桂林微污染飲用水源預(yù)處理工藝有效性試驗(yàn)

曲旦泰來，梁巨大，王浩然，曹長(zhǎng)春

（1.桂林理工大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林，541004；2.廣西華藍(lán)設(shè)計(jì)集團(tuán)公司柳州市政分院，廣西 柳州，545000；3.桂林市自來水公司，廣西 桂林，541004）

1 漓江某河段原水水質(zhì)狀況

隨著地表水環(huán)境中有毒有害污染物與耗氧有機(jī)物的排放量增加，飲用水源水質(zhì)不同程度地存在品質(zhì)下降現(xiàn)象，飲用水水質(zhì)國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)有機(jī)污染物提出了更高的要求，傳統(tǒng)混凝、沉淀、過濾工藝在水源污染與水質(zhì)指標(biāo)提高的雙重壓力下難以滿足要求。據(jù)GB3838—2002《地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》，桂林漓江的水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面的近幾年監(jiān)測(cè)結(jié)果，漓江市區(qū)河段的下游斷面檢出污染物種類多、含量高。根據(jù)1998～2010年桂林市區(qū)入河排污口調(diào)查，共監(jiān)測(cè)研究區(qū)段主要入河排污口3處，按照污染負(fù)荷排序，影響較大的分別是南溪河入口、桃花江入口和瓦窯沖入河口，主要污染指標(biāo)為高錳酸鹽指數(shù)、COD和NH3-N。

1.1 桃花江入口斷面

綜合水質(zhì)類別為Ⅳ類，主要是溶解氧、BOD5、氨氮NH3-N、石油類超標(biāo)，但水質(zhì)比上一斷面好。

1.2 南溪河入口斷面

該河段水質(zhì)嚴(yán)重超標(biāo)，溶解氧達(dá)不到Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，造成這樣污染狀況的原因主要是排入該河段的工業(yè)廢水較多。

1.3 瓦窯沖入口斷面

該斷面溶解氧仍然超標(biāo)，石油類超標(biāo)嚴(yán)重，綜合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為Ⅳ類。

從3個(gè)斷面的監(jiān)測(cè)結(jié)果看，最為嚴(yán)重的是南溪河入口斷面，檢出污染物種類最多，含量高，超標(biāo)嚴(yán)重，水質(zhì)在枯水期有發(fā)臭現(xiàn)象；其次是桃花江入口斷面，水質(zhì)較好的是寧遠(yuǎn)河入口斷面。

從3個(gè)混合水?dāng)嗝嫠|(zhì)狀況來看，南溪河入漓江段水質(zhì)較其余2個(gè)混合水?dāng)嗝嫠|(zhì)嚴(yán)重，CODcr在8月份平均為27.6mg/L，綜合水質(zhì)類別為Ⅴ類。市區(qū)某水廠的取水口位于3斷面之下，對(duì)其上游河段水質(zhì)的可生化性進(jìn)行評(píng)價(jià)，給水預(yù)處理工藝提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 飲用水源可生化性試驗(yàn)

2.1 原水水質(zhì)

試驗(yàn)用水分別取自桂林市桃花江、南溪河及瓦窯與漓江交匯口下100m。

桃花江取水口水樣濁度10.7NTU，pH值7.55，TOC為20.32mg/L；南溪河取水口水樣濁度5.4NTU，pH值7.80，TOC為14.76mg/L；瓦窯取水口水樣濁度5.60NTU，pH 值 7.62，TOC 為 14.35mg/L。

采用3個(gè)5L的塑料桶各裝上述取樣點(diǎn)的2L水樣，分別加100mL濃度為1.4124g/L的活性污泥（取自實(shí)驗(yàn)室），連續(xù)充氧曝氣6d后，每隔3d定時(shí)取200mL上清液測(cè)定TOC（日本津島分析儀器公司TOC-5000A）。

2.2 分析項(xiàng)目和方法

（1）MLSS：重量法；

（2）濁度：濁度儀；

（3）pH：pH 測(cè)試儀；

（4）TOC：總有機(jī)碳分析儀；

（5）COD：重鉻酸鉀法；

（6）NH3-N：納氏試劑比色法；

（7）微濾：0.45μm 的微孔濾膜、TH-3001 型低噪聲負(fù)壓抽濾機(jī)；

（8）曝氣：R50 曝氣頭。

處理結(jié)果如表1，原水可生化性試驗(yàn)如圖1。

表1 漓江原水可生化性試驗(yàn) 單位：mg/L

圖1 漓江原水可生化性

如圖1所示，18d的可生化性試驗(yàn)表明：受污染的桂林漓江河段水質(zhì)中盡管有機(jī)物含量較高，但其可生化部分高達(dá)55.76%，較低的也有34.9%，具備了進(jìn)行生物預(yù)處理的潛質(zhì)。

3 飲用水源預(yù)處理工藝有效性評(píng)價(jià)

3.1 粉末活性炭吸附技術(shù)

活性碳多孔、有巨大比表面積，可以有效去除色、臭、味、有機(jī)物、殺蟲劑、除草劑、苯等污染物。本實(shí)驗(yàn)首先確定粉末活性炭靜態(tài)飽和吸附的時(shí)間，用5個(gè)1000mL的大燒杯裝入1000mL原水水樣，加入活性炭后不斷攪拌，每隔5min測(cè)定上清液的UV254，當(dāng)其吸光度值不再減少并穩(wěn)定一段時(shí)間，表明其吸附達(dá)到飽和，當(dāng)吸附時(shí)間為20min時(shí)，其紫外吸光度不再降低。以此吸附時(shí)間為基礎(chǔ)，試驗(yàn)粉末活性炭投加量。對(duì)一組體積1000mL水樣，分別投加1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0，7.0，8.0mg，經(jīng) 20min 吸附后測(cè)其吸光度值，表明投加量大于等于5.0mg后，其吸光度值趨于穩(wěn)定。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 漓江河段原水活性炭投加量試驗(yàn)結(jié)果

以5mg/L為最佳投藥量分別對(duì)3個(gè)取水點(diǎn)原水處理 20min后測(cè)上清液的 CODcr、TOC、UV254。寧遠(yuǎn)河的COD去除率為61.57%，TOC去除率48.88%，瓦窯河的COD去除率為52.36%，TOC去除率49.96%，南溪河的COD去除率為60.32%，TOC去除率42.71%。處理效果如表3所示。

表3 漓江河段原水活性炭處理效果

3.2 生物接觸氧化預(yù)處理技術(shù)

采用二組臥式生物濾池（126L），取原水水樣采用間歇式方式運(yùn)行，等掛膜后進(jìn)行試驗(yàn)，水力停留時(shí)間1h，原水預(yù)曝氣，定時(shí)取200mL上清液測(cè)定CODCr、TOC。

處理結(jié)果如表4。

表4 漓江原水生物接觸氧化處理結(jié)果

生物接觸氧化處理效果表明，在經(jīng)充分曝氣后，當(dāng)水力停留時(shí)間為1h，去除率分別達(dá)30%以上，最高達(dá)48%。

3.3 高錳酸鉀氧化法

流經(jīng)市區(qū)的河段由于富營(yíng)養(yǎng)化致藻類過量繁殖，藻類代謝物會(huì)吸附在膠體顆粒表面，增加其負(fù)電性，同時(shí)也會(huì)與水中金屬離子絡(luò)合，穿透濾池，這些水質(zhì)特征必然加大含藻水的處理難度。投加高錳酸鹽，在氧化有機(jī)物的過程中，高錳酸鉀能還原產(chǎn)生新生態(tài)水合二氧化錳（MnO2·XH2O），其比表面積大和活性高，具有吸附氧化和催化作用。高錳酸鉀投加量一般為 0.5～3.0mg/L，與水接觸的時(shí)間為 0.3～0.4h。首先投加量按0.5mg/L的增量共分8組，試驗(yàn)表明，當(dāng)投加量超過3mg/L時(shí)，水體色度發(fā)生改變，因此實(shí)驗(yàn)投加量控制在2mg/L。本次實(shí)驗(yàn)用5個(gè)1000mL的燒杯裝入水樣，投加不同量高錳酸鉀溶液，在充分作用攪拌 20min 后，測(cè)定 CODcr、TOC、UV254指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5。

表5 漓江原水高錳酸鉀預(yù)處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表5可知寧遠(yuǎn)河的CODcr去除率為44.54%，TOC去除率41.37%；瓦窯河CODcr去除率45.16%，TOC去除率40.08%；南溪河CODcr去除率40.54%，TOC去除率42.84%。表明高錳酸鉀氧化法對(duì)本區(qū)原水中的有機(jī)物有較好的去除效果。

4 結(jié)語

預(yù)處理工藝綜合試驗(yàn)表明：本段飲用水水源盡管受到污染，但污染物中可生化降解部分高達(dá)50%，粉末活性炭法和高錳酸鉀氧化法采用反應(yīng)時(shí)間與給水處理反應(yīng)時(shí)一致，去除率達(dá)45%以上，該處理結(jié)果為現(xiàn)有工藝的技術(shù)改造提供了依據(jù)，生物接觸法要求水力停留時(shí)間至少1h，需專設(shè)生物接觸反應(yīng)池，在原處理工藝前面增加預(yù)處理環(huán)節(jié)可提高飲用水的水質(zhì)質(zhì)量，滿足國家新的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

［1］GB5749—2006，生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］王占生，劉文君.微污染水源飲用水處理［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.

［3］許建華，萬英.污染源水的生物接觸氧化預(yù)處理技術(shù)研究［J］.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)， 1995，23（4）：376-381.

［4］張東，許建華，劉輝.用生物接觸氧化預(yù)處理與常規(guī)工藝凈化受污染原水［J］.給水排水，2000， 26（10）：25-28.