傳統(tǒng)水處理工藝技術(shù)的對(duì)比研究

李 婧

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)燕子山礦環(huán)境管理部，山西 大同 037037）

引言

水作為人類(lèi)生產(chǎn)生活所必須的資源，對(duì)水質(zhì)的處理以及合理使用就顯得尤為重要，且現(xiàn)在對(duì)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的制定也越來(lái)越嚴(yán)格，必須保障供水安全。在傳統(tǒng)水質(zhì)處理工藝過(guò)程中，混凝、沉淀、消毒、過(guò)濾等是水質(zhì)處理的必要環(huán)節(jié)，其中，懸浮物、濁度主要采用混凝沉淀法去除。目前，原水預(yù)處理技術(shù)有化學(xué)預(yù)氧化法、粉末活性炭吸附法和生物預(yù)處理三種，對(duì)于原水預(yù)處理技術(shù)，不僅能有效去除水中的有機(jī)污染物，還能除味、除臭和除色，其中，對(duì)于化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)，應(yīng)用單一的ClO2、Cl2、H2O2、KMnO4、O3或者其中幾種組合的氧化劑作為預(yù)氧化劑，加入到原水中，通過(guò)這些強(qiáng)氧化性的氧化劑來(lái)改變部分有機(jī)物的性質(zhì)或者氧化水中的部分有機(jī)物，使其在后續(xù)生產(chǎn)工藝中得以去除；對(duì)于粉末活性炭吸附是將粉末活性炭加入原水中，來(lái)吸附水中的有機(jī)物，再利用后續(xù)的混凝沉淀得以去除[1]；對(duì)于生物預(yù)處理技術(shù)，是借助于微生物的分解作用，將水中可被微生物利用的有機(jī)物進(jìn)行分解，從而轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物。而常規(guī)水處理工藝主要有強(qiáng)化沉淀、強(qiáng)化混凝、氣浮工藝、強(qiáng)化過(guò)濾技術(shù)，常規(guī)水處理主要是對(duì)水中的濁度、色度等進(jìn)行去除，而對(duì)水中溶解有機(jī)污染物的去除效果就比較差[2]，本文提出應(yīng)用混凝-沉淀與混凝-氣浮水處理工藝，并對(duì)比研究?jī)煞N工藝對(duì)濁度和氨氮水質(zhì)指標(biāo)的去除情況，確定兩種工藝對(duì)水質(zhì)的處理效果，進(jìn)而為選用合理的水質(zhì)處理工藝提供依據(jù)。

1 傳統(tǒng)水處理工藝技術(shù)介紹

氣浮法是傳統(tǒng)水處理工藝之一，是一種比較高效、實(shí)現(xiàn)快速固液分離的方法。其工作原理是經(jīng)絮凝后的原水與充滿(mǎn)壓力的溶氣水均勻混合，使充滿(mǎn)壓力的溶氣水經(jīng)壓力釋放后產(chǎn)生巨大數(shù)量的微細(xì)氣泡，并在外力的作用下，這些微細(xì)氣泡與經(jīng)混凝的顆粒體間再次產(chǎn)生異向絮凝，依據(jù)絮凝的規(guī)律，根據(jù)吸附電中和、壓縮雙電層、吸附架橋即網(wǎng)捕卷掃絮凝機(jī)理，在氣液固三相作用下，溶氣水與水中疏水性物質(zhì)相結(jié)合，再加上結(jié)合體的密度比水小，可以上浮去除。

沉淀工藝是利用水中雜質(zhì)與水的密度不同，在重力的作用下將水中的雜質(zhì)分離出來(lái)。沉淀工藝相比于其他水處理工藝，沉淀工藝截留的污泥量更大，且設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單、便于管理，經(jīng)營(yíng)成本也比較低。且當(dāng)原水中雜質(zhì)顆粒較多時(shí)，一般優(yōu)先選用沉淀工藝進(jìn)行處理，可為后續(xù)處理工藝減輕壓力，因此，對(duì)于原水中雜質(zhì)較多時(shí)，沉淀工藝成為不可缺少的處理工序[3]。

2 傳統(tǒng)水處理工藝技術(shù)的對(duì)比研究

氣浮工藝和沉淀工藝都屬于傳統(tǒng)水處理工藝，通過(guò)對(duì)比研究?jī)煞N工藝在低溫低濁條件下水處理效果的特征，進(jìn)而為水廠進(jìn)行水處理提供了很好的理論依據(jù)。

本文以某企業(yè)水廠進(jìn)水為對(duì)象，其水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果如表1 所示。

表1 原水水質(zhì)和日常飲用水水質(zhì)值對(duì)比表

對(duì)于混凝-沉淀工藝與混凝-氣浮處理工藝處理水量都是96 m3/d，其中，混凝-氣浮工藝采用裝置機(jī)械絮凝反應(yīng)池+氣浮池工藝，混凝-沉淀工藝采用裝置機(jī)械絮凝反應(yīng)池+斜管沉淀池工藝。原水進(jìn)水流量都是2 m3/h，在原水中采用計(jì)量泵加入1 mg/L 的氨氮，選用聚合氯化鋁鐵（PAFC）為混凝劑，在沉淀池和氣浮池以最優(yōu)條件穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間分別對(duì)比觀察沉淀與氣浮兩種工藝對(duì)濁度和氨氮水質(zhì)指標(biāo)的去除情況。

2.1 沉淀與氣浮工藝對(duì)濁度去除效果的對(duì)比分析

通過(guò)對(duì)兩種工藝分別加入不同量和同量PAFC，得到第295 頁(yè)圖1 所示的曲線(xiàn)。從圖1-1 中可看出，對(duì)于氣浮工藝，PAFC 混凝劑加入量是11 mg/L；而對(duì)于沉淀工藝，加入量是18 mg/L 時(shí)，兩種工藝的出水濁度都達(dá)到1 NTU 左右，對(duì)比可知，沉淀工藝比氣浮混凝劑加入量多約40%。圖1-2 中，當(dāng)PAFC 加入量均是18 mg/L 時(shí)，相比于氣浮工藝，沉淀工藝對(duì)濁度去除效果高10.49%，表明當(dāng)處于冬季，即水溫較低時(shí)，氣浮工藝對(duì)濁度的去除效果更佳。

圖1 兩種工藝的濁度對(duì)比曲線(xiàn)圖

當(dāng)水溫較低時(shí)，由于水中溶解性氣體較多，混凝形成的絮凝體顆粒包裹在絮凝體顆粒周?chē)?，絮凝體上浮并被去除；此時(shí)，水的黏滯系數(shù)也相應(yīng)地增大，造成只有大尺寸的雜質(zhì)顆粒物質(zhì)才能依靠重力作用沉淀去除，相比于一般尺寸的雜質(zhì)顆粒就不容易被沉淀去除；此外，水溫較低時(shí)，混凝劑聚合反應(yīng)速度的降低，不利于膠體顆粒的吸附架橋，混凝效果較差。所以，當(dāng)水溫較低時(shí)，對(duì)于氣浮工藝，絮體更容易與微氣泡黏附而被去除。

2.2 沉淀與氣浮工藝對(duì)氨氮去除效果的對(duì)比分析

對(duì)兩種工藝的氨氮濃度進(jìn)行計(jì)量，得到圖2 所示的曲線(xiàn)。從圖2 可以看出，沉淀工藝出水氨氮值明顯高于氣浮工藝，當(dāng)PAFE 加入量是18 mg/L 時(shí)，沉淀工藝和氣浮工藝的平均出水氨氮率分別是1.83%和2.43%，混凝沉淀工藝相比于混凝氣浮工藝，對(duì)氨氮的去除率低0.6%。

圖2 沉淀與氣浮工藝對(duì)氨氮去除效果的對(duì)比曲線(xiàn)圖

氣浮工藝對(duì)氨氮的去除率要略高于沉淀工藝，其主要是因?yàn)樵畃H 值為7.9 左右，為弱堿性，只有很少量的氨氮會(huì)以溶氣氣浮形成的微細(xì)氣泡作為介質(zhì)，穿過(guò)氣液界面，向氣相擴(kuò)散[4]。

3 結(jié)論

本文以某水廠進(jìn)水為對(duì)象，提出應(yīng)用混凝-沉淀與混凝-氣浮水處理工藝，并對(duì)比研究?jī)煞N工藝對(duì)濁度和氨氮水質(zhì)指標(biāo)的去除情況，結(jié)論是：

1）當(dāng)沉淀與氣浮工藝的出水濁度均是1 NTU時(shí)，混凝氣浮工藝相比于混凝沉淀工藝的PAFC 加入量少約40%。

2）在水溫較低時(shí)，當(dāng)加入相同的混凝劑投藥量，混凝土氣浮工藝相比于混凝沉淀工藝對(duì)氨氮的去除率要略高。

綜上所述，對(duì)于低溫低濁水質(zhì)的水處理廠，可優(yōu)先考慮采用氣浮工藝進(jìn)行水質(zhì)處理。