灤河水混凝特性的試驗(yàn)研究

常 華，趙 宇，于益群，許德凱

（天津泰達(dá)水業(yè)有限公司，天津300457）

1 灤河水水質(zhì)分析

灤河水是天津市主要飲用水水源，經(jīng)“引灤入津”工程進(jìn)入天津薊縣境內(nèi)的于橋水庫，隨著季節(jié)的變化，水質(zhì)有明顯的分期現(xiàn)象。按其一年四季水質(zhì)中的水溫、濁度的變化以及藻類的生長(zhǎng)情況大致可以將灤河水源水質(zhì)劃分為三個(gè)水質(zhì)期。

（1）低溫低濁期（12月下旬～次年3月中旬）：濁度較低，平均值為4.4NTU，變化范圍為2.7～10NTU；耗氧量處于3～4.8mg/L之間；藻類生長(zhǎng)受到抑制，葉綠素平均為10μg/L；

（2）常溫常濁期（3月下旬～6月上旬，10月中旬～12月中旬）：濁度稍高，平均為8.5NTU；耗氧量處于3～4.8mg/L之間；常溫期的葉綠素雖然也平均為10μg/Lg/L，但常溫期的葉綠素最高可達(dá)到24μg/L；

（3）高溫高藻期（6月中旬～10月上旬）：濁度較高，變化范圍為11～29NTU，平均為27NTU；耗氧量較高，平均為5.2mg/L，最高達(dá)到6.14mg/L，超過了水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的Ⅲ類；藻類生長(zhǎng)旺盛，葉綠素達(dá)到一年內(nèi)的最高值，平均為37μg/Lg/L，最高達(dá)60μg/L，超過了水源水質(zhì)的Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。

整個(gè)水質(zhì)年內(nèi)水質(zhì)變化較大，這就加大了給水處理難度。因此，本文分三個(gè)水質(zhì)時(shí)期，通過小試試驗(yàn)、中試試驗(yàn)得出了各個(gè)水質(zhì)時(shí)期，不同預(yù)處理?xiàng)l件下的混凝藥劑投加組合條件。

2 試驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)安排

試驗(yàn)按照三個(gè)水質(zhì)時(shí)期的特性安排，每個(gè)時(shí)期分為兩部分，分別進(jìn)行混凝小試試驗(yàn)和中試試驗(yàn)，具體安排如表1所示。

表1 試驗(yàn)安排進(jìn)度

2.2 試驗(yàn)方法

2.2.1 小試試驗(yàn)

采用六聯(lián)攪拌器進(jìn)行，向1L水樣中分別加入聚合氯化鋁、三氯化鐵進(jìn)行混凝沉淀試驗(yàn)。試驗(yàn)分為三個(gè)方面，分別選擇藥劑同時(shí)投加還是分點(diǎn)投加；分點(diǎn)投加時(shí)，鋁鹽在前還是鐵鹽在前；分點(diǎn)投加時(shí)，兩種藥劑間隔多久投加為好。試驗(yàn)條件如表2所示。試驗(yàn)程序結(jié)束后，取上清液測(cè)量濁度。

表2 混凝小試試驗(yàn)條件

2.2.2 中試試驗(yàn)

中試系統(tǒng)采用與生產(chǎn)條件一致的工藝流程，如圖1所示。其中，預(yù)加氯與預(yù)臭氧不同時(shí)投加。各單元運(yùn)行參數(shù)如表3所示。

圖1 中試系統(tǒng)工藝流程

表3 中試各單元運(yùn)行參數(shù)

2.2.3 試驗(yàn)要求

混凝小試試驗(yàn)的試驗(yàn)條件按照實(shí)際生產(chǎn)條件設(shè)定，沉淀后濁度≤1.0NTU，取優(yōu)者；中試水廠試驗(yàn)要求生產(chǎn)線連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行1d以上后進(jìn)行測(cè)定，濾后水濁度≤0.3NTU。

3 結(jié)果與討論

3.1 混凝小試試驗(yàn)

3.1.1 最佳混凝條件的確定

通過三組混凝試驗(yàn)，綜合藥劑投加量、成體情況、沉后濁度等幾個(gè)方面的效果，確定最佳混凝條件為：鋁鹽鐵鹽分點(diǎn)投加，先加鐵鹽，后加鋁鹽，中間間隔時(shí)間大于2min為宜。將該試驗(yàn)結(jié)論應(yīng)用于中試水廠并結(jié)合生產(chǎn)中的藥劑投加預(yù)留點(diǎn)，選擇投加點(diǎn)為預(yù)臭氧接觸池前加三氯化鐵，機(jī)械攪拌混合池前加聚合氯化鋁。

3.1.2 各水質(zhì)時(shí)期的混凝小試試驗(yàn)結(jié)果

按照前述確定的最佳混凝條件，分別進(jìn)行了三個(gè)水質(zhì)時(shí)期的混凝小試試驗(yàn)，所得結(jié)果如表4所示。

表4 各水質(zhì)時(shí)期的混凝小試試驗(yàn)結(jié)果

3.2 中試試驗(yàn)

按照試驗(yàn)計(jì)劃，在不同水質(zhì)時(shí)期，進(jìn)行了不同預(yù)處理?xiàng)l件下的中試試驗(yàn)，每種試驗(yàn)條件連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行一周，主要考察指標(biāo)為出水的濁度和耗氧量（CODMn），每天測(cè)定一次。濁度采用HACH2100Q便攜式濁度儀測(cè)定，耗氧量（CODMn）采用酸性高錳酸鉀滴定法測(cè)定。

試驗(yàn)的初始條件按照混凝小試給出的試驗(yàn)結(jié)果設(shè)定，繼而根據(jù)濾前濾后水的出水濁度進(jìn)行微調(diào)，在保證濾前水濁度≤1.0NTU，濾后水濁度≤0.3NTU的前提下，盡量降低混凝藥劑的投加量，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。不同水質(zhì)時(shí)期，不同預(yù)處理?xiàng)l件下，所得的灤河水處理方式總結(jié)如下。

3.2.1 低溫低濁期

進(jìn)行了三種條件的試驗(yàn)，常規(guī)工藝（無預(yù)處理）、預(yù)加氯（1.0mg/L）條件下、預(yù)臭氧（0.8mg/L）條件下的混凝試驗(yàn)，每種試驗(yàn)條件連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行一周，取濾后水試驗(yàn)結(jié)果如圖2、圖3所示。

圖2 低溫低濁期各工藝濁度去除率

圖3 低溫低濁期各工藝耗氧量去除率

其中，各工藝所對(duì)應(yīng)的藥劑投加量如表5所示。

表5 低溫低濁期各工藝的投藥量及處理效果

由上述圖表可知：

（1）低溫低濁期，如使用常規(guī)工藝，則鋁鹽投加20mg/L，鐵鹽投加15mg/L，可以滿足出水水質(zhì)，濁度平均去除率為94.25%，耗氧量平均去除率為32.62%；如使用預(yù)加氯工藝，在1.0mg/L的投加量下，鋁鹽投加15mg/L，鐵鹽投加15mg/L，可以滿足出水水質(zhì)，濁度平均去除率為96.84%，耗氧量平均去除率為41.08%；如使用預(yù)臭氧工藝，在0.8mg/L的投加量下，鋁鹽投加10mg/L，鐵鹽投加10mg/L，可以滿足出水水質(zhì)，濁度平均去除率為96.84%，耗氧量平均去除率為45.92%。

（2）低溫低濁期，在同樣的生產(chǎn)條件下，經(jīng)預(yù)臭氧工藝處理后的水質(zhì)效果比其它工藝優(yōu)化很多，也有了較多的節(jié)藥空間，但綜合考慮運(yùn)行成本（預(yù)臭氧系統(tǒng)電耗較高）、出水水質(zhì)，在滿足水質(zhì)內(nèi)控指標(biāo)的條件下，建議使用預(yù)加氯工藝。

3.2.2 常溫常濁期

進(jìn)行了三種條件的試驗(yàn)，常規(guī)工藝（無預(yù)處理）、預(yù)加氯（1.2mg/L）條件下、預(yù)臭氧（0.8mg/L）條件下的混凝試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖4、圖5所示。

圖4 常溫常濁期各工藝濁度去除率

圖5 常溫常濁期各工藝耗氧量去除率

其中，各工藝所對(duì)應(yīng)的藥劑投加量如表6所示。

表6 常溫常濁期各工藝的投藥量及處理效果

由上述圖表可知：

（1）常溫常濁期，如使用常規(guī)工藝，則鋁鹽投加20mg/L，鐵鹽投加20mg/L，可以滿足出水水質(zhì)，濁度平均去除率為97.77%，耗氧量平均去除率為31.05%；如使用預(yù)加氯工藝，在1.2mg/L的投加量下，鋁鹽投加15mg/L，鐵鹽投加15mg/L，可以滿足出水水質(zhì)，濁度平均去除率為99.03%，耗氧量平均去除率為43.57%；如使用預(yù)臭氧工藝，在0.8mg/L的投加量下，鋁鹽投加15mg/L，鐵鹽投加10mg/L，可以滿足出水水質(zhì)，濁度平均去除率為99.03%，耗氧量平均去除率為47.05%。

（2）常溫常濁期，在同樣的生產(chǎn)條件下，預(yù)加氯的處理效果已較優(yōu)，藥耗也不高，從運(yùn)行成本角度考慮，在滿足出水水質(zhì)的條件下，建議采用預(yù)加氯工藝。

3.2.3 高溫高藻期

進(jìn)行了兩種條件的試驗(yàn)，預(yù)加氯（1.5mg/L）條件下、預(yù)臭氧（1.2mg/L）條件下的混凝試驗(yàn)，如圖6、圖7所示。由于該時(shí)期原水耗氧量和藻類計(jì)數(shù)、葉綠素較高，因此處理工藝中增加了活性炭的投加，投加點(diǎn)與聚合氯化鋁的點(diǎn)一致，投加量為10mg/L。

圖6 高溫高藻期各工藝濁度去除率

圖7 高溫高藻期各工藝耗氧量去除率

其中，各工藝所對(duì)應(yīng)的藥劑投加量如表7所示。

表7 高溫高藻期各工藝的投藥量及處理效果

由上述圖表可知：

（1）高溫高藻期，如使用預(yù)加氯工藝，在1.5mg/L的投加量下，鋁鹽投加20mg/L，鐵鹽投加15mg/L，可以滿足出水水質(zhì)，濁度平均去除率為98.63%，耗氧量平均去除率為55.37%；如使用預(yù)臭氧工藝，在1.2mg/L的投加量下，鋁鹽投加15mg/L，鐵鹽投加15mg/L，可以滿足出水水質(zhì)，濁度平均去除率為99.07%，耗氧量平均去除率為62.74%。

（2）高溫高藻期，從濁度和耗氧量指標(biāo)來看，預(yù)加氯與預(yù)臭氧工藝均可滿足出水水質(zhì)要求，但是綜合考慮以往的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)［1］以及高藻期水體中三鹵甲烷的前驅(qū)物質(zhì)含量較高，這一時(shí)期的水處理工藝仍建議使用預(yù)臭氧工藝。

4 結(jié)論

（1）由混凝小試試驗(yàn)可知，適合灤河水的最佳混凝條件為：鋁鹽鐵鹽分點(diǎn)投加，先加鐵鹽，后加鋁鹽，中間間隔時(shí)間大于2min為宜。

（2）針對(duì)灤河水不同水質(zhì)時(shí)期的水質(zhì)特點(diǎn)，建議：低溫低濁期采用預(yù)加氯工藝，投加量為1.0mg/L，聚合氯化鋁15mg/L，三氯化鐵15mg/L；常溫常濁期采用預(yù)加氯工藝，投加量為1.2mg/L，聚合氯化鋁15mg/L，三氯化鐵15mg/L；高溫高藻期采用預(yù)臭氧工藝，投加量為1.2mg/L，聚合氯化鋁15mg/L，三氯化鐵15mg/L，活性炭10mg/L，可以滿足出水水質(zhì)的要求。

［1］孫淑琴，常 華，李建科.控制消毒副產(chǎn)物三鹵甲烷的實(shí)踐研究［J］.水處理技術(shù)，2013，39（4）：112～115.