城市污水再生处理和给水处理混凝过程中胶体性质的研究

【摘要】： 混凝沉淀、过滤是水处理中用于去除胶体以及较大颗粒的常规有效的物化处理方法。城市污水再生利用处理中,二级出水的深度处理工艺常采用给水处理厂常见的处理流程(凝聚→絮凝→沉淀→过滤→消毒五个环节)。但二级出水水质情况与地表水有明显不同,盲目的套用给水处理的各项参数指标是不可取的,因此要对二级出水的性质和组成进行深入的研究,尤其是水中胶体在混凝过程中的特性研究。 本课题以西安市北石桥污水净化中心的二级出水(城市污水二级出水)和西安市南郊水厂的进水(地表水)为对象,进行混凝过程中水中胶体特性的试验研究。通过对两种水样进行烧杯搅拌试验,测定二级出水和地表水中原生颗粒和次生颗粒的粒径分布、分子量分布、Zeta电位等指标研究混凝过程对胶体性质的影响,同时利用光散射颗粒分析仪(PDA2000)实现对两种水体混凝过程的在线监测。最终对其混凝剂和最佳投药量进行筛选和比较,从而确定其最佳运行参数。主要结论如下: (1)地表水的Zeta电位一般在-33mv～-23mv左右,二级出水的Zeta电位一般在-45mv～-30mv左右。在投加不同量的PAC、CPAM之后,地表水和城市污水二级出水的Zeta电位均发生了改变。地表水在投加混凝剂之后存在明显的等电点,并且在增加CPAM后比单独投加PAC等电点提前;而二级出水的Zeta电位不随混凝剂投量的增加而发生电位符号的改变,不存在明显的等电点。分析其原因,可能是由于“特性吸附”的作用。 (2)混凝过程中,水中颗粒的粒径分布发生了不同程度的变化。二级出水和地表水原水的粒径分布均较分散,且二级出水的颗粒粒径大于地表水。二级出水中颗粒的平均粒径为734.6μm,而地表水中颗粒平均粒径为52.55μm。混凝后二级出水颗粒粒径集中分布在1.2μm—2.3μm,37μm—116μm两个区间,而地表水颗粒粒径集中分布在1.7μm—4μm这一区间。较地表水而言,二级出水混凝后存在一较大粒度区间内的物质无法通过常规混凝工艺去除。 (3)分子量分布实验表明,二级出水中分子量小于2kDa的有机物约占45.61%,大于0.45μm约占25.43%,其余的区间占28.96%。而地表水中,小于2kDa的有机物占14.81%,分子量在2kDa-10kDa的有机物占59.26%,其余区间的有机物则含量较少。说明,二级出水中的溶解态有机物主要集中在小于2kDa的分子量区间;地表水中的溶解态有机物主要集中在2kDa-10kDa的分子量区间。 (4)二级出水混凝监测试验中,当投加量为PAC50mg/L,CPAM0.25mg/L时,FI指数迅速增长到峰值后并保持稳定;地表水的混凝监测中,当投加量为:PAC30mg/L,PAM0.15mg/L时,反应开始,FI指数迅速爬升,随后FI指数成迅速的降低趋势。 (5)综合各项试验结果确定:二级出水的最佳混凝剂投加量为:PAC投加量50mg/L,CPAM投加量0.25mg/L。地表水的最佳混凝剂投加量为:PAC投加量30mg/L,CPAM投加量0.15mg/L。 【关键词】：污水再生处理 混凝 胶体 Zeta电位 粒度分布 分子量分布
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 研究背景11-22
• 1.1 污水回用现状11-12
• 1.1.1 国外污水回用现状11
• 1.1.2 国内污水回用现状11-12
• 1.2 二级出水和地表水中所含的主要污染物12-13
• 1.2.1 二级出水中的主要污染物12-13
• 1.2.2 地表水中的主要污染物13
• 1.3 水中的胶体分散体系及其基本物理化学性质13-17
• 1.3.1 水中胶体分散体系的动力学性质14
• 1.3.2 水中胶体分散体系的光学性质14
• 1.3.3 水中胶体分散体系的电光学性质14-16
• 1.3.4 水中胶体分散体系的稳定性与聚沉16-17
• 1.4 混凝过程的基本原理、影响混凝效果的主要因素17-20
• 1.4.1 混凝过程17-18
• 1.4.2 混凝作用的主要机理18
• 1.4.3 影响混凝效果的主要因素18-19
• 1.4.4 比较常用的几种混凝剂19-20
• 1.5 课题来源20-22
• 2 试验内容与分析方法22-26
• 2.1 试验内容22
• 2.2 分析方法及手段22-24
• 2.2.1 分析方法22-24
• 2.2.2 水质检测项目及分析仪器24
• 2.3 试验水质24-26
• 3 ZETA电位测定结果26-29
• 3.1 单独投加PAC时，ZETA电位的测定结果分析26-27
• 3.2 同时加入PAC及CPAM时，ZETA电位的测定结果分析27
• 3.3 本章小结27-29
• 4 颗粒粒度分布的测定结果分析29-34
• 4.1 二级出水和地表水中颗粒的粒度分布29-31
• 4.2 二级出水和地表水经过混凝后其次生颗粒的粒度分布31-32
• 4.3 本章小结32-34
• 5 二级出水和地表水的分子量分布测定34-38
• 5.1 分子量切割方法34-35
• 5.2 二级出水的分子量分布35-36
• 5.3 地表水的分子量分布36
• 5.4 本章小结36-38
• 6 二级出水和地表水混凝过程的在线监测38-43
• 6.1 PDA2000的基本工作原理38
• 6.2 PDA结果分析38-42
• 6.2.1 二级出水PDA试验结果分析38-40
• 6.2.2 地表水PDA试验结果分析40-42
• 6.3 本章小节42-43
• 7 最佳混凝剂投加量的确定试验结果43-49
• 7.1 二级出水最佳混凝剂投加量的确定43-45
• 7.2 地表水最佳混凝剂投加量的确定45-48
• 7.3 本章小结48-49
• 8 结论与建议49-51
• 8.1 结论49-50
• 8.2 课题研究建议50-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-53

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