应对高藻水源水强化常规处理的生产实例

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2.4 对三卤甲烷的控制 三卤甲烷包含三氯甲烷、一氯二溴甲烷、二氯 一溴甲烷、三溴甲烷,该类化合物中各种化合物的 实测浓度与其各自限值的比值之和不超过 1。改用投 加高锰酸钾和粉末活性炭,在测定管网末梢水中余 氯≥ 0.05mg/L,满足规范要求时,三卤甲烷检出值 均在 1 以下,这与去除水中 CODMn 的研究报道是一 致的。
1.2 试验方法 该净水厂采用混凝 / 沉淀 / 过滤 / 消毒的常规处理。 在高锰酸钾与粉末活性炭联用的基础上模拟试验两种 工况,一种是在取水口投加高锰酸钾(2.5mg/L),加 矾前 2min 投加粉末活性炭(40mg/L),另一种在取 水口投加高锰酸钾(2.5mg/L)及粉末活性炭(20mg/L),
试验在六联搅拌器上进行,取一系列 1000 mL 原水放入玻璃烧杯中,分别模拟不同的投加点进行 试验,测定混凝沉淀后水中的藻类。原水水质指标 见表 1
表1 原水水质
指标 水温℃ pH
原水
24
7.6
色度
嗅味
浑浊度 NTU
藻类个 /L
15
3
37
7.6×107
测定藻类时取水样 1000mL 于锥形瓶中,加入 10-15mL 鲁哥氏碘液,加封于暗处静置 48h,吸取 上清液,余下 50mL,摇匀后移入容量瓶定容,取 0.1mL 液体于浮游藻类计数框,在 10×40 倍的显微 镜(OLYmpus,BX41 型)下计数。
试验用的高锰酸钾(PP)是由重庆嘉陵化学制 品有限公司生产,产品类别为生活饮用水化学处理 剂,高锰酸钾≥ 99.3% ;所选用的粉末活性炭 (PAC) 是由上海魅宝活性炭有限公司生产的木质碳,质量 指标为 200 目,碘吸附值为 907mg/g,亚甲兰脱色值 152 mg/g ;碱式氯化铝是由山东淄博正河净水剂有限 公司生产,为黄色树脂状固体,Al2O3 含量为 28%, 碱化度为 65%-85%。
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应对高藻水源水强化常规处理的生产实例
葛仁凯 郑全兴
(扬州自来水有限责任公司,江苏扬州 225009)
摘要:应对水源受到藻类突发性污染时,在取水中投加高锰酸钾及部分粉末活性炭,加矾前2min投加另 一种部分活性炭强化除藻,效果明显,生产应用这种应对藻类污染技术三年来除藻率高达96%以上,特别是 除臭效果更好,实际应用中可有效降低浊度,控制CODMn和三卤甲烷,去除微囊藻毒素。
3 结语: 当水源受到藻类突发性污染,出现大量水华 时,采用高锰酸钾和粉末活性炭联合投加的方法 可明显提高常规工艺的除藻效果。在取水口投加 2~4mg/L 的高锰酸钾、15~20mg/L 粉末活性炭,混 凝剂投加前 2min 投加 15~20mg/L 粉末活性炭,可 使除藻类高达 96% 以上,除臭效果明显,同时高 锰酸钾和粉末活性炭的投加可有效控制 CODMn 和三 卤甲烷的生成,降低滤后水和出厂水浊度,另外高 锰酸钾和粉末活性炭的联用能有效去除微囊藻毒素 (MC-LR),水质更加安全。
2010.07 < 0.0025 < 0.001 0.004 < 0.0003 0.38
2011.07 < 0.0022 < 0.0043 0.0153 < 0.0050 0.39
标准值 0.06
0.1
0.06
0.1
2.5 对微囊藻毒素的去除 [6] [7][8] 微囊藻毒素(MC-LR)是一种在蓝藻水华污 染中出现频率最高,产生量最大和造成危害最严 重的藻毒素种素。当藻类被氧化,藻类细胞死亡 破裂后,微囊藻毒素(MC-LR)进入水中成为细 胞外毒素,增大了水中微囊藻毒素浓度,绝大部 分藻毒素是水溶性,一般水处理工艺并不能去除 它们。高锰酸钾与活性炭联用在去除微囊藻毒素 方面具有互补性,高锰酸钾对微囊藻毒素具有一 定的氧化降解能力,氧化藻毒素侧链 ADDA 基因 的共轭双键,使之生成邻二醇类有机物,丧失毒 性。一般来讲,随着高锰酸钾剂量的增加,联用
净水厂粉末活性炭投加量为 15-20mg/L,投矾量为 15mg/L。本项技术运用效果明显。
2.1 对浊度的去除 每 年 7 月 份 原 水 浊 度 均 值 35NTU 左 右, 水 温大约 18℃,采用高锰酸钾预氧化与粉末活性 炭联用处理高藻水时,沉淀池出水、滤后水浊度 有所降低,一般为 0.80~2.20NTU,2009、2010、 2011 三年 7 月份滤后水浊度为 0.01~0.80NTU, 均 值 0.40NTU。这是因为高锰酸钾可以氧化藻类时, 还氧化破坏胶体颗粒表面的有机涂层,降低胶体 颗粒表面负电荷和双电层排斥作用 , 使水中胶体 颗粒易于脱稳 , 从而达到有利于去除有机物和浊 度的目的。并且高锰酸钾反应的中间产物二氧化 锰对胶体具有良好的吸附性能。粉末活性炭因其 巨大的比表面积 , 能吸附水中的有机物,强化混 凝过程。 2.2 对臭味的去除 [4] [5] 2006 年水源藻类大暴发,自来水异味受到居 民投诉,主要反应水中有土味、土霉味,2008 年 至今没有接受到一个类似的投诉电话,主要得益 于取水口投加高锰酸钾和粉末活性炭,在加矾前 2min 投加粉末活性炭,去除水中的臭味,分析认 为,臭味物质有土臭素(GeoSmin,GSM)甲基异醇- 2(2 - methylisoborneol,2-MIB),2- 甲氧基- 3 - 异 丙 基 吡 嗪(2 - methoxy-3-isopropylpyrazine, IPMP) 和 2 - 甲 氧 基 - 3 - 异 丁 基 吡 嗪(2 - methoxy-3isofropylpyrszine,IBMP)。 这 物 质 在 水 体中痕量存在即可引起人们感官上不适,水体中 的臭味物质大多是藻类和放线菌的二级代谢产物, 高锰酸钾预氧化有利于活性炭去除臭味物质,在 高锰酸钾的作用下,水中易被氧化的有机物在炭表 面上发生氧化聚合提高了活性炭的吸附量。另外, 高锰酸钾对其他有机物有很好的去除效果,李伟 光认为高锰酸钾和粉末活性炭的去除目标物并不 相同,高锰酸钾预氧化后出水带有青草味和鱼腥 味,而投加粉末活性炭后则主要为芳香味和腐败 味。而采用高锰酸钾与粉末活性炭联用则可去除 绝大部分臭味物质,这说明高锰酸钾氧化作用和 活性炭的吸附作用具有互补的效果,可以发挥协 同作用去除水中的致臭物质。 2.3 对 CODMn 的去除 CODMn 在饮用水处理中通常用于表征水中还原
关键词:高藻水源水 高锰酸钾 粉末活性炭 强化常规水处理
前言 扬州市万福廖家沟水源,是淮河的泄洪排江通 道。近年来,由于大量生活污水,工业废水、农 渔牧水的排入,使水体遭受不同程度的污染,导 致水体富营养化,引起藻类的过度繁殖,尤其是 梅雨来临前,气温升高,水位下降,河底淤泥上 浮,藻类繁殖达到高峰期,扬州某水厂取水口位 于万福闸下游 150 米,水源水质的恶化给供水带 来 很 大 影 响。 主 要 表 现 在 [1] :部 分 藻 类 细 胞 易 穿 透絮凝体,破坏絮凝过程,导致出水有藻类污染 物 ;藻类会堵塞滤池,缩短过滤周期,导致反冲 洗水量增加,反冲洗频率加大,实际净水量下降 ; 藻类和有机物还是氯消毒副产物的前体物,例如 在氯消毒过程中,会产生挥发性较强的三卤甲烷 (THMS),三卤甲烷对人体具有致癌性,使饮用水 安全性下降 ;藻类所分泌的物质会散发恶臭气味, 水处理中使用氯气消毒时,不仅无法去除臭味,而 且会产生新的致臭物质,还会增大氯耗 ;部分藻 类在代谢过程或死亡之后释放藻毒素,对生物体 造成毒性和危害,常规的水处理工艺对毒素中常 见的危害较大的肝毒素难于去除 ;穿透滤池进入 管网的藻类和营养物质作为微生物生长、繁殖的 基质,引起配水管网中的细菌再生长而造成二次 污染。应对上述问题,采用强化常规水处理工艺, 即高锰酸钾粉末活性炭联用强化常规处理高藻原 水,这种工艺已应用四年,不断调整投加点及投 加量,在实际生产应用中取得较好的控制效果。 1.生产试验 1.1 搅拌试验
城镇供水 NO.5 2012 31
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性 有 机 物 的 多 少, 藻 类 作 为 消 毒 副 产 物 的 生 成 前 质,在后氯化过程中可能与氯反应生产三卤甲烷、 卤 乙 酸 等 消 毒 副 产 物, 增 大 致 癌 风 险。 投 加 高 锰 酸钾和粉末活性炭在不同程度上改善沉淀池和滤池 对 CODMn 的去除效果,使出厂水的 CODMn 一般都在 1.3mg/L 左右。岳舜林研究认为当水厂出水的 CODMn 在 2mg/L 以下时,后续采用氯消毒所造成的负面影 响被控制在可接受的范围内。可见,投加高锰酸钾 和粉末活性炭提高出厂水水质,降低出厂水的致癌 风险。
表2 滤池出水三卤甲烷检出值
年份
三氯甲烷 (mg/L)
ຫໍສະໝຸດ Baidu
一氯二溴 二氯一溴
甲烷
甲烷
(mg/L) (mg/L)
三溴甲烷 (mg/L)
总和 (比值)
2009.07 < 0.0076 0.0034 0.0154 < 0.016 0.58
去除率越来越高,因为提高锰酸钾投加量可以保 证在粉末活性炭吸附过程中有足够氧化强度使微 囊藻毒素在粉末活性炭表面发现氧化聚合。同时, 粉末活性炭对微囊藻毒素的吸附速度较快,一般 30min 左右即可达到平衡,原因是微囊藻毒素分子 相 对 较 小, 可 通 过 粉 末 活 性 炭 的 孔 隙 到 达 其 相 应 的吸附点位。在取水口投加粉末活性炭,可保证 微囊藻毒素与粉末活性炭接触时间在 30min 以上, 对微囊藻毒素有很好的去除效果。委托国家城市 供水水质监测网无锡监测站对出厂水进行检测, 检 测 结 果显示 :微囊藻毒素 MC-LR < 0.0002mg/ L,远低于 0.001mg/L,满足《生活饮用水卫生标准》 GB5749-2006 的要求。
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加矾前 2min 投加粉末活性炭(20mg/L),比较藻类 及臭味的去除,两种去除率 95% ~ 99%,去除藻类 效果都比较接近,臭味的去除后一种方法更好一些。
1.3 结果分析 高锰酸钾可以氧化破坏包裹藻细胞体带负电荷 的胶状物质,降低藻细胞表面负电荷。且其本身 被还原成新生态水合二氧化锰具有强氧化性和吸 附性。 高锰酸钾与粉末活性炭联用除藻具有互补性 [2]。 高锰酸钾具有氧化性,在氧化有机物过程中有水合 二氧化锰生成,水合二氧化锰在纯水中生成速度较 慢,但还原性物质时生成速度加快。粉末活性炭具 有还原性,这种特性使部分高锰酸钾快速还原为水 合 二 氧 化 锰。 这 种 新 生 态 水 合 二 氧 化 锰 对 粒 径 为 1-3mm,又带有鞭毛、游动性很强的藻细胞个体具 有氧化破坏其游动性,吸附在粉末活性炭表面,获 得较好的混凝效果。同时,这种水合二氧化锰氧化 破坏藻细胞生长时产生的多糖类、果胶类、脂蛋白 类、聚酰胺酸类有机物等带负电荷的细胞外胶状物 质,剥离藻细胞外的有机物,让藻细胞与阳离子混 凝剂充分接触,电性中和,使藻细胞表面的 zeta 电 位可以达到 0,此时几乎所有的藻类都能被去除 [3]。 粉末活性炭因其巨大的比表面积和吸附能力,具有 去除水中藻细胞外有机物能力,同时粉末活性炭增 加了水中的粒子数量作为混凝剂的晶核,中和更多 藻细胞。同时粉末活性炭吸附在矾花上增加了矾花 的比重,加快了矾花的沉淀速度,可增大对藻类的 去除。 2.生产应用 应对藻类突发性污染时,在源水厂取水口投加 高锰酸钾和粉末活性炭,经过 1.5 小时左右到达净 水厂,这样能使氧化过程充分进行,投加方式为湿 式自动投加,即将高锰酸钾药剂配成一定浓度的溶 液,根据水质自动控制隔膜计量泵投加高锰酸钾。 在净水厂加矾前 2min 投加粉末活性炭,作为最后 一道屏障,防止高锰酸钾透过滤池进入清水池,可 最大限度地降低高锰酸钾的负面影响,同时避免因 粉末活性炭接触时间偏短而造成穿透滤层,投加方 式为湿式投加,即把活性炭倒入炭浆槽内搅拌成炭 浆,用矿渣浆泵投加,投加量可以用水泵变频调节、 流量仪显示。根据原水水质,取水口高锰酸钾投加 量 为 2-4mg/L, 粉 末 活 性 炭 投 加 量 为 15-20mg/L,
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