原水投加粉末活性炭對預氯化和混凝效果的影響

陳明吉，夏 萍

(1．上海市自來水市北有限公司，上海 200086;2．上海城市水資源開發利用國家工程中心有限公司，上海 200082)

水源地藻類過度增殖會產生藻毒素，其化學性質較穩定，常規水處理工藝(混凝、沉淀、過濾等)對其去除效果較差［1-3］。為應對夏季某些時段由于藻類滋生而分泌產生的異味物質以及其他水質突變情況，在南方某些地區實施建設了粉末活性炭應急投加系統。本次小試試驗通過模擬粉炭不同投加量和接觸時間下對后續凈水工藝效果的影響，評估原水投加粉末活性炭情況下，水廠預加氯和混凝工藝應采取的應對策略，為生產性試驗提供調試依據。

1 材料與方法

1．1 材料與儀器

試驗水樣:某水廠進廠水;混凝劑:聚硫氯化鋁;氧化劑:次氯酸鈉溶液;吸附劑:325目的煤質粉炭，碘值800 mg/g。

儀器:六聯攪拌器(武漢恒嶺科技有限公司，TA6-1型)(圖1);恒溫平板搖床(德國IKA)(圖2);濁度儀(美國哈希公司，Hach 2100N);余氯儀(美國哈希公司)。

1．2 試驗方法

投炭參數設置:將一定量的粉炭加入盛有1 L水樣的具塞錐形瓶中，恒溫振蕩，溫度保持在25℃，振蕩速率為100 r/min;

預加氯參數設置:預加氯慢攪100 r/min，5 min;

混凝參數設置為:① 快速300 r/min，2 min;② 200 r/min，3 min;③ 50 r/min，5 min;④ 靜沉，30 min，取上清液進行濁度和余氯測定。混凝劑為聚硫氯化鋁，投加量為6 mg/L。

圖1 六聯攪拌器TA6-1Fig．1 Six Paralled Mixer TA6-1

圖2 恒溫平板搖床Fig．2 Shaking Table with Constant Temperature

2 結果與討論

2．1 不同粉炭投加量對濁度的影響

圖3 不同粉炭投加量反應1．5 h后對濁度的影響Fig．3 Impact of Different dosage of Powdered Carbon on Turbidity after 1．5 h

不同粉炭投加量反應1．5 h后對濁度的影響如圖3所示。當預吸附時間為1．5 h時，粉炭投加量為10 mg/L以下時，混凝沉淀出水濁度均在0．9 NTU以下。當粉炭投加量為20 mg/L時，混凝沉淀出水濁度大多在1 NTU以上。當粉炭投加量為5 mg/L，預加氯為2．5～4 mg/L 時，濁度為0．66 ～0．88 NTU;當粉炭投加量為10 mg/L，預加氯為2．5～4 mg/L時，濁度為0．58 NTU ～0．81 NTU;當粉炭投加量為 20 mg/L，預加氯為2．5～4 mg/L 時，濁度為0．68～1．36 NTU。

2．2 不同粉炭投加量對余氯的影響

不同粉炭投加量反應1．5 h后對余氯的影響如圖4所示，當預吸附時間為1．5 h時，余氯濃度隨著粉炭投加量的增加而減小。當粉炭投加量為5 mg/L，預加氯量為2．5 mg/L時，混凝沉淀出水余氯為0．8 mg/L，預加氯量大于2．5 mg/L時，混凝沉淀出水余氯大于 0．8mg/L;當粉炭投加量為10 mg/L，預加氯量在2．5～3 mg/L時，混凝沉淀出水余氯為0．5～0．8 mg/L;當粉炭投加量為20 mg/L，要保證混凝沉淀出水余氯在0．5～0．8 mg/L時，預加氯量要控制在3～4 mg/L之間。

圖4 不同粉炭投加量反應1．5 h后對余氯的影響Fig．4 Impact of Different dosage of Powdered Carbon on Residual Chlorine

2．3 不同預吸附時間對濁度的影響

不同預吸附時間對濁度的影響如圖5所示，原水濁度為22 NTU，粉炭投加量為10 mg/L。試驗結果表明，預吸附+預加氯+混凝沉淀后的出水濁度基本都在1 NTU以下，且不同預吸附時間對濁度基本無影響，說明投加粉末活性炭對混凝效果沒有明顯影響，水廠不需要針對原水投加粉末活性炭而調整混凝劑的投加量。

2．4 不同預吸附時間對余氯的影響

圖5 不同預吸附時間對濁度的影響Fig．5 Impact of Different Adsorption Time on Turbidity

圖6 不同預吸附時間對余氯的影響Fig．6 Impact of Different Adsorption Time on Residual Chlorine

不同預吸附時間對余氯的影響如圖6所示，原水余氯濃度為0．06 mg/L，粉炭投加量為10 mg/L。試驗結果表明，不同預吸附時間和沉淀出水余氯沒有明顯的相關性。余氯濃度隨著粉炭投加量的增加而減小，當粉炭投加量為10 mg/L，預吸附時間為1．5～6．5 h，要保證混凝沉淀出水余氯在0．5～0．8 mg/L，預加氯需在3 mg/L左右。考慮到生產上反應、沉淀池均在室外，易受陽光、風雨影響，因而生產上在上述預氯化量的基礎上可能略需增加。

3 結論

1．當粉炭投加量為5～20 mg/L，預吸附時間為1．5 h時，混凝沉淀出水濁度基本都在1 NTU以下，投加粉末活性炭對混凝效果沒有明顯影響，水廠不需要針對原水投加粉末活性炭而調整混凝劑的投加量。

2．余氯濃度隨著粉炭投加量的增加而減小，當粉炭投加量為5～20 mg/L，預吸附時間為1．5 h，要保證混凝沉淀出水余氯在0．5～0．8 mg/L，預加氯要保證在3 mg/L左右，生產上反應、沉淀池均在室外，易受陽光、風雨影響，因而生產上在上述預氯化量的基礎上可略增加預氯化量。

3．粉末活性炭接觸時間長短對混凝效果、耗氯基本沒有影響。

［1］余國忠，王占生．飲用水處理中藻毒素污染及其工藝控制特性研究［J］．給水排水，2002，28(3):25-28．

［2］岳舜琳．組合水處理工藝除藻效率探討［J］．凈水技術，2006，25(2):1-5．

［3］李新貌，陳曉東．微污染長江原水的高錳酸鉀與粉末活性炭聯用處理工藝［J］．凈水技術，2011，30(6):16-18．