低溫低濁水處理技術(shù)研究進展

臧 鵬

(遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責任公司，遼寧 阜新 123000)

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低溫低濁水處理技術(shù)研究進展

臧 鵬

(遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責任公司，遼寧 阜新 123000)

分析了低溫低濁水產(chǎn)生的主要原因及特點，總結(jié)了目前處理低溫低濁水常用的技術(shù)方法，并提出了強化混凝與麥飯石吸附聯(lián)用的處理工藝，并探究了其對低溫低濁水處理的可行性，有利于提高水資源的利用率。

低溫低濁水，水處理技術(shù)，強化混凝，麥飯石

隨著我國經(jīng)濟迅速發(fā)展，人口數(shù)量不斷上升，用水量也在不斷增加，而我國在對水資源的開發(fā)和利用方面一直存在著有效利用率較低、水污染嚴重的問題。目前，我國對水資源有效利用率只達到16%。在造紙過程中，生產(chǎn)1 t紙我國需消耗400 t～500 t水，而歐共體國家只需5 t～200 t水[1]。2010年，《中國環(huán)境狀況公報》[2]指出我國水資源現(xiàn)狀，在全國范圍內(nèi)，地表水污染嚴重。因此能夠有效、合理的利用現(xiàn)有水資源，并加強對水環(huán)境的保護和治理，是解決水環(huán)境危機的主要方式。

1 低溫低濁水的形成和特點

1.1 低溫低濁水的形成

低溫低濁水主要指冬季水溫0 ℃～4 ℃，濁度30 NTU以下的江河水及水庫水[3]，由于我國北方緯度較高，靠近冬季風的發(fā)源地，導致我國北方冰凍期較長，長達4個月～5個月，有時甚至長達6個月，形成了比較典型的低溫低濁水。江河水溫度為0 ℃～1 ℃，濁度為 20 NTU～30 NTU；水庫水下層水溫在2 ℃～4 ℃之間，濁度為 5 NTU～10 NTU。北方水資源具有季節(jié)性氨氮、有機物污染和低溫低濁的特性，水處理難度大，水資源問題限制了我國北方經(jīng)濟和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

1.2 低溫低濁水的特點

溫度低、濁度低、耗氧量低、堿度低、粘度大、pH值偏低等是低溫低濁水在冬季的水質(zhì)特征[3]。溫度低時膠體、顆粒具有較高的ξ電位和較大的排斥能[4]，水的粘度增大，布朗運動減弱，膠體穩(wěn)定性增強；另外，原水濃度低，單位體積原水的顆粒密度小，使膠體碰撞幾率降低，由于膠體存在形式較均勻，動力穩(wěn)定性和凝聚穩(wěn)定性非常強，投加混凝劑之后，不利于混凝作用的實現(xiàn)，且生成的絮凝體數(shù)目少、沉淀性能差[5]。研究顯示：影響低溫低濁水處理的關(guān)鍵因素是溫度和濁度。

2 低溫低濁水處理工藝進展

2.1 改變水質(zhì)特征法

低溫低濁水較難處理主要是由于其溫度低、濁度低的水質(zhì)特征，所以，針對該水質(zhì)的處理，人們最容易想到的就是改變水的特征，溫度低就采用加熱的方法，濁度低則采用增加濁度的方法。哈爾濱第三發(fā)電廠[6]采用該方法處理低溫低濁水源水，運行過程中發(fā)現(xiàn)，該方法對溫度的掌握比較嚴格，操作不好會使水質(zhì)變差或出現(xiàn)“翻池”現(xiàn)象，向原水管投加的低濁添加劑，可能引起管道堵塞和加泥泵磨損的問題，且加熱裝置在大規(guī)模的水廠中實現(xiàn)的難度較大，因此，此方法不能廣泛應(yīng)用。

2.2 優(yōu)化選擇混凝劑和助凝劑

根據(jù)原水的水質(zhì)特征和出水水質(zhì)要求，合理的選擇混凝劑和助凝劑，是提高低溫低濁水出水效果的方法之一。目前，混凝劑的種類較多，主要分為無機混凝劑、有機高分子混凝劑和助凝劑，主要混凝機理：電性中和、吸附架橋、網(wǎng)捕或卷掃。張立東等人[7]將混凝劑PAC和PAFC與活化硅酸聯(lián)用，對于18 NTU以內(nèi)的水質(zhì)，出水可達到0.5 NTU左右。

2.3 泥渣回流技術(shù)

泥渣回流技術(shù)[8]，主要是針對原水濁度較低的問題而提出的，并通過回流污泥來實現(xiàn)，由于原水的濁度增加，使污泥的活性、捕獲能力增加，進而提高了混凝效果。經(jīng)過回流的污泥重新進入原水中，增加原水顆粒濃度，顆粒碰撞幾率，此外，也為混凝劑水解提供了更多的沉淀核心，在加大礬花形成的同時，也有效的增加了絮凝體的密實程度。

2.4 溶氣氣浮法

溶氣氣浮法(DAF)，主要是利用溶氣水減壓過程產(chǎn)生的氣泡，由于密度的原因氣泡上浮，此過程會將混凝生成的污染物吸附在氣泡表面，最終漂浮在水面，可通過刮渣的方式將其去除。Sohn等人[9]對韓國部分水廠進行調(diào)查和分析，發(fā)現(xiàn)將DAF 工藝應(yīng)用于水廠的運行是可行的，處理后出水濁度為0.15 NTU，再經(jīng)過過濾裝置(無煙煤)后出水濁度為 0.02 NTU～0.09 NTU，節(jié)省了水廠的投資。

2.5 微絮凝直接過濾法

微絮凝直接過濾法，主要是向原水中投加混凝劑，出水直接經(jīng)過多層濾料組成的過濾設(shè)備，使絮凝作用與過濾作用同時存在，通過濾料對污染物的吸附、截留作用而將水中污染物去除。鄭蓓等人[10]采用微絮凝強化過濾工藝，以北京市某低溫低濁水為研究對象，證明該工藝可以有效地去除低溫低濁水中的濁度、顆粒物和有機物，與常規(guī)技術(shù)對有機物只有6%～8%的去除率相比提高了7%～9%，有效地保證了飲用水的水質(zhì)。

2.6 膜技術(shù)

膜處理技術(shù)，利用膜的選擇透過性原理將污水中的污染物去除，該技術(shù)的主要依據(jù)是以壓力作為驅(qū)動力的物理處理方法，具有不需化學藥劑、不依據(jù)原水水質(zhì)的特性。該技術(shù)具有出水效果好，安全性較高的特點，成為近些年的新型處理技術(shù)。隨著膜技術(shù)的不斷發(fā)展，膜的性能也不斷地提高，目前，常見的膜技術(shù)主要有：微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜。

2.7 強化混凝技術(shù)

2.8 強化混凝與麥飯石吸附聯(lián)用處理低溫低濁水

常規(guī)混凝技術(shù)只能去除濁度，微量的有機物和氨氮，對低溫低濁水處理效果不明顯。強化混凝技術(shù)是常規(guī)工藝的一種改革，與常規(guī)混凝處理相比，強化混凝技術(shù)在有機污染物的去除方面有更好的效果，在經(jīng)濟和效果上均占有一定的優(yōu)勢。近些年，該技術(shù)在我國北方地區(qū)已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗，將其應(yīng)用于低溫低濁水的處理是十分可行的。麥飯石作為一種新興的材料主要優(yōu)勢在于：多孔介質(zhì)材料，可有效去除水中污染物，尤其是氨氮；可釋放出有益于身體健康的營養(yǎng)元素，調(diào)節(jié)出水pH，廉價、易得且化學性質(zhì)穩(wěn)定。馬普希[12]選擇麥飯石作為PRB的填充介質(zhì)，在提高細菌活性的同時增加了硝酸鹽去除效果，且添加麥飯石的污泥比未添加麥飯石的污泥增長率和VSS分別提高了0.074 g/(L·d)和0.471 g/L，證明了麥飯石用于水處理中的可行性。

3 結(jié)語

溫度低、濁度低成為低溫低濁水凈化過程中的不利因素，常規(guī)處理技術(shù)已經(jīng)不能滿足越來越高的水質(zhì)標準，因此解決低溫低濁水處理的關(guān)鍵就是提出行之有效的處理技術(shù)。采用強化混凝和麥飯石吸附聯(lián)用的組合工藝處理低溫低濁水，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢來實現(xiàn)污染物的去除，進而構(gòu)建一種高效、持久的低溫低濁水處理技術(shù)。以期這種組合方式具有較好的處理效果，為我國北方低溫低濁水的處理提供一定的參考依據(jù)。

[1] 陳紅書.淺析我國水資源與水污染治理現(xiàn)狀[J].云南環(huán)境科學,2003,3(22):66-69.

[2] 中華人民共和國環(huán)境保護部.中國環(huán)境狀況公報[R].2011.

[3] 邢浩然.低溫低濁黃河水處理關(guān)鍵技術(shù)研究[D].西安:長安大學,2015.

[4] 周劍昊.西北地區(qū)高原低溫低濁水混凝沉淀工藝試驗研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學,2013.

[5] 梁 鵬,倪中華,吳 恬,等.低溫低濁水處理技術(shù)的研究應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].給水排水,2012(38):76-79.

[6] 周 奉.低溫低濁水處理[J].黑龍江電力技術(shù),1995,17(1):31-34.

[7] 張立東,李彥文.處理低溫低濁水的混凝劑及助凝劑的對比應(yīng)用研究[J].吉林化工學院學報,2014,31(11):35-37.

[8] 李 星.低溫低濁水強化混凝實驗研究[D].哈爾濱:哈爾濱工程大學,2012.

[9] Sohn B Y, Park T J, Oh B S, et al. A case study of the DAF-based drinking water treatment plant in Korea [J].Separation Science and Technology,2008,43(15):3873-3890.

[10] 鄭 蓓,葛小鵬,李 濤,等.微絮凝強化過濾工藝處理低溫低濁水的實驗研究[J].環(huán)境科學學報,2010,30(11):2184-2188.

[11] 狄軍貞,江 富,林洋洋，等.改性膨潤土強化低溫低濁水混凝試驗及其吸附[J].非金屬礦,2014,37(4):73-75.

[12] 馬普希.以麥飯石為載體去除地下水中硝酸鹽研究[D].北京:中國地質(zhì)大學,2013.

Research development of treatment technology for low temperature and low turbidity water

Zang Peng

(DatangInternationalinLiaoningFuxinCoalGasCompanywithLimitedLiability,Fuxin123000，China)

Analyses the main cause of low temperature and low turbidity water and characteristics, summed up the disposal technology of low temperature and low turbidity water commonly used methods, and puts forward strengthening the treatment technology of coagulation and adsorption of Maifan stone together, to explore the feasibility of low temperature and low turbidity water treatment， to improve the utilization of water resources.

low temperature and low turbidity water， water treatment technology， strengthening coagulation， Maifan stone

1009-6825(2016)30-0125-03

2016-08-15

臧 鵬(1972- )，男，高級工程師

X703

A