低温原水及微污染黄河水的水处理研究

郝玉梅 崔真 徐波(单位：淄博市引黄供水管理局工作) 淄博市引黄供水工程是为解决当地缺水问题而建设的一项大型城市基础设施。该工程以黄河水为水源，数据供水规模为5.0× 10 t/d，现有供水能力为 2.5× 10 t/d，于2001年9月正式通水运行。在地表水处理技术中，冬季低温水及微污染水是常规净水工艺中较难处理的水质。 1 净水厂处理工艺流程 净水厂机械搅拌澄清池直径为21ITI，共8座，每座设计流量为1450m /h；4座澄清池和中间的配水井组成一个系列，其中现有工程为两个系列(In、IV系 列)；滤池为V 型滤池，单池过滤面积为l16m ；设计流量为l162ITI /h；现用混凝剂为聚合硫酸铁，助凝剂为聚炳酰胺。 2 原水水质 由于黄河水属地表水，气候及周围环境对原水水质影响很大。冬季低温低浊水和低温高浊水给澄清池的混凝反应带来难度；上游沿岸城市的排污，使黄河水受到不同程度的污染。特别到了冬春两季，黄河水径流量较小，上游工业污染使有机物含量增高，细数目增多，原水COD 有时超过6mg/l；新城调蓄水库富营养化，夏秋季节藻类繁殖迅速，干扰了澄清池的混凝效果，影响了滤池过滤效能使滤后水浊度攀升，出厂水的色度、嗅和味相应升高。常规处理工艺已显得力 从心，控制出厂水有机物含量、色度、嗅和味等指标达到国家标准需采取措施 以解决。 3 几种不同原水的处理方案 3.1 冬季低温水的运行 机械搅拌澄清池是通过池内泥渣与原水加药反应产生的微絮体进行接触絮凝和沉淀分离而使原水澄清的构筑物。由于可变的运行参数较多，池内泥渣的新陈代谢和进出平衡不宜掌握，因而x，-t运行控制的要求也较高。低温低浊度水质难以净化处理是因为水温低，水的粘滞性高，减缓了水中胶体杂质颗粒的运行，降低了其相互碰撞的几率；水温低，水分子热运动缓慢，不利于胶体脱稳凝聚；水温低，水化作用增强，胶体颗粒凿表面的水化膜增加了颗粒间的斥力，阻碍了相互吸附作用。因原水水温低，浊度也低，混凝反应很难形成絮体，形成的絮体密度也很小，在水中不宜下沉。机加池分离区的泥渣面极不稳定，遇有负荷冲击或操作不慎就有可能造成池内泥渣的上翻，发生“翻池"现象。通过几年的实践经验，发现影响澄清池净水效果的运行参数有以下几方面： 3.1.1 搅拌转速的影响 在各种叶轮开度情况下，在较低转速范目匡卜内澄清池出水浊度都随转速的提高直线下降，说明搅拌强度的提高适当地增大了泥渣回流量和颗粒之间的碰撞絮凝机会，为微絮粒之间的并大以及大颗粒的网捕和吸附创造了更好的水利条件。而搅拌强度太小则反应效果较差，形成的絮凝体结构松散，有可能造成“翻池"。 3.1.2 投药量的影响 根据澄清池运行情况的观察，如澄清池的处理流量增大而投药量不变，则分离区泥渣面随流量的增大而逐步上升。因而提高澄清池的处理流量必须相应提 高絮粒的沉速，才能保证澄清池的稳定运行。这就必然要求提高反应的完善度，在其它条件无法改进的情况下，应适当增大投药量或提供助凝剂，才能保证来浊升高而产生良好的架桥絮凝作用。 3.1.3 排泥方式的影响 适当的排泥可以及时调整泥渣层的高度，并能保证活性泥渣的活性，维持良好的絮凝反应。 3.1.4 泥渣浓度(沉降比)的影响 在一定范围内，二反室的泥渣浓度越高，则出水浊度越低，对低温原水，沉降比一般控制在1O ～ 15 。以2006年1、2月水质管理运行方案为例。2006年第一季度净水厂接收的原水分别为新城水库水、大芦湖水、黄河直供水。针对不同水质，其处理方案如下：针x，j大芦湖水、新城水库水水温低、原水浊度低的特点，按照低温低浊水的处理运行方式处理，采用的混凝剂是聚合硫酸铁，助凝剂是聚丙烯酰胺。聚铁投加量3.2～ 4.8 mg/L，澄清池搅拌机转速750r/rain，二反应室沉降比控制在l2～ l5，澄清池出浊0.9～ 1.4NTU。在迎接大芦湖水之前为防止原水有较大的变化，提前一天开始投加助凝剂聚丙烯酰胺，投加量为0.012 mg/I，当运行稳定后即停止投加。使用黄河直供水，分两个阶段，一个阶段是充库期间，由于充库的原因，在这个时段原水浊度较高，最高590NTu，200～ 300NTu 持续时间较长，水温大幅度下降，最低1.6℃ 。另一个阶段是停止充库后，原水浊度稳定在40～ 9ONTU 之间，原水水温有所上升，最高8.2℃ 。持续的高浊和较低的水温在一定程度上影响了混凝效果，增加澄清池和滤池的水处理难度。 水处理运行的主体思路是提高药剂投加量增加混凝效果、保持澄清池话性泥渣的活性、保持澄清池和滤池的稳定运行。聚铁和聚丙烯酰胺配合投加，聚铁投加量10～ 12 rag/I，聚丙烯酰胺投加量0.04～ 0.06mg/I，澄清池二反应室沉降比控制在10 ～ 14，由于澄清池单池进水流量较小，搅拌机转速一般保持在750r/min(若单池负较高，则需相应提高转速)。在停止充库后，原水浊度下降至1O0NTU 以内后，聚铁投加量6～ 8 rag/I，聚丙烯酰胺投加量0.012～ 0.02rag/L，澄清池二反应室沉降比控制在12 ～ 14 。澄清池出水浊度1.1～ 2.6NTU 。 由此看出，在低温高浊的水处理中，主要通过增加药剂投加量，提高澄清池搅拌机转速，适当增加排泥量，控制沉降比的运行方案来增加混凝效果，保持澄清池活性泥渣的活性，保持澄清池和滤池的稳定运行。通过2005～ 2006年冬季的运行效果。证明上述指导思想方法是切实可行的。 3.2 微污染黄河水的处理 随着环境污染的日益严重，人为排放含营养物质的工业废水和生活污水而导致的水体富营养化加剧，使藻类及其他浮游生物过度繁殖，在生长过程中会产生具有异味的挥发性衍生代谢物，释放到水体中，就会产生刺鼻难闻的气味，对水质造成严重的危害。 3.2.1 活性炭的吸附预处理去除色、嗅和味在各种改善水质处理效果的深度处理技术中，活性炭吸附是完善常规处理工艺以去除水中有机污染物最成熟有效的方法之一。活性炭是一种多孔性物质，对大部分的异味化合物都能进行有效吸附，不但可以很好解决水体异味的问题，更能去除水体中的致突变物质。2003年4～ 5月进行了投加活性炭改善水质的实验。处理工艺为常规处理工艺，加氯预氧化，投加液体聚合硫酸铁为混凝荆。水源为明渠直供水。 原水浊度一般在30～ 60NTU，水温 15～ 23℃ 左右，色度14～ 18度，C()Dmn高时近6rag/I 。工艺1在溢流井投加，工艺2在配水混合池IV系列投加。实践说明，在治水工艺中投加粉末活性炭可有效去除色度、臭味、水中有机物。投加量10 rag/I 效果好于5 rag/I，从溢流井投加(工艺1)效果好于配水混合池投加(工艺2)。 活性炭的吸附预处理也有其局限性，对有机物的吸附去除作用受其自身吸附特性和吸附容量的限制，难以保证对所有有机物有稳定和长久的去除效果。活性炭主要吸附弱极性、亲水性差的低分子有机物，而且活性炭不能有效去除氯化致突物质的前提物。当原水浊度高，胶体和悬浮颗粒多时，由于活性炭微孑L被沙杜塞而降低吸附效果，故预吸附处理高浊度水会受到限制。 3.2.2 高锰酸钾预氧化去除藻类 2005年夏秋之交更换为新城水库水后，澄清池的混凝效果开始变差，滤池的过滤性能开始变差，滤后水浊度持续升高。确定在原水中高锰酸钾是最经济最实用的灭藻方法，同时可以氧化原水中的不明不稳介质。高锰酸盐复合药剂(PPC)是由高锰酸钾(主剂)和其他多种药剂(辅助)组成，安全可靠，已获得卫生部门颁发的卫生许可证。PPC 在处理微污染水体中表现出极好的协同作用，其助凝、除藻和出有机物的效果尤为明显，一般情况下PPC 投量仅为0.5～2.0mg/l，每吨水的药剂费仅0.01～ 0.12元。