[发明专利]一种基于原位生成双混凝剂的预氧化-混凝除藻的方法

说明书

技术领域

本发明属于饮用水处理技术领域，特别涉及一种基于原位生成双混凝剂的预氧化-混凝除藻的方法。

背景技术

湖泊、水库等是常用地表水源。例如，我国的北京、上海、哈尔滨、环太湖城市群、黄河沿线城市等均以湖泊或水库水作为地表水源。但是，由于氮、磷等营养源的排放，导致许多具备饮用水源地功能的湖泊、水库等呈现不同程度的富营养化趋势，并可能在环境适宜的条件下导致水中的藻类爆发，由此成为影响水厂处理工艺过程和饮用水质安全的重要隐患。近年来，我国发生多起饮用水源地藻类爆发的现象，给城市正常供水带来负面影响。

含藻水或高藻水对饮用水处理工艺、饮用水质安全的不利影响主要表现为：1）藻细胞为电负性，不易于通过混凝脱稳，尤其对于存活藻细胞，更是难以通过混凝、沉淀单元去除，可能导致藻细胞在反应池、沉淀池、滤池等构筑物中繁殖，并可能穿透滤池的过滤膜进入输配水管网；2）穿透滤池的过滤膜的藻细胞可能在管网配水管、入户管、二次供水设施等中进一步繁殖生长，这将消耗管网末端的余氯，并导致微生物繁殖和感官下降等不利影响；3）预氧化工艺将藻细胞灭活，这对于混凝过程是有利的，但是预氧化或消毒工艺也可能将细胞壁结构破坏，并导致胞内物质释放，可能产生更大的水质风险。而适度预氧化一方面灭活藻细胞，一方面避免胞内有机物的过度释放，从而避免了胞外有机物浓度过高或分子量过小给混凝带来的负面影响。研究显示，藻细胞内部的藻毒素、致嗅物质等物质的浓度远远高于胞外的情况；此外，胞内物质往往具有很高的消毒副产物（DBPs）生成势，并在氯化过程中生成DBPs。因此，对于含藻水的处理而言，如何在不破坏藻细胞结构的前提下强化除藻并控制胞内代谢物释放，这成为饮用水厂面临的技术难题之一。

国内外关于强化除藻的方法报导较多，主要有：1）采用氯、臭氧、高铁酸钾、高锰酸钾等进行预氧化；2）提高混凝剂投量或投加高分子助凝剂；3）投加粘土矿物等强化藻的沉降；4）采用混凝/气浮工艺或混凝/气浮-沉淀工艺；5）采用超滤膜过滤技术截留藻细胞等。其中，氯、臭氧、高铁酸钾均可能导致藻细胞的破裂和胞内物质的大量释放，且臭氧、高铁酸钾的成本很高；高锰酸钾具有一定灭活和抑制藻细胞活动的能力且氧化破坏藻细胞壁能力较弱，此外其还原产物二氧化锰能沉积在藻细胞表面而加速其沉降，但由于高锰酸钾有颜色，投量不宜过高，且二氧化锰为电负性细小颗粒也需要一并去除。提高混凝剂的投量能够提高藻细胞的去除，但往往投量需要提高数倍以上，且污泥含量显著增加。投加粘土矿物往往也需要很高的投量，且粘土本身为胶体，将大幅提高混凝剂的投量。气浮或浮沉池工艺是最佳的除藻工艺，但绝大多数水厂都不具备相关构筑物，而要进行工程改造，则需要花费大量的投资。采用膜分离技术则不仅需要大量投资，且运行成本更高。因此，如何以现有工艺为基础，在不进行或难以及时进行大规模工艺改造的条件下，解决高藻水处理难题或有效应对突发性藻类爆发导致的水质问题，具有重要应用价值。

因此，开发高效、成本低廉、使用方便且可同时达到高效去除藻细胞和控制胞内有机物释放的目标的预氧化-混凝方法，这是目前研究与工程应用中亟需解决的难点问题。本案发明人针对该问题，并考虑到铝盐是生产中应用最为广泛的混凝剂，且亚铁的氧化比较缓慢，导致原提出的KMnO₄-Fe(II)工艺出水中铁浓度较高的问题，因此，本案发明人对原提出的KMnO₄-Fe(II)工艺进行改进，将KMnO₄-Fe(II)工艺作为预处理过程，后续投加铝盐进行混凝，也即本发明所论述的一种基于原位生成双混凝剂的预氧化-混凝除藻方法。

发明内容

本发明的目的是针对饮用水源的高藻水，提供一种性能高效、经济可行、易于在工程中大规模应用的一种基于原位生成双混凝剂的预氧化-混凝除藻的方法。该预氧化-混凝除藻的方法可同时达到高效去除藻细胞和控制胞内有机物释放的目标。