给水处理常规工艺除污染特性初探

Posted 2023-01-13 工艺

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水源污染是我国城市面临的普遍问题，给饮用水安全带来严重威胁，由水质问题所造成的水质灾害的损失不亚于洪涝灾害的损失。水源污染给供水行业造成很大压力。面对污染严重的水源水和不断提高的水质要求，研究开发各种除污染工艺是当前的发展趋势。针对水污染主要是有机物污染的情况，研究较多们是以氧化为主的预处理工艺和以臭氧-活性炭为代表的深度处理工艺，以及各种膜处理工艺等。虽然这些工艺在饮用除污染性能上各具特色，但是存在的问题是或者要求改变现有的常规水处理工艺流程，或者显著地增加水处理费用。目前国内绝大多数水厂沿用的还是常规处理技术，要增加专门的除污染工艺存在着技术上和经济上的困难。急需研究适合国情的、经济有效的安全水处理技术。
事实上，以混凝澄清为主的常规水处理工艺虽然主要功能是除浊，但是也有相当的除污染能力，因为水中有一部分非溶解性的有机污染物可以伴随浊废物质的去除而去除，一些溶解性的有机污染物也可能附着于浊度物质上而被去除。充分发挥常规工艺的除污染能力，减轻或省略专门的除污染工艺，无疑是经济、简便的除污染方法，特别适合于解决普遍存在的旧水厂改造问题。为此，本文拟通过实验，就常规工艺的除污染能力做一些初步的探讨。
1.实验设计
实验分为实验室小试和生产现场中试。在实验室以自来水和经沉淀分选后的粘土配置成浑水，必要时添加腐殖酸，模拟有一定有机物浓度的天然微污染原水，作为小试用水。中试以实际松花江水为原水，并选择不同有机物含量的水样进行实验。混凝剂为聚合铝。原水水质条件见表1。以CODMn为代表有机物含量的综合指标。
小试为烧杯混凝实验加滤柱过滤；中试采用一套水处理连续运行模型，工艺流程为机械搅拌混凝、斜管沉淀、石英砂过滤。实验的工艺参数见表2。

2.常规工艺对GODMn的去除能力
在小试和中试实验中，通过投加不同量的混凝剂，改变沉淀水浊度，并得到不同的CODMn去除情况。对实验数据进行处理，典型结果如图1、2所示，发现尽管小试和中试采用不同的装置、不同的水样，但得到的结果是相近的：1)
在多数情况下，混凝沉淀环节可以去除原水中约50%或以上的CODMn，并且该阶段的去除率占总去除率的80%—90%；2)过滤环节仅能去除10%左右的CODMn，其除污染能力相对较小33)小试系统对CODMn的总去除率在60%左
右，中试系统对CODMn的总去除率约为70%。可见常规工艺具有不容忽视的除污染能力，而且以混凝沉淀起主要作用，强化混凝是增强水处理系统除有机物能力的关键。

3.浊度及原水GODMn含量的影响
3.1 沉淀水浊皮的影响
由图1、2所示的实验中，沉淀水浊度升高，在小试中导致CODMn的去除率下降，在中试中无明显规律性。由于中试的实验用水及水处理条件更接近生产过程，因此可以判断沉淀水浊度不对有机物的去除有明显的影响。
图3、4所示的几组实验结果同样也能说明上述问题。随沉淀水浊度的升高，滤后出水的CODMn泄漏有所增加，但多数条件下增加幅度不大。如在图4的中试实验中，当沉淀水浊度在：5—15NTU之间变化时，滤后出水的CODMn变化量仅在O.4mg/L左右。这说明尽管沉淀水浊度在较大范围内变化，仍可以保证滤后出水的有机物含量在一个相近的较低水平上。因此在生产上，为了降低出水的有机物含量而去设法降低沉淀水浊度的办法不一定是很必要的。以往的研究发现，沉淀水浊度是关系水处理运行费用的重要指标，存在最经济的沉淀水浊度。因此上述观点可使水处理系统在不明显降低对有机物去除能力的前提下，按最经济沉淀水浊度来确定运行条件，实现经济运行。

3.2滤后水浊度的影响
图5、6为在不同原水CODMn含量下，滤后水浊度对滤后水CODMn含量的影响情况。在小试中，当原水CODMn较高时，随滤后水浊度的升高，滤后水的CODMn也快速增加；当原水CODMn较低时，随滤后水浊度的升高，滤后水的CODMn，增加较少。更为接近实际情况的中试表明，多数情况下，当滤后水浊度在l—2NTU之间时，滤后水浊度变化对滤后水中CODMn的影响不大。由图中发现：滤后出水CODMn
主要受原水CODMn的影响。在原水CODMn达到8.81mg/L时，保持滤后水浊度不超过2NTU，就可以保证其CODMn不超过3mg/L。

5.讨论与结论
传统上，普遍认为常规水处理工艺虽然有一定的除污染能力，但去除率较低，而且为了降低处理后水中的有机物含量，要尽量降低沉淀水和出水的浊度。但是本实验研究得到了一些不同的结果：
①常规水处理工艺可以去除原水中60%—70%的CODMn，其中混凝沉淀环节起主要的作用。
②过滤环节的除污染功效相对较小，但CODMn的去除率也在10%左右。
③滤后出水中的CODMn含量主要受原水CODMn浓度的影响，沉淀水浊度对此影M向较小。
上述研究结论表明，多数有机污染物可以由常规水处理工艺去除，常规工艺的除污染能力是不容忽视的，特别是要重视混凝沉淀环节，这是提高水处理系统除污染能力的关键。加强常规工艺是解决饮用水污染问题的一种经济有效的手段，在污染较轻的情况下，通过强化常规工艺就可以解决除污染问题；在污染较重的情况下，可以利用常规工艺去除大部分污染物，减轻专项除污染工艺的负荷，降低水处理费用。
因此，在研究水处理工艺最佳条件时，不仅应考虑除浊的效果，还应考虑除有机物的效果，以取得最佳的综合效益。
本文主要强调了应重视常规水处理工艺除污染能力的问题。文中提出的一些观点还应在更广泛的实验中进行验证。