兩種常規(guī)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(yáng)市水務(wù)(集團(tuán))有限公司，四川綿陽(yáng)621000)

1 水廠概況

B、C兩個(gè)水廠均采用常規(guī)處理工藝，為了應(yīng)對(duì)突發(fā)性水源污染，B水廠在取水泵房安裝了活性炭投加系統(tǒng)，C水廠在取水泵房和一級(jí)反應(yīng)池分別安裝了活性炭、高錳酸鉀等投加系統(tǒng)。2個(gè)水廠都有前加氯預(yù)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(yùn)行過(guò)程中，B水廠平時(shí)只投加混凝劑PAC和濾后消毒劑，C水廠長(zhǎng)期投加混凝劑PAC、高錳酸鉀、前加氯和濾后消毒劑。兩個(gè)水廠的水源均來(lái)自于涪江，涪江上游存在錳礦，上游的水庫(kù)和電站底泥中富集有錳，水庫(kù)或者電廠在檢修或泄洪期間，排除的底泥會(huì)造成原水中的錳超標(biāo)，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(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)的要求(氨氮≤0.50 mg/L)，主要影響游離余氯的測(cè)定。原水水質(zhì)常年介于地表水Ⅱ～Ⅲ類，耗氧量一般在1 mg/L左右。對(duì)比分析歷年的出廠水水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，2個(gè)水廠對(duì)錳、氨氮的去除效果以及消毒副產(chǎn)物的生成量存在明顯差異。

2 出廠水水質(zhì)對(duì)比

2.1 對(duì)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(shí)，B水廠能實(shí)現(xiàn)很好的除錳效果，出廠水中的錳滿足≤0.10 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)要求。C水廠的除錳效果較差，對(duì)即使低含量的錳也幾乎沒有去除能力，主要通過(guò)投加0.1～0.2 mg/L高錳酸鉀來(lái)除錳。

表1 兩個(gè)水廠對(duì)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(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

2.2 對(duì)氨氮的去除效果

從表2可以看出：B水廠對(duì)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(gè)水廠對(duì)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(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

2.3 消毒副產(chǎn)物生成量

從歷年的檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，以涪江水為水源的自來(lái)水廠采用氯消毒時(shí)的主要消毒副產(chǎn)物為三氯甲烷。2017—2019年，兩個(gè)水廠出水廠三氯甲烷的年平均含量見表3。

表3 兩個(gè)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(yuǎn)小于國(guó)標(biāo)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(gè)水廠的原水水質(zhì)基本一致，處理效果不同，分析認(rèn)為主要原因在于工藝流程運(yùn)行上的差異。

3.1 對(duì)氨氮和錳的去除差異

對(duì)B水廠的各個(gè)工藝出口水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，考察各個(gè)工藝段對(duì)錳、氨氮的去除效果，結(jié)果見表4。

表4 B水廠各個(gè)工藝對(duì)錳、氨氮的去除效果

B水廠對(duì)錳和氨氮的去除主要是濾池的作用。一方面，B水廠采用機(jī)械攪拌澄清池，滿負(fù)荷運(yùn)行整個(gè)工藝所需時(shí)間約為0.5 h；構(gòu)筑物上有頂棚遮蓋，水停留時(shí)間短且無(wú)陽(yáng)光直射,池壁不容易生長(zhǎng)藻類，無(wú)需前加氯，這為炭砂濾池掛膜提供了生物活性養(yǎng)料。另一方面，虹吸濾池采用石英砂和無(wú)煙煤雙層濾料，為掛膜提供了適宜的場(chǎng)所；無(wú)煙煤的比表面大，在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中，表面容易形成一層活性生物膜，通過(guò)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(gè)工藝滿負(fù)荷運(yùn)行所需時(shí)間在2 h左右，濾池前的構(gòu)筑物上沒有遮蓋，陽(yáng)光直射，導(dǎo)致池壁很容易生長(zhǎng)藻類。為了防止池壁藻類的生長(zhǎng)，運(yùn)行過(guò)程中長(zhǎng)期采用前加氯，加上V型濾池內(nèi)的石英砂單層濾料上不容易形成生物膜，因此對(duì)氨氮和錳的去除效果不明顯。

3.2 消毒副產(chǎn)物生成量差異

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

表5 兩個(gè)水廠出廠水余氯和耗氧量 mg·L-1

從表5可以看出：兩個(gè)廠的出廠水耗氧量和余氯含量接近。兩個(gè)水廠都采用次氯酸鈉消毒，B水廠無(wú)前加氯，濾后加次氯酸鈉消毒；C水廠前加次氯酸鈉預(yù)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(gè)工藝段的消毒副產(chǎn)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(cè)結(jié)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(lái)自前加

氯。因?yàn)樵械暮难趿枯^高，生成消毒副產(chǎn)物的前驅(qū)物質(zhì)高于濾后水，前加氯就產(chǎn)生了更多的消毒副產(chǎn)物。

4 結(jié)論

① 當(dāng)原水存在氨氮、錳的微污染時(shí)，采用炭砂濾池的效果明顯優(yōu)于砂濾池。前加氯是否會(huì)破壞炭砂濾池的生物膜，還有待進(jìn)一步的研究。

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