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低温低浊水强化混凝实验研究的开题报告
一、研究背景
水处理技术是保证水质安全的关键手段之一。
在水处理工艺中，混凝是常用的一种方法。
而低温低浊水的混凝工艺在实际应用中存在着一些问题，如混凝效果不佳、处理时间较长等。
为此，本研究旨在通过实验研究，探索低温低浊水强化混凝的问题，寻找更加有效的处理方法，提高混凝效率，促进水处理工艺的进步。
二、研究内容
本研究拟采用实验研究的方法，通过改变混凝条件和药剂类型等因素，对低温低浊水进行强化混凝实验研究。
具体研究内容包括：
1. 确定低温低浊水样品的水质参数，包括水温、浊度、溶解氧等指标；
2. 设计实验方案，通过改变混凝时间、添加药剂等因素，进行低温低浊水处理实验；
3. 利用浊度计等检测工具，测定不同处理条件下低温低浊水的浊度变化，比较不同条件下混凝效果差异；
4. 对实验结果进行分析，找出影响混凝效果的因素，并寻找解决办法。
三、研究意义
本研究可以对低温低浊水混凝工艺进行深入研究，探索出更加有效的处理方法，提高混凝效率，促进水处理工艺的进步。
同时，该研究还可以为水处理工艺的优化提供一定的参考与借鉴。
四、研究方法
本研究主要采用实验研究的方法。
通过混凝实验，数据分析等方法，探究低温低浊水强化混凝的问题，并提出解决方案。
五、预期成果
本研究预期可以得出一系列具有指导价值的结论，包括低温低浊水
混凝效果与温度、pH值、混凝剂类型、混凝剂用量等因素的关系，以及
建立低温低浊水混凝实验模型等。
最终，将提出优化低温低浊水混凝工
艺的方案，对于优化水处理工艺具有一定的指导意义。
低温低浊水混凝实验研究_聚合氯化铝论文导读:：低温低浊水的处理问题一直是给水行业中备受关注的难题之一。
混凝实验。
混凝剂采用河南巩义某净水材料有限公司的聚合氯化铝(PAC)。
论文关键词：低温低浊水，混凝，聚合氯化铝前言我国新疆地区全年有4、5个月的时间处于寒冷季节，水体被冰层覆盖，水库水下层水温1~4℃。
这个时期原水浊度也很低，水库水也只有5~10NTU。
低温低浊水的处理问题一直是给水行业中备受关注的难题之一，而且至今也没有一个完善的理论能对其进行透彻分析和系统研究，没能找到其特定的规律和成熟的处理方法。
低温低浊水难处理的原因是杂质颗粒主要以微小的胶体分散体系存在于水中，而且胶体颗粒比较均匀，具有很强的动力和凝聚稳定性，并且带负电的交替微粒数量很小。
另外，絮凝剂在低温下水解产物的形态不佳，聚合反应速度降低，水解产物的主要形态偏重于高电荷低聚合度，因此不利于在胶体颗粒间进行吸附架桥作用，这是低温低浊水难以处理的重要原因[1]。
1.水厂概况乌鲁木齐市石墩子山水厂（东区）设计规模为20万m3/d，其处理工艺流程如图1所示。
水厂水源为乌拉泊水库，其水源主要是来源于冰雪融化水聚合氯化铝，其典型的特点是低温低浊，尤其是每年的11月份至第二年的4月份之间，低温（1~4℃）低浊（5~10NTU）的特点更加明显。
图1 石墩子山水厂工艺流程 Fig.1 Flowchart of water treatment process 2.混凝实验 2.1 水源与水质实验用水分为两部分：一部分为乌拉泊水库原水(简称原水)；另一部分为乌拉泊水库原水与滤池反冲洗排水在预沉池内的混合水(简称混合水)。
其主要水质指标（2009年平均值）如表1所示。
表1 原水及混合水水质Tab．1 Quality ofraw water and mixed water指标NH3-N(mg/L)PH硬度(mg/L)浊度(NTU)COD(mg/L)温度℃原水0.308.35187.83.9~5.13.64~14混合水0.298.26188.96.2~138.24~14注：硬度以CaCO3 计。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文国内图书分类号：TU991.22国际图书分类号：628.1工学硕士学位论文低温低浊水混凝特性及强化混凝技术硕士研究生：肖峰导师：马军教授申请学位：工学硕士学科、专业：市政工程所在单位：市政工程系答辩日期：2005年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学- I -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文Classified Index：TU991.22U.D.C:628.1Dissertation for the Master Degree in Engineering.COAGULATION CHARACTERISTIC AND ENHANCED COAGULATION TECHNOLOGY OF WATER WITH LOW-TEMPERATURE AND LOW-TURBIDITYCandidate：Xiao FengSupervisor：Prof. Ma JunAcademic Degree Applied for：Master of Engineering Specialty：Municipal Engineering Affiliation Dept. of Municipal Engineering Date of Defence：December, 2005Degree Conferring Institution：Harbin Institute of Technology- II -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要利用透光脉动、ferron-Al逐时分光光度法及剩余浊度测定等方法, 在实验室进行了低温低浊水混凝效果强化方面的研究，找出低温低浊情况下混凝不利的影响因素。
发现增加溶液的初始颗粒浓度(或初始浊度)会提高混凝反应速率, 但这种增加不是无限的。
对于低温情况下,混凝过程中颗粒的聚集速率与其初始浓度(初始浊度)成线性关系。
提高初始浊度(从3.30 ntu到9.30 ntu)能使聚集速率线性增加。
低温低浊水混凝处理方法
低温低浊水混凝处理方法是一种针对水中微小悬浮物的处理技术，可以用于去除自来水、废水等中的杂质与颗粒物。
其主要原理是利用低温（一般在0~5℃之间）和低浊度（一般小于50NTU）的水环境，加入适量的混凝剂，通过吸附和沉淀作用将悬浮物沉淀下来。
低温低浊水混凝处理方法的主要步骤包括以下几个方面：
原水处理：首先将待处理的水进行初步处理，如除砂、除泥、过滤等，简单去除大颗粒悬浮物。
加药混凝：向经过初步处理的水中加入混凝剂，如聚合氯化铝、硫酸铁等，使悬浮物颗粒间产生带电性，从而吸引并连接成较大的絮凝物。
沉淀：在低温低浊的条件下，沉淀速度变慢，有助于形成较大的絮凝物，并有利于稳定把握出水水质，使水质达到国家相关标准。
出水：将沉淀下的絮凝物与水体分离开，即可获得处理后的水源。
需要注意的是，在低温低浊水混凝处理中，具体的药剂类型、用量和混凝时间等参数需要按照实际情况进行调整，以保证处理效果和经济效益。
低温低浊地表水处理技术的探讨刘晖(深圳市物业工程开发公司广东深圳518000)摘要:东北地区低温低浊地表水采用常规工艺难以净化处理,往往又因为受到污染而使原水的色度、耗氧量提高,进一步增加了水质净化的难度。
另外,地表水体水质在一年中变化很大,采用固定的常规净化工艺很难适应。
本文对水处理工艺混凝、分离和过滤等环节进行7分析,得出了采用浮沉池工艺可以经济合理地处理低温低浊地表水的结论。
关键词:低温低浊;地表水;混凝;分离;过滤;浮沉池低温低浊水水质特点1.我国东北地工全年有四、五个月的时问处于寒冷季节,水体被冰层覆盖.江河水温0—1℃,水库水下层水温2~4℃。
这个时期原水浊度也很低,江河水为5-30NTU,而水库水也只有5-10NTU。
原水水温低,水的动力粘度系数提高,减弱了水中胶体的颗粒运动,降低了他们之间相互碰撞的机率;水中胶体的溶剂化作用增强,颗粒周围的水化膜加厚,妨碍颗粒凝聚;同时,通过混凝所形成的絮体较轻,不易下沉,难以通过沉淀从水中分离出去。
对于水库水而言.由于它的水流状态特点而表现出不同于江河水质的特性。
水库水近似于静止状态,水体中各部位因不易掺混而表现出水质成份分布的不均匀性。
水库水中的藻类大量繁殖不但妨碍水处理构筑物的正常运行。
而且藻腥味很重,影响水质;水体中的矿化度由于水分的强烈蒸发而提高:水中含有大量的植物腐烂所形成的腐植质不仅提高了水库水的色度,而且会对水中粘土形成的胶体、硅酸溶胶、铝和铁的氢氧化物起到保护作用。
这些都增加了水库水的净化难度。
2.水处理技术的改进随着饮用水水质标准的提高,低温低浊江河水和水库水的处理难度又有所增加,常规的水处理工艺如果不加以改造很难满足新的水质标准要求,这就是需要采取切实可行的技术对策来解决新问题。
低温的不利因素,影响了水处理的各个处理环节。
对于工程设计,应对投药、混凝、沉淀和过滤等处理环节进行具体分析。
水处理工艺主要包括混凝和分离两大过程。
混凝的作用是促使原水中的胶体杂质形成絮体,而分离是将混凝形成的絮体通过沉淀或者气浮的方式从水中分离出去.剩余的少部分微小絮体及其它杂质,再经过过滤而分离出去的处理过程。
低温低浊水处理技术摘要：低温低浊水处理是净水技术的一个难点，从水温、水中微粒浓度及有机污染物三个方面分析了这种水质难于处理的原因。
基于众多水处理工作者的试验研究与实践，对多种低温低浊水处理技术、药剂优选技术、泥渣回流技术、微絮凝技术、气浮技术与强化混凝技术进行了综述。
关键词：低温低浊水；处理；混凝；浊度1 导论低温低浊水的处理是给水处理工程中的难题之一，一直困扰着给水界。
给水处理领域中对低温低浊水尚没有确切的定义，我国北方气候寒冷，冬春季节水温可降至0～2℃，浊度降到10～30NTU（有时10NTU以下）；我国南方地区以长江水系为代表每年随着冬季的到来，水温和浊度逐渐下降，水温一般在3～7℃，浊度一般在20～50NTU之间变化，把每年11月至次年3月温度低于10℃或浊度低于30NTU的地表水称为低温低浊度水[1]。
这种低温低浊水很难处理，即使增大混凝剂投加量，净化后的水质仍很难达到国家饮用水的标准。
为此，我国通过20多年的科学试验和生产实践，基本攻克这一技术难关，获得了显著的成果。
2 低温低浊水难以净化的原因低温低浊水的水质特点是，水的粘度大，水中微粒尺寸小且粒径分布均匀，絮凝反应慢，生成的絮凝体小而不易沉降，因此，常规的混凝技术难以处理出合格的出水。
影响低温低浊水混凝效果的主要因素有以下三个方面。
2.1 水温的影响（1）水温对混凝剂的水解反应有明显的影响，低水温使水解反应速度减缓，在常见的混凝剂中，铝盐较铁盐受水温影响大；（2）低温时水的粘度大，增大了水流的剪切力，不利于水中微小颗粒碰撞、凝聚和絮凝体的成长，絮凝速率和颗粒沉降速度也减小，使絮凝体含水率上升，絮凝体变得疏松，密度下降，絮凝体沉降性能变差；（3）微粒的布朗运动是水中胶体微粒的稳定因素，但也是微粒的不稳定因素，微粒的布朗运动可促使微粒间相互接触碰撞，从而使彼此吸附凝聚，而低水温减弱微粒的布朗运动，不利于微粒间碰撞凝聚。
2.2 水中微粒浓度的影响良好的混凝处理效果是基于混凝过程中微粒具有较多的碰撞机会，提高了碰撞几率，也就提高了微粒间的凝聚机会，促进微粒的凝聚成长，如果水中微粒浓度太低，势必影响混凝处理过程的正常进行。
低温低浊度水处理方法
低温低浊度水处理方法主要是应用于寒冷地区或特殊环境下的水源处理。
该方法通过选择合适的处理工艺和设备，可有效去除水中的悬浮颗粒、有机物、微生物等污染物，提高水的水质。
常用的低温低浊度水处理工艺包括混凝-沉淀法、植物池法、生物滤池法、反渗透法等。
其中，植物池法和生物滤池法是利用天然植物和微生物对水质进行自然净化的方法，具有节能、环保等优点，适用于处理小流量、多种污染物的水源。
而反渗透法则广泛应用于工业和市政用水领域，可去除水中的离子、微生物等有害物质，净化水质。
总之，低温低浊度水处理方法是为了满足在特殊环境下的水源净化需求而研究开发的一种水处理技术，具有重要的应用价值。
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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文国内图书分类号：TU991.22国际图书分类号：628.1工学硕士学位论文低温低浊水混凝特性及强化混凝技术硕士研究生：肖峰导师：马军教授申请学位：工学硕士学科、专业：市政工程所在单位：市政工程系答辩日期：2005年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学- I -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文Classified Index：TU991.22U.D.C:628.1Dissertation for the Master Degree in Engineering.COAGULATION CHARACTERISTIC AND ENHANCED COAGULATION TECHNOLOGY OF WATER WITH LOW-TEMPERATURE AND LOW-TURBIDITYCandidate：Xiao FengSupervisor：Prof. Ma JunAcademic Degree Applied for：Master of Engineering Specialty：Municipal Engineering Affiliation Dept. of Municipal Engineering Date of Defence：December, 2005Degree Conferring Institution：Harbin Institute of Technology- II -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要利用透光脉动、ferron-Al逐时分光光度法及剩余浊度测定等方法, 在实验室进行了低温低浊水混凝效果强化方面的研究，找出低温低浊情况下混凝不利的影响因素。
发现增加溶液的初始颗粒浓度(或初始浊度)会提高混凝反应速率, 但这种增加不是无限的。
对于低温情况下,混凝过程中颗粒的聚集速率与其初始浓度(初始浊度)成线性关系。
提高初始浊度(从3.30 ntu到9.30 ntu)能使聚集速率线性增加。
但当初始浊度增加到16.50 ntu时,聚集速率逐渐保持不变。
对于在室温条件下(17-21o C)，线性关系一直在整个初始浊度变化范围内(从3.30 ntu到16.50 ntu)保持线性关系。
表明不同温度下，絮体形成的途径以结构有所不同。
低温时，对絮体达到其最佳（或最大）尺寸时需要的颗粒浓度比常温要少。
温度的升高会提高絮凝反应的聚集常数,但同时絮体破碎常数也随之升高。
低温时絮凝反应发生的极为缓慢。
在pH值等于8.0情况下， ferron-Al逐时分光光度法测定结果显示，在实验条件下快速混合后水解铝的种类分布情况相似。
在不同条件下具有高电荷高聚合度的水解铝浓度也非常相似。
说明从混凝剂水解到聚合态水解产物的生成受温度和浊度影响不大。
但透光脉动法(PDA)的测量结果说明，无论是高水温还是高浊度都能增加絮凝速率。
说明从水解铝的聚合到晶核形成再到晶体成长步骤受温度和浊度的影响非常大，它是控制混凝效率的关键步骤。
低温或低浊对絮体成长的抑制作用大于对无机混凝剂水解过程的抑制作用。
根据这一发现，发明了多相催化强化混凝技术，利用催化剂来强化聚集态的水解产物生成初级晶核和初级絮体，乃至可沉降的絮体。
后期对所这项技术的应用情况进行了对实际低温低浊水体的考察，发现强化混凝相对常规混凝有更强的对沉后和滤后有机物污染物（COD）以及- III -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文藻类的去除效果。
这主要是由于其对混凝剂的强化水解结晶作用，提高了混凝效果。
高锰酸盐预氧化剂投量为0.8和1.2 mg/L之间能强化对有机物和藻类的去除。
沉淀后藻类去除率可高达90%以上，表明大量的藻类被高锰酸盐灭活而沉淀。
高锰酸盐预氧化能够起到助凝作用和助滤作用，从而强化低温低浊水的处理效果。
关键词混凝，透光脉动法(PDA)，ferron-Al逐时分光光度法，聚集速率，强化混凝- IV -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractCoagulation characteristic in the condition of low temperature and low-turbidity is investigated by means of photometric dispersion analysis (PDA), ferron-Al timed spectrophotometry, and turbidity measurement at different flocculation period.For the low temperature conditions (2o C, 5o C, and 8o C), a linear relationship between aggregation rate of coagulation and particle number concentration within certain limit is observed. Increasing initial turbidity within certain limit (from 3.30 ntu to 9.30 ntu) would increase the aggregation rate linearly. While aggregation rate remains roughly constant when particle number concentration surpasses the limit or initial turbidity increases from 9.30 ntu to 16.50 ntu. However, for the higher temperature condition (ambient temperature: 17-21o C), aggregation rate remains increase in the whole turbidity range (from 3.30 ntu to 16.50 ntu). Furthermore aggregation rate obtained from PDA curves could predict the optimum alum dosage.In addition, mechanism of coagulation under conditions of low temperatures (2℃, 5℃, and 8℃), low turbidities (3.30 ntu, 5.30 ntu, and 9.30 ntu), and a normal pH value of 8.0 is investigated. Result of ferron-Al timed spectrophotometry shows that Al-hydrolyzed species present similar fraction after fast-mixing period in experimental conditions. Concentration of polymeric metal hydrolyzed species of high charge is very similar in different circumstances. Such results indicate that the approach from hydration of ion-based coagulant to polymerization is not significantly affected by temperature and turbidity. However, measured by photometric dispersion analysis (PDA), either higher temperature or larger initial turbidity is able to increase the aggregation rate. Result of PDA indicates that the- V -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文approach from polymerization of hydrolyzed species of ion-based coagulant to nucleation and crystal growth is greatly influenced by temperature and turbidity and is the key part in controlling the coagulation efficiency. Low temperature or low turbidity actually has a more seriously inhibiting effect on flocs growth than on the hydration of ion-based coagulant.According to such research results, a new kind of enhanced coagulation process is invented and examined in the natural cold water.Result shows that the enhanced coagulation would better the coagulation performance under low temperature and low turbidity conditions by increasingly removing COD and turbidity.Potassium permanganate composite can also improve removal efficiency of COD and turbidity for the cold water.Both enhanced coagulation and preoxidation of potassium permanganate composite could improve alga removal efficiency.Keywords coagulation, photometric dispersion analysis (PDA), ferron-Al timed spectrophotometry, aggregation rate, enhanced coagulation- VI -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文目录摘要 (I)Abstract (V)第1章绪论 (1)1.1 水的混凝 (1)1.2 混凝机理 (1)1.3 混凝影响因素 (3)1.3.1 硬度 (3)1.3.2 碱度 (3)1.3.3 溶液中其他阴离子的影响 (3)1.3.4 溶液pH值 (4)1.3.5 混合的影响 (4)1.3.6 溶液温度的影响 (4)1.3.7 溶液初始浊度的影响 (5)1.4 强化混凝技术 (5)1.5 Ferron-Al 逐时分光光度测定法 (6)1.6 透光脉动(PDA)检测技术 (6)1.7 天然有机物的分类与去除 (7)1.7.1 天然有机物的分类 (7)1.7.2 天然有机物的去除 (8)1.8 藻类的特性及去除方法 (10)1.9 研究目的 (12)第2章从动力学角度研究温度与初始颗粒浓度对混凝特性的影响 (13)2.1 概述 (13)2.2 实验材料与方法 (14)2.2.1 实验用水 (14)2.2.2 颗粒分布 (14)2.2.3 烧杯实验和聚集速率的检测 (16)2.2.4 烧杯实验、聚集常数和絮体破碎常数的确定 (18)2.3 结果与讨论 (20)- VII -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2.3.1 温度和浊度对颗粒聚集速率的影响 (20)2.3.2 絮凝反应过程中絮体聚集和破碎常数的确定 (21)2.3.3 致浊物质对低温低浊水的强化混凝效果 (24)2.3.4 低温低浊情况下混凝反应动力学分析 (24)2.3.5 不同条件下絮体的破碎常数 (26)2.4 本章小结 (26)第3章温度和初始颗粒浓度对混凝机理的影响 (28)3.1 概述 (28)3.2 实验部分 (30)3.2.1 人工配水 (30)3.2.2 杯罐实验 (30)3.2.3 透光脉动检测法(PDA) (30)3.2.4 Ferron-Al 逐时分光光度测定法 (31)3.3 结果与讨论 (31)3.3.1 不同实验条件下Ferron-Al 逐时分光光度测定快速混合后水样中铝水解产物的分布情况 (31)3.3.2 吸附机理在低温低浊水的混凝过程中起主要作用 (34)3.4 本章小结 (35)第4章多相催化强化混凝反应工艺对实际低温低浊水体的强化混凝作用.37 4.1 概述 (37)4.2 高锰酸盐复合药剂除污染技术简介 (38)4.2.1 高锰酸盐复合药剂作用机理 (38)4.2.2 高锰酸盐复合药剂与高锰酸钾的对比 (38)4.3 实验流程与过程 (39)4.3.1 实验流程 (39)4.3.2 实验过程 (40)4.4 结果与讨论 (41)4.4.1 高锰酸盐对低温低浊水的强化混凝效果 (41)4.4.2 强化混凝工艺对低温低浊水的强化混凝效果 (42)4.4.3 两种过滤介质（活性炭、石英砂）对低温低浊水过滤效果的对比 (45)4.4.4 高锰酸盐氧化助凝和强化混凝工艺对藻类的去除效果 (47)4.5 本章小结 (48)- VIII -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文结论 (50)参考文献 (51)攻读学位期间发表的学术论文 (55)哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 (56)哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书 (56)致谢 (57)- IX -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1水的混凝在天然地表水处理中，主要应用混凝、沉淀（或气浮）、过滤和消毒工艺。
