L。
添加混凝剂进行絮凝沉淀为水厂常规工艺，该实施方式的一种或多种实施例中，所述混凝剂为聚合氯化铝。
该实施方式的一种或多种实施例中，絮凝沉淀过程中进行紫外照射处理。紫外照射与剩余的过碳酸钠反应去除沉淀池上清液中的异味物质，同时形成沉淀池中的絮体可以保护藻细胞，避免藻细胞破裂向水体释放嗅味物质。
该系列实施例中，紫外照射处理的条件为5～15瓦每立方米水。
该实施方式提供了一种较优的强化饮用水混凝与异味去除的水处理工艺，向原水中添加过碳酸钠和二价铁盐，进行预氧化，然后添加混凝剂进行絮凝沉淀，絮凝沉淀过程中进行紫外照射处理。
本发明的另一种实施方式，提供了一种上述强化饮用水混凝与异味去除的水处理工艺在富营养化水体预处理中的应用。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
先加药后加紫外
配制铜绿微囊藻藻浓度5千万个/升，向500毫升藻液中加入15毫克/升的过碳酸钠和10毫克/升的二价铁(硫酸亚铁)，并同时利用紫外照射，反应30分钟。随后将溶液静置沉淀30分钟。测量藻内叶绿素a含量变化，并利用荧光倒置显微镜测量相对荧光强度。
实施例2
同时加药和紫外
配制铜绿微囊藻藻浓度5千万个/升，向500毫升藻液中加入15毫克/升的过碳酸钠和10毫克/升的二价铁(硫酸亚铁)，反应30分钟。随后将溶液静置沉淀30分钟，并同时利用紫外照射。测量藻内叶绿素a含量变化，并利用荧光倒置显微镜测量相对荧光强度。
通过实施例1和实施例2证明通过改变紫外光的添加顺序，来说明本工艺对细胞完整性的影响，实验中利用叶绿素a浓度和叶绿素相对荧光强度来表征系统中藻细胞的完整性，结果如图1所示。在不加药剂和紫外的实验组(对照组)中，叶绿素浓度和相对荧光强度最高；先加药后加紫外时，叶绿素浓度和相对荧光强度略微下降，说明有部分藻细胞破裂；同时加药后加紫外时，叶绿素浓度和相对荧光强度下降明显，说明有大量藻细胞破裂。由上述结果可知利用本工艺处理饮用水可保证系统中大部分藻细胞的完整性，避免大量嗅味物质释放到水体。
试验例
为验证本工艺的处理效果，取山东省高密市某饮用水厂混凝池进水进行实验，混凝池进水藻密度达30000个/毫升，出厂水土腥味较严重。实验采用紫外灯剂量为10瓦每立方米水，照射时间为30分钟，采用水厂常规混凝剂聚合氯化铝，混凝剂剂量与水厂常规工艺一致为100毫克/升，通过改变过碳酸钠(抑藻剂)与二价铁剂量观察饮用水处理效果。由图2可知，本试验在最优剂量下处理后出水浊度约为2.5NTU，优于水厂常规工艺中混凝沉淀后的出水浊度(约3.0NTU)，本工艺最优剂量下出水色度与水厂常规工艺处理(4度)效果相似。
本试验例出水藻细胞浓度降低为5000个/毫升，如图3所示，出水中完整藻细胞较多，出水土腥味大大减少，本工艺中残留的藻细胞和异味可通过后续工艺中的过滤和消毒等方式去除。而水厂常规工艺采用二氧化氯氧化时，出水藻细胞浓度降低为1000个/毫升，上清液中存在大量破损藻细胞，藻细胞破损导致嗅味物质向水中释放，加剧了出水的异味问题。
饮用水出水标准中铁含量的限值为0.3毫克/升，本试验检测了出水中铁离子含量，结果图4所示，出水铁元素小于0.07毫克/升，远小于饮用水标准所要求的铁含量。原因是二价铁会在反应中转化为三价铁，而整个反应体系为弱碱性，三价铁会形成氢氧化铁絮体，与混凝剂聚合氯化铝一同沉淀而被去除。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种强化饮用水混凝与异味去除的水处理工艺，其特征是，向原水中添加过碳酸钠，进行预氧化，然后添加混凝剂进行絮凝沉淀。
2.如权利要求1所述的强化饮用水混凝与异味去除的水处理工艺，其特征是，在预氧化过程添加二价铁盐。
3.如权利要求2所述的强化饮用水混凝与异味去除的水处理工艺，其特征是，二价铁盐与过碳酸钠的质量比为5～10:10～20。
4.如权利要求2所述的强化饮用水混凝与异味去除的水处理工艺，其特征是，二价铁盐的添加量为5～10mg/L。
5.如权利要求1所述的强化饮用水混凝与异味去除的水处理工艺，其特征是，过碳酸钠的添加量为10～20mg/L。
6.如权利要求1所述的强化饮用水混凝与异味去除的水处理工艺，其特征是，所述混凝剂为聚合氯化铝。
7.如权利要求1所述的强化饮用水混凝与异味去除的水处理工艺，其特征是，絮凝沉淀过程中进行紫外照射处理。
8.如权利要求7所述的强化饮用水混凝与异味去除的水处理工艺，其特征是，紫外照射处理的条件为5～15瓦每立方米水。
9.如权利要求1所述的强化饮用水混凝与异味去除的水处理工艺，其特征是，向原水中添加过碳酸钠和二价铁盐，进行预氧化，然后添加混凝剂进行絮凝沉淀，絮凝沉淀过程中进行紫外照射处理。
10.一种权利要求1～9任一所述的强化饮用水混凝与异味去除的水处理工艺在富营养化水体预处理中的应用。
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