原水除藻 有些什么有效的方法啊

西部小城镇供水保安全 攻克微污染水源是关键
时间：2009-04-10 17:22 来源：中国水网 作者：张倩 评论：1条
供水安全，关乎百姓健康，始终都是人们关注的焦点。2007年7月，新修订的《生活饮用水卫生标准》“走上”历史舞台，为百姓饮水安全树立起坚实的盾牌，同时也对供水安全提出了更高的要求。

而对于供水水源单一、供水水质逐步恶化的西部小城镇，供水设施如何建设？如何保障供水安全？等等问题更是当下行业人士关注的焦点。

重庆大学于近期发布的《中国西部小城镇环境基础设施技术指南》则正对城镇供水问题进行了解读。《中国西部小城镇环境基础设施技术指南》的编撰旨在引入荷兰可持续发展的理念、技术和经验，提高我国西部小城镇供水、污水处理和生活垃圾等环境基础设施方面的发展能力。

《中国西部小城镇环境基础设施技术指南》指出，西部小城镇供水设施的水处理工艺主要受水源水质的影响。无疑，攻克微污染水源成为保证西部小城镇供水安全的关键。

《中国西部小城镇环境基础设施技术指南》中共介绍了3种微污染水源水的处理技术。

第一是化学预氧化

1 高锰酸钾预氧化

针对去除水中微量有机污染物常用的预氧化技术有氯氧化、臭氧氧化和高锰酸钾氧化。如前所述，氯氧化在原水中含有机物时会产生DBPs，臭氧预氧化设备复杂，而高锰酸钾预氧化具有效果良好，并且不必改变常规的净水工艺流程的优点，只需在投加混凝剂之前或同时，向水中投加高锰酸钾溶液，不需增加过多的附属设备，投加方便、灵活，易于运行管理，使用较为安全可靠，对致突前体物也有较好的去除效果，是一种切实可行的预氧化方法，适合各类西部小城镇水厂采用。

该工艺不但可以有效地去除微量有机污染物和降低致突变活性，还可以一定程度强化后续的混凝-沉淀和过滤等过程。由于高锰酸钾的水解产物水合二氧化锰絮体（MnO2•H2O）的强氧化作用和与有机物的广谱作用性，对于水中的天然有机物、藻类、产生色度以及嗅、味的其它有机物，MnO2•H2O会破坏其碳链或官能团，改变有机物结构，被降解的有机物进而与水中的其它离子发生络合作用，失去稳定性，从而在沉淀或过滤中得以去除。

采用高锰酸钾预氧化时，应符合下列规定：

1）高锰酸钾宜在水厂取水口加入；当在水处理流程中投加时，先于其它水处理药剂投加的时间不宜少于3min。
　　2）经过高锰酸钾预氧化的水必须通过滤池过滤。
　　3）高锰酸钾预氧化的药剂用量应通过试验确定并应精确控制，用于去除有机微污染物、藻和控制臭味的高锰酸钾投加量可为0.5～2.5mg/L；
　　4）高锰酸钾的用量在12kg/d以上时宜采用干投。湿投溶液浓度可为4%。

2 二氧化氯预氧化

二氧化氯在常温下随浓度的不同而呈现为一种黄绿色至橙色的气体，具有与氯气相似的刺激性气味。二氧化氯易爆炸，即使在常压下,当其在空气中的含量超过10%或水溶液中的含量大于30%时都容易发生爆炸，受热、光照、火星、振荡等因素或遇到某些有机物质都能加速二氧化氯的分解从而引起爆炸。二氧化氯的这种不稳定性使人们目前尚无法将其制成压缩气体或浓缩液，必须现场制备，就地使用。

1）设计要点：
　　（1）二氧化氯发生器设备间参照现行《室外给水设计规范》（GBJ50013-2006）
进行设计。
　　（2）设备间地面和墙面应做表面耐腐蚀处理。
　　（3）应将亚氯酸钠或氯酸钠等氧化剂类原料与盐酸或硫酸分别存放在两个完全隔开的仓库里,最好参照设备的布置将两个原料仓库分别设计在设备间的两侧,使原料的搬运线路不重叠。
　　（4）原料的投加、溶解等操作应尽量在封闭设备或管道内自动完成,尽量减少人与化学品的直接接触。
　　（5）设备间及原料仓库等整个二氧化氯系统单元的防火、防爆要求还应符合《建筑设计防火规范》GBJ 16—87 (2001修订版)中的规定。

2）设计参数选择：
　　（1）接触时间。二氧化氯是一种强氧化剂,具有广谱杀菌能力,消毒能力与氯气相当,但其在水中的扩散速度和渗透能力都强于氯气,作用时间也比氯气短。二氧化氯与水混合接触时间按20 min考虑一般可满足消毒需要。
　　（2）二氧化氯投加量。一般情况下用于饮用水消毒的二氧化氯投加量不宜超过0. 5 mg/L，若二氧化氯同时也作为辅助预氧化剂使用，则在饮用水里的总投加量（包括预氧化及消毒）不应超过1. 0 mg/L。
　　（3）采用主预氧化剂（高锰酸钾）+辅预氧化剂（二氧化氯）+二氧化氯消毒工艺时,高锰酸钾投加时间应至少先于二氧化氯5 min,高锰酸钾的投加量应能消耗80%的可氧化物质,具体投加量应通过试验确定。由于二氧化氯见光易分解,当滤前投加二氧化氯进行辅助预氧化时,宜采取适当的避光措施。
　　（4）进行二氧化氯发生器设备选型时,宜留有足够的富余产气能力以避免发生器因超负荷运转而导致未反应完全的ClO-2 或ClO-3 原料被直接带入水中。
　　（5）二氧化氯消毒对除锰的要求较高,为了提高对微量锰的去除效果,建议滤池滤料选用石英砂或锰砂,设计滤速宜取较低值。

第二是生物预处理技术

生物接触氧化法也叫做浸没式生物膜法，即是在池内设置人工合成填料，经过充氧的水以一定的速度流经填料，使填料上长生物膜，水体与生物膜接触过程中，通过生物净化作用使水中污染物质得到降解和去除。生物接触氧化法的主要优点是处理能力大，对冲击负荷有较强的适应性，污泥生成量少，能保证出水水质，易于维护管理，缺点是在填料间水流缓慢，水力冲刷少，生物膜只能自行脱落，更新速度慢，且填料较贵。生物接触氧化法对氨氮的去除与温度影响有一定的关系，在高温季节去除率达90%，但在低温季节（水温<50C）去除率降至70%，原水浊度的变化对生物硝化作用的影响不大。颗粒填料生物接触氧化法适合处理微污染水源水中有机物较高，特别是水源中氨氮较高情况，同时进水浊度不得高于40度，水温不得低于5℃。在我国华东、华南水污染严重地区使用经验比较成熟。针对西部小城镇水源水质氨氮含量普遍不高的特点，生物接触氧化技术只在极个别的所污染水源可
能被采用。

第三是粉末活性炭吸附预处理技术

粉末活性炭吸附，可对水中色、嗅味、农药、有机氯化物等有良好的去除率，但其回收困难，投加量较高(10~20mg/L)，耗费较高（约0.05元/吨），所以一般只在消除冲击性负荷时采用。粉末活性炭投加量的多少与源水浊度的大小和产生嗅味物质的浓度有关，投加量应根据水质特点试验确定。

采用粉末活性炭吸附应符合下列规定：

1）粉末活性炭投加点宜根据水处理工艺流程综合考虑确定。并宜加于原水中，经过与水充分混合、接触后，再投加混凝剂或氯。
　　2）粉末活性炭的用量根据试验确定，宜为5～30mg/L。
　　3）湿投的粉末活性炭炭浆浓度可采用5%～10%（按重量计）。
　　4）粉末活性炭的贮藏、输送和投加车间，应有防尘、集尘和防火设施。

太湖某饮用水源突发性藻类污染的应急处理技术选择
文 / 蒋福春，华伟，陈玲瑚，董坚，胡翔（苏州市自来水公司）
摘要：本文针对太湖水源夏季突发性藻类污染问题，研究了投加高锰酸钾预氧化、高锰酸盐复合药剂（PPC）氧化助凝、聚丙烯酰胺（PAM）、投碱调整pH值、聚硫氯化铝（PACS）混凝及助凝等几种处理方法。生产性试验表明，投加高锰酸钾预氧化对藻类和CODMn的最高去除率分别为84.3％和23.1％；小试结果表明，厂区内采用PAM强化混凝、投碱调整pH值和PPC氧化助凝三种方法对含藻水的处理效果较好。通过研究，高锰酸钾预氧化（取水头部）+ PAM强化混凝（厂区）组合技术作为应急工艺具有操作简单，快速有效等特点，符合饮用水应急预案的基本条件。
关键词：突发性　藻类污染　应急处理　高锰酸钾　PAM强化混凝
2007年8月，太湖某饮用水源地蓝藻暴发，水厂的生产工艺受到了较大影响，主要原因是藻类代谢产生的有机物对絮凝和过滤过程产生了干扰，该有机物中的酸性物质与混凝剂的水解产物发生反应，生成的表面络合物附着在絮体颗粒表面，阻碍了颗粒相互碰撞，因此必须增加混凝剂的投量，补偿由于表面络合物的形成对颗粒脱稳和絮凝造成的影响[1]。本文以高藻期的水质特点为研究基础，工程上以高锰酸钾预氧化为主要处理手段，同时以进厂水为试验原水进行混凝搅拌试验。
一、高藻期水源状况
藻类暴发期间水源水质的主要特点为藻类数量先升高后降低，期间藻含量最大值为1700万个/L，优势藻为微囊藻（90-95％），伴有明显的藻腥味；pH为8.0－9.6；DO的数值为3.24－10.84mg/L，溶解氧的最小值出现在藻类数量最高时（1700万个/ L ） ；CODMn为4 . 6 9 －11.42mg/L，耗氧量的最大值出现在藻类数量最高时的前刻；原水浊度为5.8－80NTU。
1、水质特点
原水的pH变化特点，如图1 所示， 由于光照藻类进行光合作用，吸收水中的二氧化碳（CO2）和碳酸氢根（HCO3-）使水中的碳酸根比例增高，空气中的二氧化碳来不及补给，使得水的pH值升高。其原理[2]如式
（1）和式（2）所示。随着光照作用的减弱和空气中二氧化碳的补给，水中的酸碱平衡得到恢复，pH值有下降。
CO2+H2O+hv→{CH2O}+O2（1）
HCO3-+H2O+hv→{CH2O}+OH-+O2 （2）
式中：{CH2O}表示生物物质的简单形式，hv表示光能。水中溶解氧的变化如图2所示。由于白天受太阳光的照射，藻类进行光合作用产生氧气使得水中溶解氧升高，晚上藻类自身新陈代谢消耗水中的氧气，使水中的溶解氧下降，反应方程[2]如式（3）所示。
{CH2O} + O2→CO2+ H2O（3）
溶解氧的最小值出现在藻类数量最高时，说明该时间段藻类大量繁殖消耗掉了水中大部分溶
解氧，光合作用产生的氧气不足以补充藻类消耗的溶解氧，因此水中溶解氧是下降的。另外，伴随藻类的繁殖，水中耗氧量也相应的增加，检测最高值为11.42mg/L，
原水呈现明显的低浊、高藻、有机污染严重等特点。
2、工程措施
工程上采取了投加高锰酸钾（氧化还原电位为1.67v）进行预氧化，预氧化时间为8h左右。有研究表明，高锰酸钾在除污染的同时还对地表水具有显著的助凝作用，除污染可降低常规混凝剂药耗；高锰酸钾预氧化能够有效的杀藻和灭活细菌，显著控制氯化副产物的生成、有效降低水中有机污染物的数量和浓度，使水的致突变性由阳性转变为阴性或接近阴性。鉴于此，在取水头部投加了高锰酸钾，在一定程度上可以降低了进厂水的藻类和有机物含量，去除效果如图3和图4所示。在此期间，高锰酸钾的投加量范围0.6－2.0mg/L，可见适宜投量的高锰酸钾对水源水进行预氧化可以灭活一定数量的藻类，降低嗅阈值，同时降低有机物的含量。
试验期间，高锰酸钾对藻类的最高去除率为84.3％，对耗氧量的最高去除率为23.1％，高锰酸钾对藻类和有机物的最高去除率均出现在藻类数量达到最大前后。因此，有机物含量的降低是随着藻类被去除而同时进行的。
二、研究方法与效果
针对生产工艺上遇到的种种困难，以进厂水（经过高锰酸钾预氧化）为试验原水，硫酸铝（AS）为主要混凝剂，通过烧杯试验以降浊、除藻和提高沉后水pH为目的。试验过程中，混凝剂的投加量是根据原水条件，依据试验得出的，因此不同的试验原水所需的混凝剂的投加量有所不同。
1、调整混凝过程pH
在藻类暴发期间，藻类及其分泌物对混凝过程产生了干扰，主要是由于藻类带负电（z

在-40mv以上），具有较高的稳定性，其代谢产物会吸附在胶体颗粒表面，增加了胶体的负电性，从而增加了AS的投加量。
另外，藻类为典型的氯化副产物的前驱物，藻类的含量升高势必会增加预氯化的投量，同时会增加氯化副产物的生成风险。基于高矾耗、高氯耗等原因引起的沉后水pH值过低问题，生产工艺上采取了降低预氯量，结果表明，适当降低预氯量可以将沉后水的pH值升高0.1，因此预氯量并非是pH值的主要影响因素。试验表明，AS的高投量是导致pH
值急剧下降的最直接原因，另外以铝盐作为絮凝剂去除水中的悬浮物，Al3++3OH-=Al(OH)3(s)，胶体状的Al(OH)3(s)在带走悬浮物的同时，也除去了水中的碱度，为了不使处理效率下降，需要保持水中一定的碱度[1]。因此，采取了投加碱性物质来调整pH和补充碱度提高处理效率的方案。根据试验结果，碱性物质的投加点确定在AS投加后的第3分钟，工艺上相当于反应过程的1/3处。碱性物质选取了CaO（质量分数为1.44％）和NaOH溶液（ 质量分数为1 ％ ） ， 试验得出，两种物质的适宜投加量均为0.5mL。
碱性物质的投加在混凝过程的前段投加能够起到改善混凝和提高pH的作用，如图5和图6所示。投加一定量的氢氧化钠增加了水中羟基浓度，降低了氢离子浓度，使得水的pH值升高，其次，投加氢氧化钠能够降低混凝剂的投加量，试验数据表明，节省混凝剂25％左右。因此，沉后水pH值的上升是引进羟基和降低混凝剂投量共同左右的结果。投加生石灰对pH影响的机理同上，其节省混凝剂效果不佳。因此，生石灰对pH值的改变主要以引进羟基为主，作用效果不明显。
2、以PACS为混凝剂
聚硫氯化铝（PACS）是一种新型、高效无机阳离子复合絮凝剂，由聚合氯化铝与硫酸铝反应而得，其示性式为[Al4(OH)10-nSO4Cln]m，分子量高于无机硫酸铝。试验表明，通过改变混凝剂可以提高水的pH值，但是对浊度的降低没有明显的作用，而且试验发现，混凝沉淀过程中矾花颗粒较小，沉降较慢。当PACS的投加量在AS投量得80％以上时，可以获得与硫酸铝相同的混凝效果，此时沉后水的pH值能够有所上升，其上升幅度为0.3左右。因此，以PACS为混凝剂可以保障pH值在可控的范围。
试验期间，原水藻类的含量较高，PACS在保障pH在可控范围的同时并不能有效的降低浊度，上清液仍漂浮少量的藻颗粒。因此，单独使用该混凝剂处理高藻水并非是最有效的手段，如采用PACS与其他技术联用可能会取得较好的效果。
3、AS ＋PPC助凝
研究表明，PPC可控制氯酚、THMS的生成[11]，对烯烃、醛、酮类化合物也有较好的去除能力，PPC具有氧化助凝，除藻，除臭，除有机污染物，降低水的致突变活性等多重功效。随高锰酸钾复合药剂投量的增加，助凝降浊率先增后减，存在最佳投量。根据试验，PPC的有效投量为1.0mg/L，PPC的最佳投加时间为紧随混凝剂迅速投加，其氧化助凝的试验效果如图8所示。PPC在适宜的投量条件下，能够改善混凝效果。在相同的沉
图5 投加NaOH对浊度与pH的影响

后余浊条件下，投加PPC可以节矾15％左右，沉后水pH升高0.1－0.2左右。针对高藻水，AS与PPC联用的效果并不理想。试验表明，PPC氧化助凝在去除有机污染物和灭活藻类的同时，水的色度有所增加，经过一段时间的沉淀，色度有所下降，根据生产工艺特点，适量的投加PPC对出厂水的色度不会有太大的影响。
4、AS＋PAM助凝
聚丙烯酰胺（PAM）具有较好的助凝效果，PAM的最佳投加时间为混凝中速搅拌时投加，约为反应池的1/4－1/3范围[12]。试验采用阳离子型PAM，其投加量对浊度和pH的影响如图9所示。在AS投加量为60ppm的条件下，随着PAM量的增加，沉后水的pH没有受到影响，而沉后水浊度呈现出先降低后升高的趋势，本试验最佳的PAM投量为0.10mg/L。
图10表明，在相同的沉后水余浊条件下，采用PAM与AS联用可以节省混凝剂约20-30％，同时与不加PAM相比，pH值升高0.2-0.3。试验发现，投加适宜的PAM可以增加絮凝体的体积和密度，混凝过程形成较大颗粒沉淀速度较快，伴随絮凝体的增大和卷扫，水体中的部分藻颗粒随絮凝颗粒得以沉淀。
5、AS＋PACS助凝
藻类对AS的混凝效果产生了干扰，同时AS的消耗量较大，因此考虑采取AS+PACS联用处理含藻水。其中，AS为主混凝剂，PACS为助凝剂，其投加方式同PAM。根据试验得出，PACS的投加时间同PAM，有效的投加量为1.50ppm。
试验表明，两种絮凝剂联合应用可以节省主混凝剂约15％左右，沉后水的pH较单独使用AS而言，仅升高0.1左右，数据表明降浊能力有限。况且采取的试验原水中藻类含量有所降低，因此，该技术对高藻水的处理效能还有待进一步研究。
三、技术选择
考虑到各种技术的实际可操作性，选取三种单项技术进行比较。混凝条件如表1所示，混凝效果如图12所示。图11表明，以投加PAM强化混凝为最佳，其投加量为0.10mg/L，当其投加量为0.05mg/L时，其助凝效果不理想。因此，采取PAM强化AS混凝技术，在合适的投加范围内


可以取得较好的效果。另外，投加适量的碱（1％NaOH溶液0.5mL）调节混凝过程的pH也可以改善混凝效果，但是投量过大将导致沉后水的pH大幅度升高。
综上所述，通过处理效果的比较，并考虑其可操作性，可以得出，PAM强化混凝能够取得预期的处理效果，其次是加碱调整pH和PPC氧化助凝。
四、结论及建议
（1）采取高锰酸钾进行预氧化（0.6-2.0mg/L）可以有效的降低进厂水的藻含量，其去除率为84.3％，同时部分去除有机物，对耗氧量的去除率为23.1％；
（ 2 ） 以PACS替代AS作为主混凝剂，可以节省较少投量并提高沉后水pH， 但沉淀效果欠佳，高藻期内更换混凝剂的可操作性不强，可以考虑以PACS为长期的主混凝剂， 并深入研究期适应性， 采取PACS助凝，可以节省混凝15％左右，但降浊和调pH的效果不佳；
（ 3 ） 通过单项技术比较，PAM强化混凝、加碱调整pH和PPC氧化助凝三种方法均能不同程度地改善混凝条件，提高除污染效果，其中PAM强化混凝为最佳；
（4）高锰酸钾预氧化（取水头部）+PAM强化混凝（厂区）组合技术作为应急工艺具有操作简单，快速有效等特点，符合饮用水应急预案的基本条件，该组合技术可以作为太湖饮用水源突发性藻类污染的应急处理措施。