兩種常規凈水工藝的凈水效果比較

王建蓉，馬 鈴，周智勇，周建華，唐文勇，鄧智友

(綿陽市水務(集團)有限公司，四川綿陽621000)

1 水廠概況

B、C兩個水廠均采用常規處理工藝，為了應對突發性水源污染，B水廠在取水泵房安裝了活性炭投加系統，C水廠在取水泵房和一級反應池分別安裝了活性炭、高錳酸鉀等投加系統。2個水廠都有前加氯預氧化裝置，工藝流程如圖1、圖2所示。

圖1 B水廠制水工藝流程

圖2 C水廠制水工藝流程

在運行過程中，B水廠平時只投加混凝劑PAC和濾后消毒劑，C水廠長期投加混凝劑PAC、高錳酸鉀、前加氯和濾后消毒劑。兩個水廠的水源均來自于涪江，涪江上游存在錳礦，上游的水庫和電站底泥中富集有錳，水庫或者電廠在檢修或泄洪期間，排除的底泥會造成原水中的錳超標，一般在0.1～0.3 mg/L之間；偶爾存在氨氮的微污染，含量通常低于0.5 mg/L，能滿足《生活飲用水衛生標準》(GB 5749—2006)的要求(氨氮≤0.50 mg/L)，主要影響游離余氯的測定。原水水質常年介于地表水Ⅱ～Ⅲ類，耗氧量一般在1 mg/L左右。對比分析歷年的出廠水水質監測數據發現，2個水廠對錳、氨氮的去除效果以及消毒副產物的生成量存在明顯差異。

2 出廠水水質對比

2.1 對錳的去除效果

從表1可以看出，原水錳含量低于1.5 mg/L時，B水廠能實現很好的除錳效果，出廠水中的錳滿足≤0.10 mg/L的標準要求。C水廠的除錳效果較差，對即使低含量的錳也幾乎沒有去除能力，主要通過投加0.1～0.2 mg/L高錳酸鉀來除錳。

表1 兩個水廠對錳的去除效果

注：表中原水高含量的錳是2011年7月上游錳廠造成污染事故期間的監測數據。

2.2 對氨氮的去除效果

從表2可以看出：B水廠對氨氮的去除效果很好，原水氨氮含量在1.2 mg/L以下，出廠水氨氮能夠滿足≤0.50 mg/L的限值要求，但C水廠的除氨氮能力較差。

表2 兩個水廠對氨氮的去除效果

注：高含量的氨氮是上游錳廠造成污染事故期間的監測數據。

2.3 消毒副產物生成量

從歷年的檢測結果來看，以涪江水為水源的自來水廠采用氯消毒時的主要消毒副產物為三氯甲烷。2017—2019年，兩個水廠出水廠三氯甲烷的年平均含量見表3。

表3 兩個水廠出廠水三氯甲烷年平均含量 μg·L-1

可以看出，B水廠出廠水中的三氯甲烷含量遠小于國標限值(60 μg/L)，C水廠的三氯甲烷年平均含量是B水廠的2倍左右。

3 原因分析與討論

兩個水廠的原水水質基本一致，處理效果不同，分析認為主要原因在于工藝流程運行上的差異。

3.1 對氨氮和錳的去除差異

對B水廠的各個工藝出口水質進行監測分析，考察各個工藝段對錳、氨氮的去除效果，結果見表4。

表4 B水廠各個工藝對錳、氨氮的去除效果

B水廠對錳和氨氮的去除主要是濾池的作用。一方面，B水廠采用機械攪拌澄清池，滿負荷運行整個工藝所需時間約為0.5 h；構筑物上有頂棚遮蓋，水停留時間短且無陽光直射,池壁不容易生長藻類，無需前加氯，這為炭砂濾池掛膜提供了生物活性養料。另一方面，虹吸濾池采用石英砂和無煙煤雙層濾料，為掛膜提供了適宜的場所；無煙煤的比表面大，在長期的運行過程中，表面容易形成一層活性生物膜，通過其生物活性和吸附性有效地去除氨氮和錳。

而C水廠采用平流沉淀池，整個工藝滿負荷運行所需時間在2 h左右，濾池前的構筑物上沒有遮蓋，陽光直射，導致池壁很容易生長藻類。為了防止池壁藻類的生長，運行過程中長期采用前加氯，加上V型濾池內的石英砂單層濾料上不容易形成生物膜，因此對氨氮和錳的去除效果不明顯。

3.2 消毒副產物生成量差異

消毒副產物的生成量主要與水質和消毒劑的投加量有關，表5所示為兩個水廠出廠水歷年的余氯和耗氧量年平均值。

表5 兩個水廠出廠水余氯和耗氧量 mg·L-1

從表5可以看出：兩個廠的出廠水耗氧量和余氯含量接近。兩個水廠都采用次氯酸鈉消毒，B水廠無前加氯，濾后加次氯酸鈉消毒；C水廠前加次氯酸鈉預氧化，濾后加次氯酸鈉消毒。C水廠由于存在前加氯，因此需要考察各個工藝段的消毒副產物生成情況。

分別采集C水廠消毒前的濾后水和出廠水，檢測結果表明：消毒前的濾后水中三氯甲烷含量為9.6 μg/L，出廠水為12 μg/L，可見其大多來自前加

氯。因為原水中的耗氧量較高，生成消毒副產物的前驅物質高于濾后水，前加氯就產生了更多的消毒副產物。

4 結論

① 當原水存在氨氮、錳的微污染時，采用炭砂濾池的效果明顯優于砂濾池。前加氯是否會破壞炭砂濾池的生物膜，還有待進一步的研究。

② 前加氯會明顯加大三氯甲烷等消毒副產物的生成量，因此為了降低出廠水中的消毒副產物，最好減少前加氯量或不采用前加氯預氧化。