高含藻水凈水廠水處理工程研究★

李 強 李喜林 趙 雪 金 航，3 王 翔，3

(1.阜新市引白工作辦公室，遼寧阜新 123002;2.遼寧工程技術大學建筑工程學院，遼寧阜新 123000;3.撫順市自來水公司，遼寧 撫順 113008)

1 概述

含藻水源水是指藻類及其他浮游生物過量繁殖、藻數量大于100萬個/L或足以妨礙混凝、沉淀和過濾正常運行的水源水［1］。水體富營養化常常導致藻類的滋生，特別是夏季的湖泊更易發生。由于藻類會產生藻毒素，長期飲用藻毒素含量超標的自來水會有損人體的身體健康，因此，含藻水源水處理備受水廠和研究者重視［2，3］。

藻類在水中處于懸浮狀態，常常含藻水源水濁度不高，為投藥去藻提高了難度，因此夏季高溫季節極易造成處理池“翻池”現象，不僅增加了后續處理單元負擔，也會影響濾池出水水質［4］。本文以遼寧某凈水廠為例，對含藻水源水處理工程進行設計，為凈水廠高含藻水源水處理提供參考。

2 凈水廠進、出水水質

該凈水廠日處理水量18.6萬m3，處理后的水供城市用水，水廠出水應滿足GB 5749-2006生活飲用水衛生標準，進水水質如表1所示。

表1 凈水廠進水水質

由表1可以看出，該水源色度、渾濁度、懸浮物、細菌總數及大腸菌群數等超標，特別是藻類超標嚴重，屬于重度含藻水。

3 含藻水源水凈水方案確定

含藻水源水去除方法有物理法、化學法和生物法。物理法是利用某些設備、器材在水體中設置特定隔離區，分離藻類或利用機械裝置滅殺、驅散藻類。常見的有微濾機過濾除藻、氣浮除藻、活性炭吸附除藻及電解殺藻;化學法主要利用化學藥品或礦物質抑制、殺死和去除藻類，按作用機理不同，可分為化學藥品直接滅殺法、強化混凝沉淀法和天然礦物絮凝法。生物法主要利用生態系統內部調節機制除藻，常見的有生物膜法預除藻、微生物絮凝劑除藻、生物活性炭除藻等。各種除藻技術各有所長，但也存在某些缺陷。目前，運行水廠常用除藻方法為預氯化和氣浮法。

根據進出水水質分析，結合目前含藻類水廠運行情況，并考慮到技術可行性和經濟承受能力，提出處理方案如下:

方案一:

原水→氧化塔(預氯化)→機械絮凝池→斜管沉淀池→普通快濾池→清水池→用戶。

方案二:

原水→配水井→機械絮凝池→氣浮池→V型濾池→清水池→用戶。

方案三:

原水→臭氧預氧化→混合池→機械攪拌澄清池→雙閥濾池→超濾膜→消毒→用戶。

方案一采用預氯化工藝，考慮預氯化對后續處理工藝的出藻雖有促進作用，但氯容易與原水中的有機物生成對人體有害的鹵代有機副產物;方案三預處理采用臭氧預氧化，并加入超濾膜深度處理工藝，出水水質較好，但大幅增加了水處理成本;方案二主體工藝采用氣浮法，氣浮法恰好適于藻類密度小，投加混凝劑后形成的絮凝體不易沉淀的特點，前處理采用高錳酸鉀預氧化，滿足出水要求且較為經濟，因此，本水廠采用方案二作為含藻水處理工藝。方案二氣浮工藝種類很多，有壓力溶氣、真空釋氣法、微孔布氣法、電解產氣法、機械碎氣法等。其中，又以壓力溶氣氣浮法應用最多，這是由于該法所產的氣泡微細度及穩定性高，在數量上也能得到很好的滿足，同時電能消耗較低，操作管理可靠、簡易，并能適應大、中、小型設備的要求，因此與其他形式相比占有優勢［5］。

綜上所述:選擇方案二作為水廠設計處理工藝，具體方案如圖1所示。

4 主要構筑物設計及設備選型

凈水廠根據推薦方案進行工藝設計，凈水廠具體工藝設計參考室外給水設計規范及給水排水設計手冊完成［6-8］。主要構筑物尺寸及所用設備如表2和表3所示。

圖1 處理工藝流程圖

表2 主要構筑物設計尺寸

表3 水廠附屬設備選型

5 高錳酸鉀與混凝劑投藥量確定試驗

高錳酸鉀預氧化投藥量的確定是水廠工藝運行的重要參數，需通過試驗確定。對于微污染水源水，試驗發現高錳酸鉀預氧化與混凝劑聯用效果較好，先氧化后混凝對污染物去除效果好［9］。鑒于此，取水源原水，采用先高錳酸鉀預氧化5 min后投加PAC 30 mg/L，測定高錳酸鉀不同投加量時藻類、濁度和CODMn降低率，其中藻類采用平板記數法測定，濁度用濁度儀測定，CODMn采用酸性高錳酸鉀滴定法測定。

試驗結果如圖2所示。

由圖2可以看出，隨著高錳酸鉀投藥量的增加，藻類和CODMn去除效果增強，濁度變化一直保持較高去除率。由此可見，PAC投加前，通過高錳酸鉀預氧化，可以使藻類和CODMn去除率大幅提高。當高錳酸鉀投加量在2.5 mg/L以后，藻類和CODMn去除率變化不大，增速變緩，從節省藥品考慮，確定高錳酸鉀投加量為 2.5 mg/L。

6 結語

1)針對水源含藻量大的實際情況，采用機械絮凝池與壓力溶氣氣浮池合建的方式進行處理，PAC絮凝前采用高錳酸鉀預氧化工藝，在除藻同時，有效降低了CODMn，減輕了后續處理負擔。

圖2 高錳酸鉀投加量對污染物去除效果影響

2)高錳酸鉀預氧化試驗表明，隨著高錳酸鉀投藥量的增加，藻類和CODMn去除效果增強，濁度變化一直保持較高去除率。高錳酸鉀投加量為2.5 mg/L，氧化5 min后投加PAC 30 mg/L對藻類、CODMn和濁度的去除效果良好，去除率分別達到62.9%，69.5%和 94.5%。

［1］CJJ 32-2011，含藻水給水處理設計規范［S］.

［2］周 暹.對含藻水處理的認識［J］.西南給排水，2013，35(2):31-34.

［3］李喜林，劉 玲，周新華，等.高錳酸鉀與沸石聯用處理低溫低濁微污染水源水實驗研究［J］.非金屬礦，2013，36(3):66-68.

［4］劉國祥，孫志民，劉萬里.新型氣浮—沉淀工藝用于南方水庫含藻水處理改造工程［J］.中國給水排水，2012，28(14):55-57.

［5］王寶林.微污染含藻水的處理技術研究進展［J］.建設科技，2005(5):46-47.

［6］中國市政工程東北設計研究院.給排水設計手冊第1冊常用資料［M］.第2版.北京:中國建筑工業出版社，2000.

［7］上海市政工程設計院.給排水設計手冊第3冊 城鎮給水［M］.第2版.北京:中國建筑工業出版社，2004.

［8］中國市政工程華北設計院.給排水設計手冊第12冊 器械與裝置［M］.第2版.北京:中國建筑工業出版社，2001.

［9］李喜林，劉 玲，江 富，等.高錳酸鉀和混凝劑聯用處理微污染水源水試驗［J］.遼寧工程技術大學學報(自然科學版)，2013，32(3):349-352.