0774.强化常规水处理工艺

强化常规水处理工艺

近些年来，随着水源污染严重、水质不断恶化和饮用水质标准不断提高，人们开始研究一些新技术强化常规处理工艺或发展饮用水深度处理技术。目前应用较多给水深度处理工艺有活性炭吸附、臭氧氧化、臭氧和活性炭联用、臭氧高级氧化技术、生物活性炭、膜过滤技术等。在此笔者结合大量的实验研究，仅对强化常规给水处理工艺(包括强化混凝、强化沉淀与气浮和强化过滤)、化学预氧化(预臭氧化)等发展情况作以简要论述。

【强化混凝技术】

常规给水处理工艺中对有机物去除起主要作用的是混凝工艺，其去除有机物的机理主要分三个方面：带正电的金属离子和带负电的有机物胶体发生电中和而脱稳凝聚;二是金属离子与溶解性有机物分子形成不溶性复合物而沉淀;三是有机物在絮体表面的物理化学吸附。影响混凝效果的因素很多：混凝剂的种类、混凝剂的投加量、原水水质、混凝pH值、碱度、混凝搅拌程度以及混凝剂与助凝剂的投加顺序等。强化混凝就是通过采取一定措施，确定混凝的最佳条件，发挥混凝的最佳效果，尽可能地去除能被混凝阶段能够去除的成分，特别是有机成分。

由于近年水源受有机物污染严重，高浓度的有机物对水中胶体产生很强的保护作用，致使常规混凝效果变差，因此为提高常规混凝效果，在保证浊度去除率的同时提高水中有机物的去除率，强化混凝处理无疑是一个首选之法。Joseph等人认为强化混凝是去除水中天然有机物比较经济、实用的一种处理工艺;美国工作者普遍认为，强化混凝是达到"饮用水消毒/消毒副产物(D/DBP)标准"第一阶段要求和控制饮用水中天然有机物(NOM)的最佳方法之一;我们的实验结果也表明，某些强化混凝技术能有效地去除天然水中的有机物和藻类，并可降低水中剩余铝的浓度。

强化混凝技术首先要根据水质情况筛选优化确定混凝剂的种类和投量。目前水厂使用的混凝剂大致有三种：铝盐Al(Ⅲ)、铁盐Fe(Ⅲ)以及人工合成的有机阳离子聚合混凝剂，一般铝盐和铁盐的混凝效果要优于人工合成的混凝剂，原因是这

两种混凝剂可以按上述的混凝机理与NOM作用，而人工合成的有机阳离子聚合混凝剂只能通过电性中和与NOM反应，将其去除，对于铁盐和铝盐而言，前者的混凝效果优于后者。尽管各种混凝剂的混凝效果不同，但对于确定的水质，在原水pH值一定的条件下都会存在一个最佳投量，因此应根据具体水质情况优选混凝剂，并利用混凝剂投加量与利用效率之间存在的关系确定最佳投量。投加一定量的助凝剂会强化混凝剂的混凝效果，黄晓东等人在使用PAC混凝同时在水中投加高分子助凝剂，结果表明有机物去除率提高了约10%，藻类去除率也提高了10%～15%。原水pH值也是影响混凝效果的一个重要因素，通常较低的pH值有利于强化混凝对NOM的去除，Robert等人的研究证明，随着pH值的下降强化混凝对NOM 的去除率明显升高，Gil等人的研究表明调节水源水的pH值，达到相同的混凝效果可以使混凝剂投量减少50%以上。但并不是pH值越低越好，通常最佳的pH 值范围为5.5～6.5。此外，在考虑诸多影响因素的同时，制备化学复合药剂强化混凝处理也是一个新的研究方向，我们利用高锰酸盐复合药剂与强化混凝处理相结合，明显地去除了地表水中的NOM和藻类物质，并降低了处理水的浊度。

【强化沉淀与气浮技术】

沉淀和气浮作为两种传统的水处理工艺，在给水和污水处理领域一直备受关注。从最早使用的自然沉淀，到混凝沉淀，以至今天的平流沉淀池、斜板沉淀池，沉淀作为一种水处理形式不断发展完善。由于近年来水源水质的严重恶化，传统的沉淀处理很难达到理想的出水水质要求，因此各种强化沉淀的措施相继出现：优化斜板间距、优化沉淀区流态、优化排泥，采用斜管代替斜板的斜管沉淀、拦截式沉淀等，即便这样对于某些特殊原水，如低温低浊、高藻水，强化沉淀也难以获得良好的处理效果。

气浮与沉淀是两个相反过程，因此气浮工艺对低温低浊、高藻类水质原水具有良好的处理效果。目前对于气浮也存在许多强化措施，如：优化气浮的接触区和分离区、优化进水和出水、优化个区流态等，此外发展气浮与预氧化结合技术、实现高速气浮与多功能气浮，能够更好地强化气浮处理。但气浮工艺对于高浊度水或水质变化较大的水效果不理想。

沉淀-气浮固液分离工艺就是针对沉淀和气浮两种处理工艺各自存在的弊端，而提出的一种新工艺，以沉淀为主、气浮为辅，发挥了沉淀和气浮各自的优点，工艺的适应性较强，已在国内许多水厂中得以应用，但目前对其机理和设计思想的探讨研究尚没有深入的研究报道。由于沉淀和气浮各自的运行机理截然不同，实践表明，这种工艺也存在很多问题，如：运行过程中的"跑矾花"现象，配水不均，排泥效果差以及工艺构造不合理等等，因此必须对其机理进行深入的分析研究，以达到最佳的处理效果。

我们针对低温低浊、高藻、高色水以及雨季时受地表径流影响出现的突然高浊或持续高浊现象的原水水质问题，对原有的沉淀-气浮处理工艺及其机理进行了系统深入的研究，建立一种新型的气浮-沉淀固液分离处理工艺，来解决原有工艺存在的问题，并获得良好的处理效果。通过与实际工艺系统长期的对比实验研究得出，对于相同或相近的水质原水，新型气浮-沉淀固液分离工艺模型对浊度的平均去除率可提高10～20%;即使对于低温低浊水质原水，实际工艺系统经常出现浊度高于原水的情况下，试验模型也可保证70～80%的浊度去除率;而且对水中有机物的去除率也达到了60～80%，可见新型气浮l沉淀固液分离工艺处理效果要明显优于原有沉淀f气浮工艺系统。

【强化过滤技术】

混凝和过滤是常规给水处理工艺去除原水中有机污染物的两个主要工序。通常混凝沉淀后水的水质与未经处理的原水水质大不相同，混凝沉淀过程去除了大部分的水中天然有机物，与此同时提高了水中溶解性有机物的含量，并使水中残留有少量的混凝剂，出现剩余铝浓度超标问题，可以说过滤是常规净水系统中控制出水水质的关键工序。目前多数水厂采用廉价的石英砂作为滤料对水进行过滤处理，由于石英砂的净水机理主要是采用机械截留作用，对水中的悬浮物具有比较好的去除效果，而对溶解性污染物，如重金属离子、溶解性有机物等几乎没有去除作用，因此为了改善滤池处理效果，确保供水水质，必须对滤池系统进行强化改进。