李繼震，李英，王志軍
(哈爾濱自來水集團(tuán)有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150010)

　　摘　要：水庫(kù)水因自然污染產(chǎn)生的嗅味、色度及水庫(kù)底層存在的鐵和錳，可在常規(guī)水處理工藝基礎(chǔ)上結(jié)合機(jī)械通風(fēng)曝氣和投加粉狀活性炭得到良好的處理效果，同時(shí)對(duì)除濁具有明顯的助凝作用。
　　關(guān)鍵詞：微污染源水；常規(guī)處理工藝；機(jī)械通風(fēng)曝氣；粉狀活性炭
　　中圖分類號(hào)：TU991.11
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)：1000-4602(2001)03-0054-03

1　源水水質(zhì)

　　綏芬河市第一凈水廠從天長(zhǎng)山水庫(kù)取水，水庫(kù)匯水面積內(nèi)基本上都是中俄邊境林區(qū)，沒有明顯的人為污染。
　　天長(zhǎng)山水庫(kù)的總庫(kù)容320×10⁴m³，20世紀(jì)80年代末建成初期的水質(zhì)較好，隨著時(shí)間的延伸，水庫(kù)水受到自然污染，水質(zhì)逐漸變壞，色度大、嗅味嚴(yán)重、鐵和錳超標(biāo)。其原因大致為：
　　①天長(zhǎng)山水庫(kù)建在沼澤地上，庫(kù)底有很厚的草炭層和植物根莖，進(jìn)入水庫(kù)的水也攜帶自然界的有機(jī)物質(zhì)，這些物質(zhì)在分解過程中產(chǎn)生了異常的嗅味、色度，也產(chǎn)生腐殖酸和H2S等物質(zhì)。
　　②微型藻類在水面和水底繁殖，釋放出的分泌物也產(chǎn)生異臭和異味，提高了水的色度。
　　③水庫(kù)水由于自然污染產(chǎn)生的嗅味、色度等隨水溫升高而加重，北方地區(qū)水庫(kù)水溫隨季節(jié)變化很大，在0～26 ℃之間。在高溫季節(jié)(7月—8月)，水的色度最高，嗅味最大，通過原有水處理工藝處理后的水燒開后，嗅味嚴(yán)重得無法飲用。
　　④另外，水庫(kù)水中含有鐵和錳，尤其水庫(kù)底層含量大。
　　天長(zhǎng)山水庫(kù)水質(zhì)見表1。

2　原有工藝的處理效果

　　水廠原有水處理工藝流程見圖1。

　　水廠規(guī)模為7 000m³/d，絮凝時(shí)間為20 min，斜管沉淀池上升流速為3.68 mm/s，濾速為8.41 m/h。
　　天長(zhǎng)山水庫(kù)水中有機(jī)物含量高，其中有腐殖酸、藻類等，在絮凝過程中膠體脫穩(wěn)困難，絮凝效果不好，因而沉淀池和濾池出水濁度偏高、色度大、嗅味嚴(yán)重，鐵和錳達(dá)不到飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
　　為了殺死水中藻類，氧化水中有機(jī)物，使水中膠體脫穩(wěn)而提高絮凝效果，原設(shè)計(jì)中采用預(yù)投氯氧化方法，水處理效果有所提高，濁度、色度都有所下降，但并不理想，出水中的濁度、色度、嗅味、鐵和錳均難以達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(預(yù)投氯達(dá)6～8 mg/L時(shí)水處理效果仍不理想)。由于源水中有機(jī)物含量高，預(yù)投氯量大，因此帶來一些副作用，如氯可氧化水中含氮物質(zhì)生成三氯化氮(NCl₃)，該物質(zhì)有特殊味道。通過色質(zhì)聯(lián)機(jī)檢測(cè)，處理后的水中出現(xiàn)若干鹵代化合物，其中三氯甲烷等均是強(qiáng)致癌物質(zhì)。
　　另外，原設(shè)計(jì)沉淀池和濾池的負(fù)荷偏大，這也是造成水處理效果不佳的原因之一。

3　改造工藝

3.1工藝流程
　　為了解決上述問題，綏芬河市自來水公司委托哈爾濱自來水集團(tuán)有限責(zé)任公司進(jìn)行工藝改造。通過試驗(yàn)研究，提出在原有常規(guī)水處理工藝基礎(chǔ)上增加機(jī)械通風(fēng)曝氣塔曝氣和投加粉狀活性炭，取消原預(yù)投氯工藝(見圖2)。

3.2水處理效果
　　通過三年多生產(chǎn)運(yùn)行，新工藝流程的水處理效果很理想(見表2)。

3.3機(jī)械通風(fēng)曝氣的處理效果
　　對(duì)于水中由溶解性氣體和揮發(fā)性物質(zhì)引起的異臭，可用曝氣方法去除。曝氣可將水中的H2S全部去除，對(duì)水中的藻類和有機(jī)污染物產(chǎn)生的異臭可去除大部分，曝氣還可去除部分產(chǎn)生異味的物質(zhì)。
　　為提高曝氣效果，選用了機(jī)械通風(fēng)曝氣塔［淋水強(qiáng)度為65m³/(m²·h)，曝氣強(qiáng)度為650m³/(m²·h)］。在7月—8月的高溫季節(jié)，原水嗅味為5級(jí)，曝氣后可達(dá)到1級(jí)；冬春兩季水溫低，水的嗅味為2～3級(jí)，曝氣后為零，故在低溫季節(jié)也可以采用機(jī)械通風(fēng)曝氣塔曝氣去除異臭和異味。在高溫季節(jié)，曝氣后再投加粉狀活性炭吸附，可進(jìn)一步去除殘留的嗅味，使之為零。
　　不啟動(dòng)機(jī)械通風(fēng)曝氣塔時(shí)，臭氣從絮凝池、沉淀池液面釋放到空氣中，室內(nèi)有惡臭氣；啟動(dòng)機(jī)械通風(fēng)曝氣塔后，曝氣塔排氣到室外，室內(nèi)再嗅不到臭氣。
　　通過機(jī)械通風(fēng)曝氣塔進(jìn)行強(qiáng)曝氣也可以降低水中的色度。
　　曝氣增加水中溶解氧，為在沉淀池和濾池中去除水中的鐵和錳提供了必要的氧化條件。
3.4粉狀活性炭的性能與作用
　　將粉狀活性炭在炭漿槽中制成炭漿，投加到源水中充分混合，在絮凝池和沉淀池中吸附水中產(chǎn)生色度、異味和曝氣后殘留的異臭物質(zhì)，粉狀活性炭顆粒與在絮凝池中生成的絮凝物結(jié)合在一起，在沉淀池中沉淀或在濾池中被截留，從而達(dá)到去除色度、異味和異臭的目的。
　　粉狀活性炭可季節(jié)性投加，在污染嚴(yán)重時(shí)投加，在污染較輕時(shí)可不投加。
　　粉狀活性炭的吸附具有選擇性，對(duì)某些有機(jī)污染物質(zhì)有良好的吸附作用，而對(duì)另一些物質(zhì)的吸附作用很弱。不同廠家、不同品種、不同原料和不同工藝條件下生產(chǎn)的活性炭，其吸附性能和吸附能力大小均不同，所以選擇何種活性炭應(yīng)以源水作吸附試驗(yàn)后確定。
　　評(píng)價(jià)粉狀活性炭的主要指標(biāo)有如下幾點(diǎn)：篩目一般為100～200目，碘值一般≮900 mg/g，亞甲基蘭值≮130 mg/g，比表面積為800～1 200m²/g，后三項(xiàng)指標(biāo)越大越好。
3.5除鐵和除錳
　　天長(zhǎng)山水庫(kù)水中含有鐵和錳，底層含量最高，故將底層取水改為中層取水，減小了進(jìn)水中鐵和錳的含量。
　　曝氣給水中充了氧，溶解氧可達(dá)到90%的飽和程度，為氧化水中的鐵和錳提供了氧化劑。實(shí)踐證明，曝氣后的水通過絮凝、沉淀，只能去除20%～30%的鐵，大部分鐵和錳都是在濾池中去除的。進(jìn)入濾池中的鐵和錳，大部分都是二價(jià)的，其氧化和去除都是在濾膜上完成的，濾膜是完成上述過程的接觸催化劑。
　　濾膜上鐵和錳氧化物的數(shù)量對(duì)接觸催化效率有著重要影響，所以投加粉狀活性炭降低了沉淀池出水濁度，使濾膜上濁度物質(zhì)的比例減少，鐵和錳的氧化物占據(jù)比例增多，從而提高了濾膜的接觸氧化效率，亦提高了水中二價(jià)鐵和二價(jià)錳的去除效果。投加粉狀活性炭也可以吸附水中部分二價(jià)錳，在沉淀池和濾池中去除。
3.6曝氣和粉狀活性炭的助凝作用
　　曝氣可直接去除源水中大部分揮發(fā)性物質(zhì)，其中有揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)和H2S等還原劑。另外，通過機(jī)械通風(fēng)曝氣后，水中溶解氧含量高，可氧化分解水中部分有機(jī)物，從而使水中膠體脫穩(wěn)，有助于混凝劑絮凝，提高沉淀池和濾池除濁效果。
　　粉狀活性炭的微粒具有很強(qiáng)的吸附能力，在混凝劑的絮凝過程中起到助凝劑的架橋作用，增強(qiáng)了絮凝效果。粉狀活性炭比重大，吸附在絮狀物上可增加絮狀物的密度和比重，增大絮狀物的沉淀速度，提高了沉淀池的除濁效果。
　　通過機(jī)械通風(fēng)曝氣和投加粉狀活性炭后，沉淀池出水濁度降低了1～3 NTU左右，尤其對(duì)于低溫低濁水和水庫(kù)水的絮狀物密度較小的水質(zhì)來講，其助凝作用尤為顯著。

4　結(jié)論

　　①水庫(kù)水因自然污染產(chǎn)生異臭、異味和高色度是一種十分普遍現(xiàn)象，而且隨溫度增加而越發(fā)嚴(yán)重。
　　②在常規(guī)水處理工藝基礎(chǔ)上，增加機(jī)械通風(fēng)曝氣和投加粉狀活性炭處理受自然污染的水庫(kù)水，其去除色度、異臭、異味、鐵和錳等的效果良好。
　　③粉狀活性炭對(duì)絮凝過程具有助凝作用，改造后的工藝可使沉淀池出水濁度降低1～3 NTU。

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　　收稿日期：2000-10-08