高藻类原水处理方法探讨.docx

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高藻类原水处理方法探讨

高藻类原水处理方法探讨

高藻类洋河原水处理方法探讨

解春红

（秦皇岛市自来水总公司，河北秦皇岛066000）

【摘要】针对高藻类洋河原水采取了多级预处理（预加硫酸铜、预加氯、高锰酸钾预氧化），高分子助凝剂HCA配合三氯化铁、投生石灰调整pH值等一系列处理方法，并对药荆的投加方式、投加量、投加点作了简单介绍。

实际生产运行中对藻类的去除率达97％。

[关键词】高藻水；硫酸铜；预氯化；高锰酸钾；高分子助凝荆

[中图分类号】TU9912【文献标识码】B[文章编号】1007．9467（2005）10047．0

近年来，随周边地区经济活动的日益加强，秦皇岛地区的水源均遭受不同程度的污染，尤其是洋河水库，做为秦皇岛市的主要水源，其水体的富氧化程度日益严重，造成原水中藻类繁殖旺盛（主要是绿藻和蓝藻）。

藻类的大量滋生会使原水中带有草腥味和霉味，而且有些藻类带有毒性或诱发毒性。

据资料显示，蓝藻中有30种余种会释放藻毒素，其中有些是危害人体健康的肝癌促进剂。

此外。

在水处理工程中，带有大量藻类的水体会影响混凝、沉淀、过滤效果。

  为此，我们经过几年的摸索实践，在现有水处理工艺条件下，总结出一套比较有效的处理高藻水的方法，工艺流程见图1。

1、    处理工序

1.1预处理

1.1．1预加硫酸铜

经小试及生产试验，在源水取水口处投加0.5mg/L～0.7mg/L的硫酸铜溶液，即可保证充分的接触杀藻时间，有效地抑制藻类增值，又确保出厂水铜不超标。

1.1.2预加氯处理

投加站选在距水厂20km处的引青管线阀处，以满足1h的杀藻时间要求。

经生产实验，投氯量控制在1.0mg/L～2.0mg/L，可有效控制藻类，其去除率高达40～50%。

为了减少由于

预加氯而产生的大量挥发性卤代烃副产物，对进厂水的化合性余氯值控制在0.2mg/L.

1.1.3高锰酸钾预氧化法

由于高锰酸钾对碱性水的去藻效果优于中性和酸性，当洋河高藻期原水pH值在8.0～9.5之间时，在源水中投加高锰酸钾预氧化除藻效果较为理想经过实践证明，高锰酸钾除藻不干扰混凝，对净水剂还有助凝作用，可与净水剂同时投加。

结合我厂实际工艺流程，时间为2．5h左右，为满足lh的预氧化杀藻时间且确保出厂水锰不超标，将投加点选在配水井，控制高锰酸钾投加量为0．5mg／L,-0．8mg／L。

1．2高分子助凝剂HCA配合三氯化铁处理法

经预处理杀藻后的原水活性藻类有所减少，但死藻仍悬浮于水中，要达到预期的杀藻降浊效果，加药量是正常值的3倍左右，为减少投药量，我们采用高分子助凝剂HCA（有效成分二甲基二烯丙基氯化铵）经生产运行中发现，在投加三氯化铁lmin左右再投加0．4%-0．5％的HCA应用液产生的矾花最好，为确保出厂水水质，控制投量为0．6mg／L以内，

可降低铁耗30％左右。

1．3调节pH值处理法

由于三氯化铁在水解过程中产生H＋，水体呈弱酸性，使外管网水体色度变高，甚至有不同程度水体发黄现象。

因此，三氯化铁的投量直接影响着水中的pH值通过实验，我们得出三氯化铁投量与pH值有如下关系见图2：

由图可见，当三氯化铁投量在20mg／L以内时，pH值较为理想，当投量超过25mg／L时，需加碱调节pH值。

从生产成本和生产水质双重考虑，提高水体pH值最理想的方法是向原水中投加氧化钙，它不仅可中和三氯化铁水解过程中产生的H而上调pH值，还可以改善洋河高藻水碱度不足的情况，从而优化了混凝条件降低了铁耗，这样要比单纯提高反应后水体pH值要理想。

在常年的水处理运行中，原水碱度在lOOmg／L（以CaCO计）以上时混凝效果较好，为此，我们向原水中投加CaO以提高碱度，小试结果见表1。

我们对调碱后的水体进行了混凝试验，结果均较理想。

并向混合器内投加CaO进行生产性实验，运行结果见表2。

由此可见，投加生石灰，不仅可以上调pH值保持水中碱度有利于混凝，又可使藻类吸附在石灰颗粒上利于降浊。

当然，CaO投量应随水体pH值下降程度而定，一般控制在15～30mg／L。

2运行结果

各工序运行结果见表3。

3结论

在原水取水口处投加硫酸铜0．5mg／L～0．7mg／L，在入厂管线20km处投加氯1．0ng／L～2．0mg／L，在配水井前投加高锰酸钾0．5mg／L～0．8mg／L（此三种预处理方法运行情况可以根据来水藻类的数量及种类灵活实施），采用0．4％HCA--O．5％HCA配合三氯化铁（投量≤20mg/L）进行混凝处理，并在混合器投加氧化钙调整碱度，可以有效的处理洋河高藻水，保证出厂水水质。

本文所述仅是洋河水体的处理方法，是否适用于其他水系还有待于深入研究。

高藻水预氧化除藻效能与水质安全性分析

      刘卫华，季民，杨洁，利丽娜

摘要：

目的研究臭氧、稳定性二氧化氯对藻类、细菌、色度、浊度及氨氮、uv254（在254nm波长下水样的吸光度）等有机物的去除效果，并检测氧化出水的安全性。

方法对高藻期引滦水进行臭氧、稳定性二氧化氯预氧化出水对比研究。

结果臭氧、稳定性二氧化氯具有较好的杀藻、灭菌效果；当进水叶绿素一a22.4～50.4ug／L时，臭氧、稳定性二氧化氯除藻效果受原水藻浓度的影响较小，但受pH影响显著，随pH降低，藻类去除率增加。

与除藻效果不同，pH对臭氧、稳定性二氧化氯灭菌能力基本无影响。

与臭氧相比稳定性二氧化氯除浊、脱色效果不理想。

臭氧、稳定性二氧化氯均不能去除水中氨氮，且臭氧出水氨氮升高。

臭氧对Uv254表征的具有共轭结构或含有芳环结构的不饱和有机物去除效果好。

2种氧化剂均可有效控制三氯甲烷、四氯化碳的生成，提高饮用水安全性。

结论臭氧、稳定性二氧化氯均可安全、有效地预处理高藻水，臭氧较稳定性二氧化氯效果更优。

关键词：

稳定性二氧化氯；臭氧；饮用水

地表水源夏季藻类过量生长，使自来水厂供水水质严重污染。

对于富营养化水源水，许多水厂采用预氯化工艺。

研究表明，水中的有机物浓度越高，三氯甲烷的生成量就越大，当原水中的总有机氮含量（TOC）>1．5mg／L，不宜采用预氯化工艺。

根据1999～2003年对天律市引滦水所进行的不定期检测，原水TOC在3．5～5mg／L之间，显然不适合采用预氯化。

为探索高效、不产生二次污染的新型杀藻剂和除藻方法。

本研究在天津市新开河水厂实地进行，对臭氧（03）、稳定性二氧化氯（ClO2）杀灭去除高藻水中藻类、细菌、色度、浊度、氨氮、Uv254（在254nm波长下水样的吸光度）等有机物的效果，及预氧化出水的安全性进行综合比较研究。

1材料与方法

1．1氧化剂的制备03小试试验装置由臭氧发生器、接触反应柱和残余O3气体收集瓶组成。

接触反应柱有效容积

12．62，高径比为1：

2，硅胶材质；臭氧发生采用YcYGC一0020型臭氧发生器，纯氧气源。

臭氧接触反应柱底部设置微孔布气头。

稳定性ClO2杀藻剂由A剂和B剂组成，A剂为惰性C102，pH8．2～9．2，砷含量（As，％）≤0．0003，重金属含量（以Pb计，％）≤0．002，有效ClO2含量为2．08％；B剂为激活剂，酸性，对金属有轻度腐蚀性，由天津东贸化工厂生产。

将制备好的CIO2投入1000ml装有原水的烧杯中，在电磁搅拌器作用下与原水发生快速混合，搅拌时间和静置时间各占反应时间的1／2。

达到反应时间后加入0．2g硫代硫酸钠（Na2S2O3）终止反应。

1．2分析项目与方法03ClO2浓度碘量法测定；pH值F一20型酸度计测定；色度稀释倍数法测定；浊度HACHLP2000一l1浊度仪测定；氨氮（NH3一N）、细菌数、藻类计数、叶绿素一a采用标准方法测定。

在254nm波长下水样的吸光度（UV254）采用TU一1800分光光度计测定；三氯甲烷（CHC13）、四氯化碳（CC14）采用毛细管顶空样气相色谱法测定。

2结果

2．1藻类的去除效果藻类是滦河水中的主要污染物，本试验以藻类的去除效果作为评价预氧化性能的主要指标，从而确定适宜的氧化接触时间。

原水叶绿素一a为40．5～46．7ug／L，pH9．15～10．2，水温26．2～28℃时，比较不同的氧化剂浓度与接触时间下，O3、CIO2的除藻效果。

试验结果表明，03除藻效果明显优于ClO2。

当氧化剂浓度为0．5mg／L接触时间为45min时，O3对藻类的去除率已达72．1％，而C102在同样的投加量下，接触60min，对藻类的去除率仅为42．1％。

O3在短时间（15min）、较低的浓度下（1．5mg／L），除藻效果即

可稳定在90％；C102在投加浓度4mg／L氧化30min时藻类去除率稳定在84％。

这主要由于03氧化性强于C102，能有效杀灭原水中的藻类。

2．1．1原水藻浓度对除藻效果影响在03浓度1．5mg／L接触15min；C1O2浓度4mg／L接触30min时，比较原水藻浓度对除藻效果的影响。

由试验结果可知，随原水藻浓度的增加，03C102对藻类的去除率有极微小的降低当进水叶绿素一a从22．4g／L增加至50．4ug／L时，03除藻率从90％降至87．6％，只有2．4％的降幅，C102除藻率从82．1％降至78．8％，有3．3％的降幅，说明03C1O2除藻效果受原水藻浓度的影响较小。

2．1．2pH对除藻效果的影响在原水叶绿素一a为44．6ug/L，pH=8．0下，改变水样pH，在O3浓度1．5mg／L接触15min；C1O2浓度4mg／L接触30min时，比较pH对除藻效果的影响。

试验结果表明，随着pH降低，藻类去除率显著升高。

原因是：

（1）酸化水体中藻类的生长潜力（AGP）很弱，降低水样的pH值对藻类有一定的去除率；

（2）由C102的电极电位可知C1O2氧化能力酸性条件强于碱性条件，导致C1O2杀藻效果随pH升高而降低；（3）在同一传质条件下，溶液的pH值可影响臭氧的分解速度，酸性pH可稳定溶液中的03，使水样中维持较高03浓度。

从而提高杀藻率，当pH>6时，去除率变化不大，但总的趋势是随pH增加，去除率降低。

2．2细菌的杀灭效果在原水细菌数318～392个／ml，03氧化15min，C102氧化30min，03C102对细菌的去除试验结果表明，在氧化剂浓度较低时，03、CIO2灭菌能力相近，随着浓度增加，03灭菌效果略优于Cl02。

在原水细菌数392个／ml，pH=10下，改变水佯pH，在O3、C1O2浓度均为1．5mg／L。

氧化5min时，比较pH对灭菌效果的影响。

试验发现，与除藻效果不同，pH对03、C1O2灭菌能力基本无影响。

说明、C1O2对细菌的杀灭能力仅取决于分子态O3、C102，而与水中分解的中间产物关系不大。

臭氧、稳定性二氧化氯除藻、灭菌的机制不同，pH对除藻和灭菌影响原因有待进一步研究。

2．3浊度和色度去除效果在原水浊度20．83NTU、色度35，03氧化15min、C102氧化30min，检测浊度、色度的去除效果。

试验结果表明，C1O2除浊、脱色作用不明显。

C102投加至6mg／L时，浊度和色度的去除率分别只有28．7％和17．1％。

试验发现，将C102，加入水佯后，原水呈现金黄色或桔黄色。

原因可能是：

（1）试验中使用的是稳定性液态CI02，造成C102对色度去除效能不高；

（2）水中某些有机物氧化后显色（如羟基化合物氧化成酿式化合物时，会使色度升高）。

浓度1．5mg／L时，原水浊度得到明显去除，随着浓度的增加，浊度去除率达到6O％以上，并保持稳定。

试验中发现，当臭氧浓度较低时（≤O．2mg／L），在较短氧化时间时（≤10min），水中悬浮颗粒减少而大颗粒有所增加，表现出水的浊度增加。

说明臭氧在低投量下使水中原来呈稳定状态的悬浮物和胶体脱稳，增大了悬浮颗粒，能达到良好的絮凝效果；增大臭氧投量，不仅能使胶体脱稳也可使其分散，致使小颗粒增多。

03通过与不饱和官能团反应、破坏碳碳双键而去除色度，对色度有较好的去除能力。

03浓度增加到2mg／L时，去除率己达8O％，随着03浓度继续增加，色度去除率无明显提高。

说明臭氧在较低的剂量下即可破坏有机物的成色基团。

2．4氨氮和有机物的去除效果03氧化15min，C102氧化30min时，检测2种氧化剂对以氨氮、Uv254表征的有机物去除效果。

结果表明，出水中氨氮浓度变化不大，当投加量>1．5mg／L时，出水氨氮反而略有增加。

说明氨氮与O3的反应相当缓慢，在03投加量有限的情况下，不可能有效去除氨氮。

若原水中有机氮含量较高，03将会把有机氮氧化成氨氮，导致出厂水中氨氮含量增加。

C1O2处理后的水样氨氮浓度基本不变，说明CI02不与氨及氨基化合物反应。

O3对Uv254表征的具有共轭结构或含有芳环结构的不饱和有机物去除率远远高于C102。

当03浓度为1．5mg／L时，去除率近60％，并趋于稳定。

而C1O2浓度为6mg／L时，Uv254去除率仅为25．8％。

说明C1O2虽可通过氧化作用破坏水中一部分有机物的发色团，但由于氧化性较O3低，因而对水中藻类代谢产物的去除效果明显低于O3。

2．5氧化出水的安全性检测试验中主要是检测CHC13、CC14含量，以CHC13表征三卤甲烷（THMs）含量，并与水厂现行预氯化组合工艺比较。

试验结果表明，原水CHC13含量0．5ug／L，水厂常规工艺出水中CHC13含量18ug／L，经活性炭进一步深度处理后出水CHC13含量0．9L；原水经C12浓度2mg／L，处理30min后，出水CHC13含21ug／L；原水经03浓度1．5mg／L，处理15min，或C1O2浓度4mg／L，处理3Omin，出水CHC13含量均为0．5ug/L。

因此，03CIO2处理后水中CHC13含量均大大低于预氯化出水。

预氯化后原水中以CHC13，表征的消毒副产物含量由初始的<0．5ug／L大幅度上升至21ug／L。

说明即使水源水中不含消毒副产物，在预氯化后仍将产生较多的这类有害物质。

预氯化用于防止细菌和藻类微生物在输水管道中的生长繁殖非常有效，但其对水质化学安全性会产生不利影响，预氯化是出厂水中产生消毒副产物的主要原因。

从试验结果可知，预氯化的原水经水厂常规工艺处理后，CHC13去除率只有14．3％一，出水中CHC13含量仍较高，可见水厂常规工艺难以有效去除预氯化产生的CHC13，出厂水再经氯化消毒，会进一步增加水中的CHC13含量。

水厂常规工艺出水唯有经颗粒活性炭深度处理，CHC13含量才能大幅度降低至0．9ug/L，但仍高于03C102预处理后的水质。

试验结果进一步证明，03、CI02对卤代烃有良好的降低效果，使用O3、C102预氧化技术能够提高出水的安全性。

检测原水及03C102处理后出水中CC14含量发现，CC14的含量均小于仪器的最低检测限0．05ug／L。

3讨论

在试验水质条件下，以藻类去除效果作为评价预氧化性能的主要指标时，O3和稳定性C102预氧化适宜作用条件为O31．5mg／L、15min；C1024mg／L、30min。

O3、C102除藻效果受原水藻浓度的影响较小，但受pH值影响显著，随pH降低，藻类去除率增加。

与除藻效果不同，pH对O3、CI02灭菌能力基本无影响。

稳定性CIO2除浊、脱色作用不明显。

O3在较低的剂量下（2mg／L），色度去除率已达80％；O3浓度较低时，氧化时间较短，出水的浊度会增加，但当03浓度>1．5mg／L时，原水浊度得到明显去除。

O3稳定性C1O2均不能去除水中氨氮，且O3出水氨氮升高。

03对Uv254表征的具有共轭结构或含有芳环结构的不饱和有机物去除效果好。

当O3浓度为1．5mg／L时，去除率近60％，并趋于稳定。

而稳定性C102浓度为6mg／L时，Uv254去除率仅为25．8％。

与水厂现行预氯化组合工艺相比，O3、C1O2对CHC13的产生均有良好控制能力，使用O3、C102预氧化技术有利于保持出水的安全性。