天津?yàn)I海新區(qū)冬季雙水源供水研究

劉婷婷

(天津市港源水質(zhì)監(jiān)測(cè)有限公司， 天津 300280)

濱海新區(qū)具備南水北調(diào)中線和引灤入津雙水源的保障，由于長(zhǎng)江水供給量不足，在冬季一般采用Y水庫水作為水源，2021年冬季采用雙水源同時(shí)供水的方式。

近年來Y水庫原水的致嗅物質(zhì)濃度較高，造成水廠的水處理難度加大。飲用水中最常見的致嗅物質(zhì)是土臭素和2-甲基異莰醇(2-MIB)。土臭素是一種具有土腥味的物質(zhì)，2-MIB具有霉味，兩者主要是藻類和放線菌的代謝產(chǎn)物，在水中很低的含量也會(huì)產(chǎn)生嗅味[1]。《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)規(guī)定兩者的限值均為10 ng/L[2]。筆者研究了雙水源的水質(zhì)特征、原水預(yù)處理的有效方式和對(duì)致嗅物質(zhì)的去除率，以及生產(chǎn)小試對(duì)致嗅物質(zhì)及其他關(guān)鍵指標(biāo)的去除率。

1 水源水質(zhì)特征分析

以2021年12月6日的Y水庫灤河水和E水庫長(zhǎng)江水為樣本進(jìn)行水質(zhì)分析，兩種水源水溫都為14℃，色度均為10，水中都可見細(xì)小顆粒，其他水質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果見表1。

表1 灤河水與長(zhǎng)江水水質(zhì)對(duì)比Tab.1 Comparison of water quality between Luanhe River and Yangtze River

此外，灤河水中優(yōu)勢(shì)種類為硅藻門針桿藻，次優(yōu)勢(shì)種類為綠藻門、盤星藻、柵藻，其它種類包括藍(lán)藻門、鉬色微囊藻；長(zhǎng)江水中，硅藻門占56%(脆桿藻38%，其它為18%直鏈藻、小環(huán)藻、橋彎藻)，綠藻門(柵藻、盤星藻、十字藻) 占44%。

Y水庫原水冬季具有低溫低濁特點(diǎn)，濁度在1～10 NTU，平均值為2.7 NTU；高錳酸鹽指數(shù)在3.3～4.8 mg/L，平均值為 3.7 mg/L[3]；氨氮偏高，臭和味明顯，土臭素較高，2-MIB明顯過高，藻類在1 000×104個(gè)/L左右。主要影響水處理效果的指標(biāo)有高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、土臭素、2-MIB。

長(zhǎng)江水水質(zhì)明顯好于灤河水，致嗅物質(zhì)含量低于國(guó)標(biāo)限值，氨氮含量均值低于0.10 mg/L，在0.05～0.10 mg/L變化，高錳酸鹽指數(shù)平均值低于3 mg/L[4]，藻類計(jì)數(shù)明顯低于灤河水，水處理難度明顯偏低。

2 原水預(yù)處理方式的選擇

以Y水庫原水為研究對(duì)象，探究投加粉末活性炭、預(yù)加氯、與長(zhǎng)江水摻混3種預(yù)處理方式對(duì)Y水庫原水中典型致嗅物質(zhì)的去除效果。

首先，在不投加活性炭、預(yù)加氯條件下，將7.8 L Y水庫原水與1.5 L長(zhǎng)江水進(jìn)行摻混。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，摻混、稀釋處理能夠在一定程度上降低原水中土臭素與2-MIB含量，但處理后濃度仍然較高，效果有限，為此開展了以下不同的預(yù)處理實(shí)驗(yàn)研究。

方案一：在7.8 L Y水庫原水中投加30 mg/L粉末活性炭，慢速攪拌6 h；摻混1.5 L長(zhǎng)江水后投加20 mg/L粉末活性炭，慢速攪拌6 h。預(yù)處理后的混水靜置12 h，作為原水水樣后續(xù)模擬水廠混凝沉淀實(shí)驗(yàn)。

方案二：在7.8 L Y水庫原水中投加30 mg/L粉末活性炭，慢速攪拌6 h；摻混1.5 L長(zhǎng)江水后投加20 mg/L粉末活性炭，慢速攪拌6 h。預(yù)處理后的混水投加10 mg/L粉末活性炭，慢速攪拌2 h，靜置10 h后作為原水后續(xù)模擬水廠混凝沉淀實(shí)驗(yàn)。

方案三：在7.8 L Y水庫原水中投加30 mg/L粉末活性炭，慢速攪拌6 h；摻混1.5 L長(zhǎng)江水后投加20 mg/L粉末活性炭慢速攪拌6 h。預(yù)處理后的混水投加0.5 mg/L次氯酸鈉，慢速攪拌2 h，靜置10 h后作為原水后續(xù)模擬水廠混凝沉淀實(shí)驗(yàn)。

3種方案的預(yù)處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2，可以看出方案三對(duì)致嗅物質(zhì)的去除效果最好。實(shí)際生產(chǎn)中，上游原水預(yù)處理后土臭素<5 ng/L，2-MIB為11.8 ng/L，顯著降低了后續(xù)水處理難度。

表2 不同預(yù)處理方案對(duì)土臭素、2-MIB的處理效果Tab.2 Treatment effects of different pretreatment schemes on GSM and 2-MIB

3 生產(chǎn)小試結(jié)果與討論

經(jīng)過方案一(10 mg/L FeCl3+2 mg/L PAC)、方案二(8 mg/L FeCl3+2 mg/L PAC)預(yù)處理后，分別考察了過濾處理對(duì)主要水質(zhì)指標(biāo)的處理效果，見表3。

表3 方案一、方案二預(yù)處理基礎(chǔ)上的混凝沉淀效果Tab.3 Effect of coagulation and precipitation based on pretreatment of Scheme One and Scheme Two

當(dāng)原水pH為8.29，水溫為20℃，濁度為13.9 NTU時(shí)， 采用方案三進(jìn)行鐵鋁復(fù)配投加的混凝沉淀實(shí)驗(yàn)。在該方案下，模擬上游河道12 h預(yù)處理后，投加0.5 mg/L次氯酸鈉，再靜置10 h，直接進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表4。

表4 方案三下混凝沉淀處理結(jié)果Tab.4 Coagulation and precipitation test results of Scheme Three

經(jīng)對(duì)比，采用FeCl3、PAC投加量分別為6.0和2.0 mg/L作為最優(yōu)混凝條件，混凝、過濾對(duì)相關(guān)指標(biāo)的處理效果見表5。經(jīng)過濾后，濁度去除率達(dá)到88.6%；對(duì)氯化物、總硬度、總堿度、亞硝酸鹽、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)的去除率分別為12.9%、21.5%、17.3%、50%、73.7%和45.9%；葉綠素、葉綠素a和藻類的去除率分別為97.1%、97.6%和97.4%；土臭素和2-MIB的去除率為88%和88.7%。

表5 方案三預(yù)處理基礎(chǔ)上的混凝過濾處理效果Tab.5 Effect of coagulation filtration treatment based on pretreatment of Scheme Three

續(xù)表5 (Continue)

對(duì)比3個(gè)方案的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，方案三中氯化鐵與聚氯化鋁的投加比例3 ∶1時(shí)對(duì)致嗅物質(zhì)的去除效果最好。小試中，對(duì)2-MIB、藻類、葉綠素、耗氧量的去除率分別為88.7%、97.4%、97.1%和45.9%。實(shí)際生產(chǎn)中，出廠水土臭素<5 ng/L，2-MIB為6.8 ng/L，水質(zhì)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)語

① 對(duì)比3個(gè)方案的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出，原水預(yù)處理步驟的不同造成上清液濾前、濾后水質(zhì)變化明顯。對(duì)于2-甲基異莰醇、土臭素造成的原水污染，采取投加粉末活性炭、預(yù)加氯、摻混原水的方法，對(duì)致嗅物質(zhì)的去除效果明顯，降低了水廠后續(xù)處理難度。

② 方案三采用預(yù)加碳和預(yù)加氯的工藝，混凝實(shí)驗(yàn)中氯化鐵與聚氯化鋁的投加比為3 ∶1時(shí)對(duì)致嗅物質(zhì)的去除效果最好，小試中，2-甲基異莰醇、藻類、葉綠素和耗氧量去除率分別為88.7%、97.4%、97.1%和45.9%。實(shí)際生產(chǎn)中出廠水土臭素<5 ng/L，2-甲基異莰醇為6.8ng/L，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。