巢湖微污染原水的預處理

1 巢湖水質(zhì)特點(diǎn)

　　巢湖是合肥市飲用水的主要水源之一，經(jīng)監測，1999年飲用水源區主要污染指標超過(guò)地面水Ⅳ類(lèi)水質(zhì)標準，2000年水質(zhì)污染依然嚴重，三條入湖河道中有兩條水質(zhì)屬Ⅴ類(lèi)或超過(guò)Ⅴ類(lèi)。國家城市供水水質(zhì)監測網(wǎng)合肥監測站2000年4月—2001年3月間對巢湖水 質(zhì)進(jìn)行了監測，結果是一年中有80%的時(shí)間處在超Ⅲ類(lèi)水質(zhì)狀態(tài)，且具有如下特點(diǎn)：

　�、� 藻類(lèi)過(guò)量繁殖。

　　湖水中有60多種藻類(lèi)并以藍藻居多，還有銅綠微囊藻、水華微囊藻、水華束絲藻、水華魚(yú)腥藻等，每年6月—10月藻類(lèi)遍布全湖，嚴重時(shí)湖面水藻厚度可達15cm，藻類(lèi)腐爛時(shí)腥 臭逼人且嚴重敗壞水質(zhì)；

　�、� 有機物含量高、種類(lèi)復雜。

　　水中COD平均達30mg/L、TOC平均達10mg/L(均超出Ⅲ類(lèi)標準)，GC/MS檢測結果表明原水中有機物達207種，主要為烷烴類(lèi)、酯類(lèi)、雜環(huán)化合物、酮、酚、多環(huán)芳烴和少量苯、醛類(lèi)物質(zhì)；

　�、� 水質(zhì)波動(dòng)性大。

　　水質(zhì)變化范圍：濁度為10～70NTU、pH值為7.2～9.3、COD為3～80mg/L、藻類(lèi)含量為(100～6000)×10⁴個(gè)/L。

　　以巢湖原水為研究對象，考察PPC預處理技術(shù)的除濁、除臭、除藻、除有機污染物的效能。

2.1 對有機污染物的去除

　　試驗比較了PPC預處理工藝、常規工藝、預氯化加粉末活性炭工藝(以下簡(jiǎn)稱(chēng)Cl₂+PAC工藝)的除有機污染物效能。

　�、貱OD_Mn

　　PPC與Cl₂+PAC工藝的比較試驗結果見(jiàn)圖1。

　　試驗結果顯示，Cl₂+PAC工藝和PPC預氧化工藝都能使水中COD_Mn得到穩定去除，去除效率優(yōu)劣依次為Cl₂+PAC、PPC、常規處理工藝，但是PPC預氧化10min后COD即可比常規處理下降13%，而Cl₂+PAC工藝則需60min才可達到此效果，表明PPC預氧化具有明顯的速度優(yōu)勢。

　�、� TOC

　　PPC預氧化與預氯化對TOC的去除效果見(jiàn)圖2。

　　長(cháng)期監測表明，巢湖原水中總有機碳(TOC)的含量較高(冬季高達20～30mg/L)。兩種工藝都能使沉后水TOC有所降低，但PPC預氧化去除效果更好(見(jiàn)圖2)。

　�、� UV₂₅₄��

　　生產(chǎn)運行試驗結果表明，投加PPC后的濾后水中UV₂₅₄有大幅降低(平均降幅為62.99%)。不同藥劑對水中有機物的去除效果優(yōu)劣依次為PPC預氧化、Cl₂+PAC、常規處理。

　�、� 有機污染物種類(lèi)

　　測定采用EPA252修訂本方法,GC/MS儀為HP5890/5972型。樣品采用C18小柱或XAD-2樹(shù)脂柱富集，用二氯甲烷、乙醚、丙酮洗脫后再用高純氮氣頂吹濃縮至1～2mL，低溫保存。

　　分析結果見(jiàn)圖3。

　　由圖3可見(jiàn)，經(jīng)常規工藝處理后有機物濃度(以色譜峰面積計)反而升高,預氯化工藝使有機物濃度有所降低,而PPC預處理對水中有機物濃度降幅最大。GC/MS共檢出54個(gè)峰(原水),而PPC 技術(shù)處理后只檢出12個(gè)峰，有機物種類(lèi)減少了78%，有機物含量的降幅達89%，對水中醛、酮、苯、多環(huán)芳烴、硝基苯、雜環(huán)化合物的去除效果顯著(zhù)。

2.2 對藻類(lèi)的去除

　　巢湖水質(zhì)屬重富營(yíng)養化至富營(yíng)養化水體,藻含量大(全年平均含藻近2×107個(gè)/L,最高藻含量可達4×108個(gè)/L)、種類(lèi)多且藻情變化快。

　　試驗期間巢湖原水藻含量為1000×10⁴個(gè)/L～1×10⁸個(gè)/L,pH值波動(dòng)大,COD平均值為31mg/L,嗅味等級為2～3級。

　�、� 不同PPC投量對藻去除的影響

　　試驗中原水藻含量為1.7×10⁸個(gè)/L、混凝劑堿鋁投量為60mg/L、硫酸亞鐵投量為40mg/L、PPC投量在0～1mg/L范圍內的除藻效果見(jiàn)圖4。��

　　圖4表明PPC預氧化具有較好的除藻效能,且隨著(zhù)PPC藥劑投量的增加、沉后水藻含量逐漸下降，當PPC投量增加到1.0mg/L時(shí),沉后水藻含量降為335×10⁴個(gè)/L,比常規混凝處理下降了46.4%。

　�、� 不同工藝的除藻效率

　　Cl₂+PAC與PPC工藝的除藻效果比較見(jiàn)表1。

　　由表1可見(jiàn)，PPC預氧化可以很好地適應原水藻含量的變化，隨著(zhù)原水藻含量的增加，除藻率始終穩定在80%左右。表1還表明，PPC藥劑比Cl2+PAC工藝具有更好的除藻效果，這主要是因為PPC藥劑除具有高錳酸鹽及其中間價(jià)態(tài)物質(zhì)對藻類(lèi)的強氧化作用外，其還原產(chǎn)物二氧化錳對藻類(lèi)的吸附凝聚作用也可使藻類(lèi)在過(guò)濾工藝中更易去除，從而使除藻率大幅提高。

2.3 嗅味的去除

　　PPC投量及接觸時(shí)間對嗅味去除效果的影響見(jiàn)圖5、6。

　　圖5、6表明，PPC與原水的接觸時(shí)間為5min以上即可取得穩定的除臭效果，且PPC投量和除臭率呈正相關(guān)關(guān)系。與常規工藝相比，PPC預氧化的除臭效果非常顯著(zhù),每投加1mg/L即可提高除臭率25%～50%。

　　生產(chǎn)試驗結果表明，PPC預氧化比Cl2+PAC工藝除臭率提高了14%,且簡(jiǎn)化了處理工藝、降低了成本。

2.4 除濁、 除色效果

　�、� 除濁

　　其試驗結果見(jiàn)圖7～9。

　　進(jìn)行了單獨投加聚合鋁和投加聚合鋁、少量PPC助凝的對比試驗，原水濁度為80NTU，預氧化時(shí)間為10min。結果表明，投加PPC比單獨投鋁的除濁率(沉后水)可提高50%以上。

　　由圖7、8的試驗結果可見(jiàn)，投加不同量的PPC藥劑均可取得較好的助凝和助濾效果，較單純用聚合鋁處理的沉后水濁度降低了68.7%～85%、濾后水濁度降低了20.5%～54.5%。同時(shí)發(fā)現PPC投量＜0.5mg/L時(shí),沉后水的濁度隨PPC投量增加而降低,而投量＞0.75mg/L時(shí)濁度隨PPC投量增加而上升。

　　圖9比較了PPC預氧化時(shí)間對除濁效果的影響，當PPC投量為0.75mg/L、預氧化時(shí)間超過(guò)10min后，氧化劑的強化混凝作用明顯并趨于穩定，在30min時(shí)效果最佳。

　　上述結果說(shuō)明PPC預氧化具有助凝、助濾、除濁作用。

　�、� 除色

　　生產(chǎn)試驗結果表明，PPC預處理對濾后水色度的平均去除率為45.8%,而Cl₂+PAC工藝對濾后水色度的平均去除率僅為25%。��

3.1 常規工藝

　　常規工藝處理流程為：

　　正常情況下聚合鋁投量為47.99g/m³，在高污染期投量為65.66g/m³，平均為50g/m³，聚合鋁價(jià)格按1000元/t計算，凈水劑成本為0.05元/m³。

　　若因水質(zhì)問(wèn)題全年停產(chǎn)時(shí)間按30d計、供水量缺口按30×10⁴m³/d計，改用優(yōu)質(zhì)水源需增加水資源費0.188元/m³，則相應增加凈水成本0.016元/m³。因此，常規工藝的成本合計為0.066元/m³。

3.2 PPC工藝PPC工藝處理流程為：

　　該工藝可比常規工藝降低礬耗37.5%，聚合鋁的投加成本是0.031元/m³。
　　按PPC投量為2g/m³、價(jià)格為7500元/t,HCA投量為0.2g/m³、價(jià)格按12000元/t計, 則預處理增加成本為0.032元/m³。

其成本合計為0.063元/m³。

3.3 預氯化加活性炭工藝

　　預氯化加活性炭工藝處理流程為：

 

　　按聚合鋁投量為42.47g/m³、成本為0.042元/m³，氯投量為4.5g/m³、液氯價(jià)格為2150元/t,活性炭投量為6g/m³、價(jià)格以2 700元/t計,則增加預處理成本為0.028元/m³。

　　其成本合計為0.070元/m³。

　　綜上所述，在PPC預氧化、預氯化加活性炭、常規工藝等三種處理方式中，PPC工藝的凈水劑成本最低。��