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(shù)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(shù)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(yǎng)化常常導(dǎo)致藻類的滋生，特別是夏季的湖泊更易發(fā)生。由于藻類會產(chǎn)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(tài)，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(jié)極易造成處理池“翻池”現(xiàn)象，不僅增加了后續(xù)處理單元負擔，也會影響濾池出水水質(zhì)［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(shè)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(zhì)

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(yīng)滿足GB 5749-2006生活飲用水衛(wèi)生標準，進水水質(zhì)如表1所示。

表1 凈水廠進水水質(zhì)

由表1可以看出，該水源色度、渾濁度、懸浮物、細菌總數(shù)及大腸菌群數(shù)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(shè)備、器材在水體中設(shè)置特定隔離區(qū)，分離藻類或利用機械裝置滅殺、驅(qū)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(zhì)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(tài)系統(tǒng)內(nèi)部調(diào)節(jié)機制除藻，常見的有生物膜法預(yù)除藻、微生物絮凝劑除藻、生物活性炭除藻等。各種除藻技術(shù)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(yù)氯化和氣浮法。

根據(jù)進出水水質(zhì)分析，結(jié)合目前含藻類水廠運行情況，并考慮到技術(shù)可行性和經(jīng)濟承受能力，提出處理方案如下:

方案一:

原水→氧化塔(預(yù)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(yù)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(yù)氯化工藝，考慮預(yù)氯化對后續(xù)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(chǎn)物;方案三預(yù)處理采用臭氧預(yù)氧化，并加入超濾膜深度處理工藝，出水水質(zhì)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(yù)氧化，滿足出水要求且較為經(jīng)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(chǎn)氣法、機械碎氣法等。其中，又以壓力溶氣氣浮法應(yīng)用最多，這是由于該法所產(chǎn)的氣泡微細度及穩(wěn)定性高，在數(shù)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(yīng)大、中、小型設(shè)備的要求，因此與其他形式相比占有優(yōu)勢［5］。

綜上所述:選擇方案二作為水廠設(shè)計處理工藝，具體方案如圖1所示。

4 主要構(gòu)筑物設(shè)計及設(shè)備選型

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

圖1 處理工藝流程圖

表2 主要構(gòu)筑物設(shè)計尺寸

表3 水廠附屬設(shè)備選型

5 高錳酸鉀與混凝劑投藥量確定試驗

高錳酸鉀預(yù)氧化投藥量的確定是水廠工藝運行的重要參數(shù)，需通過試驗確定。對于微污染水源水，試驗發(fā)現(xiàn)高錳酸鉀預(yù)氧化與混凝劑聯(lián)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(yù)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(shù)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(jié)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(yù)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(jié)省藥品考慮，確定高錳酸鉀投加量為 2.5 mg/L。

6 結(jié)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(yù)氧化工藝，在除藻同時，有效降低了CODMn，減輕了后續(xù)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(yù)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(shè)計規(guī)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(lián)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(shù)研究進展［J］.建設(shè)科技，2005(5):46-47.

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

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

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

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