胡文容
(山東大學環境科學與工程學院，山東濟南250061)

　　摘　要：微絮凝直接過濾、O₃消毒工藝處理微污染水庫水的試驗結果表明：①微絮凝直接過濾工藝對水庫水濁度的去除效果好于傳統的混凝沉淀過濾工藝，處理后出水濁度≤1.0 NTU；②O³消毒能減少消毒投氯量和有效控制處理出水中的三氯甲烷、四氯化碳含量，確保三氯甲烷＜60 μg/L、四氯化碳＜3 μg/L，其最佳投加量為6.9g/m³；③該工藝的藥劑費用為0.082 元/m³，比傳統處理工藝增加0.061 元/m³，但可省去混凝沉淀工序的混凝反應池和沉淀池，降低了工程投資。
　　關鍵詞：微絮凝；直接過濾；O³消毒；微污染水庫水
　　中圖分類號：TU991.2
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1000-4602(2001)09-0006-04

Study on the Microflocculation-direct Filtration/Ozone Pre-disinfection Process for Treatment of Micro-polluted Reservoir WaterHU Wen-rong
(School of Environmental Science and Engineering,Shandong University,Jinan 250061,China)

　　Abstract：The test was carried out on the use of microflocculation-direct filtration/ozonepre-disinfection process for treatment of micro-polluted reservoir water.The results show that:(1) the microflocculation-direct filtration process has higher efficiency than the conventional coagulation sedimentation process in removing the turbidity of reservoir water,with the turbidity in treated water ≤1.0 NTU.(2) the ozone pre-disinfection can reduce the chlorine dosage and is found to be effective in controlling the residual levels of CHCl3 and CCl4 in the treated water,so as to keep the concentration of CHCl3 and CCl4 below 60 μg/L and 3 μg/L respectively.The optimal dosage of ozone is 6.9 g/m3.(3) the chemical cost of the process is 0.082 yuan/m3,which is 0.061 yuan/m3 more than that of conventional treatment process.However,the coagulation and sedimentation basin may be omitted,and thus reducing the project investment.
　　Keywords：microflocculation;direct filtration;O3 pre-disinfection;micro-pollution reservoir water

　　T市城市生活飲用水源為一山澗水庫水，由于長期自然沉降，濁度很低，1995年—1997年的平均濁度在10 NTU左右，尤其是每年10月份至次年3月份期間，濁度＜5.0 NTU。近些年來，由于旅游業發展和水庫養魚大量增加，造成水庫水受到一定程度的污染。當光照充足時，藻類大量繁殖，每年4月—9月間，藻類個數高達(5.0～7.0)×10⁷ 個/mL。為了保證該市水廠傳統混凝、沉淀、過濾凈水工藝的正常運行，需要在源頭投氯殺藻，結果造成大量鹵代烴生成。
　　研究發現［1］，在低濁源水處理中，采用微絮凝直接過濾工藝可取得良好的效果。O₃作為一種強氧化劑，用作消毒劑進行消毒可降低投氯量，減少出廠水中鹵代烴含量。現將微絮凝直接過濾、O₃消毒工藝處理4月—9月間高藻期水庫水的試驗結果總結于后。

1　試驗方法與材料

1.1　分析測試方法
　　分析測試方法如表1所示。

　表1　分析測試方法 測試指標 分析方法 O₃濃度 碘量法 CODMn 高錳酸鹽指數法 UV₂₅₄ 紫外分光光度法 NH₃-N 納氏試劑光度法 三氯甲烷 頂空氣相色譜法 四氯化碳 頂空氣相色譜法 細菌總數 瓊脂培養計數法 總大腸菌群 多管發酵法

1.2　工藝流程
　　根據水庫水濁度低的特征，采用以微絮凝直接過濾和O₃消毒為核心的處理工藝，其流程如圖1所示。

1.3　設備及工藝參數
　　濾池：為了減少將來工程改造量和使試驗結果具有可比性，采用石英砂濾池，除了濾池直徑縮小為185 mm外，其他操作參數與該廠現有的濾池一樣，即內填700 mm厚的粒徑d＝0.5～1.2 mm石英砂顆粒濾料，濾速為8 m/h，過濾周期為12 h，反沖期歷時3.0 min，濾料的膨脹率為45%。混凝劑為PAC，該廠原工藝投加4.31 mg/L，微絮凝直接過濾、O₃消毒試驗工藝投加1.01 mg/L。O₃接觸塔：內徑d＝100 mm，H＝900 mm，利用氧氣產生O₃。

2　試驗結果與討論

2.1　微絮凝直接過濾工藝
　　對照試驗結果表明，在進水水質完全相同條件下，微絮凝直接過濾工藝出水平均濁度為0.59 NTU，該廠傳統工藝出水平均濁度為0.68 NTU，說明微絮凝直接過濾工藝具有強化接觸凝聚效果，提高了過濾截污能力。此外，在半年連續試驗中，出水濁度超過1.0 NTU的概率＜10%，而且大部分數值≤1.2 NTU，只是在過濾剛開始運行的第一天，出水濁度達1.5 NTU，說明微絮凝直接過濾工藝的運行穩定、可靠。
　　微絮凝直接過濾工藝對CODMn、UV₂₅₄、氨氮等的去除效果與該廠傳統處理工藝基本相同，原因是兩者的功效主要是去除水中的懸浮物和膠體，對可溶性有機物等污染物的去除效果較差，對NH₃-N、CODMn等污染指標的去除實際上是通過去除源水中的濁度來實現的。
2.2　O³消毒的最佳投加量
　　在進水流量恒定為220 L/h的條件下，當臭氧氣體流量為2.0 L/min時，不同O₃濃度所對應的消毒效果如表2所示。

表2　O³濃度與殺菌效果 O₃濃度(mg/L) 9.90 12.72 15.27 21.64 細菌(個/mL) 18 2 無 無 大腸桿菌(個/L) 無 無 無 無 注：O₃氣體流量為2.0 L/min，進水流量為220 L/h，接觸塔高90 cm。

　　結果表明，當O₃濃度為12.72 mg/L時，濾后水中細菌為2個/mL，而大腸桿菌全部被殺滅；當O₃濃度提高到15.27 mg/L時，濾后水中的細菌和大腸桿菌全部被殺滅；當O₃濃度減少到9.90 mg/L時，濾后水中大腸桿菌全部被殺滅，但殘留細菌數增加到18 個/mL。考慮到O₃殺菌的有效濃度和經濟性，選擇O₃濃度為12.72 mg/L作為殺菌有效濃度比較合理，按此換算可得濾后水殺菌消毒需要投加的臭氧量為6.9g/m³。
　　為驗證這個數據的可靠性，分別采用不同濾后水進行了多次重復試驗。取樣分析表明，大腸桿菌全部被殺滅，消毒后出水均殘留活細菌，其個數最高不超過10個/mL。由此可見，濾后水投加6.9g/m³的O₃，可將細菌控制在10個/mL以內，大腸桿菌則全部被殺滅。由于O₃半衰期較短，為實現出廠水無菌和保證管網末梢細菌指標達到生活飲用水規定標準，需要再投加少量的Cl₂以抑制細菌的再度繁殖。研究發現^［2］，當水中無細菌、有機物和還原性物質時，加氯量等于余氯量。由于試驗濾池出水已經O₃殺菌消毒，水中幾乎沒有細菌、有機物和還原性物質等消耗氯的物質，因此加氯量等于余氯。按我國生活飲用水標準，出廠游離性余氯在接觸30 min后不應低于 0.3 mg/L，所以經O₃消毒后需要投加0.3 mg/L的Cl₂以抑制細菌的再度繁殖。
2.3　出水鹵代烴含量
　　據研究［3］，鹵代烴具有致癌作用或可疑致癌作用，因此飲用水中鹵代烴含量成為人們關注的一個問題。我國《生活飲用水衛生標準》(GB 5749—85)對三氯甲烷和四氯化碳含量作了明確規定，其中三氯甲烷含量＜60 μg/L，四氯化碳含量＜3 μg/L。所以，研究經微絮凝直接過濾、O₃消毒工藝處理后的出水中鹵代烴含量，具有十分突出的社會效益(見圖2、3)。

　　　　

　　從圖2、圖3可以看出，源水經微絮凝直接過濾、O₃消毒和投氯消毒后，水中CHCl₃含量由源水的8.5 μg/L下降為8.0 μg/L。源頭投氯殺菌后，出水三氯甲烷含量略有上升，由8.0 μg/L上升為9.0 μg/L，增加了1.0 μg/L，但遠低于GB 5749—85規定三氯甲烷含量不超過60 μg/L的要求。圖3的四氯化碳含量也低于GB 5749—85規定的3 μg/L。由此可見，微絮凝直接過濾、O₃消毒處理工藝，基本上能控制消毒副產物鹵代烴的生成，確保出水鹵代烴含量低于GB 5749—85規定的標準值。而傳統處理工藝出水的鹵代烴含量較高，CCl₄含量為3.5 μg/L，超過GB 5749—85規定的3 μg/L的標準。

3　經濟分析

　　據T市水廠統計，試驗時該廠處理工藝投加PAC混凝劑4.31 mg/L，投氯量為3.59g/m³。按當時該廠PAC混凝劑進價2 300 元/t、氯的進價3 000 元/t計算，則藥劑費為0.021 元/m³。
　　據報道［4］，我國生產O₃的費用約為11.4元/kg［電費按0.60 元/(kW·h)計算］，而試驗的殺菌消毒O₃最佳投加量為6.90g/m³，則O3消毒費用為0.079 元/m³。此外，為了控制細菌再度繁殖，需再投加0.3 mg/L氯，其費用為0.000 9 元/m³，則實際消毒費用為0.079 9 元/m³；投加1.01 mg/L的PAC混凝劑需0.002元，則微絮凝直接過濾、O₃消毒工藝的費用為0.082元/m³。因此，微絮凝直接過濾、O₃消毒工藝的藥劑費比傳統處理工藝增加了0.061 元/m³ 。

4 結論

①微絮凝直接過濾工藝處理T市水庫水，能滿足出水濁度≤1.0 NTU的要求。
　　②微絮凝直接過濾、O₃消毒處理工藝可減少消毒投氯量，能有效控制出廠水中CHCl₃和CCl₄含量，使出廠水中CHCl₃和CCl₄含量遠低于GB 5749—85標準值，保障了人們飲水安全，解決了常規處理工藝出廠水中鹵代烴含量超標的問題，具有突出的社會效益。
　　③微絮凝直接過濾、O₃消毒工藝的處理成本為0.082 元/m³，比傳統工藝增加了0.061 元/m³，但可省去混凝沉淀工序，減少了工程總投資。

參考文獻：

　　［1］李科，欒兆坤.微絮凝直接過濾中應用聚合鋁處理低濁低色水研究［J］.中國給水排水，1998，14(6)：1-4.
　　［2］范瑾初，嚴熙世.給水處理［M］.北京：中國建筑工業出版社(第3版)，1995.
　　［3］Joon Wun Kang,Hoon Soo Park.Effect of ozonation for treatment of micropollutants present in drinking water source［J］.Wat Sci Tech,1997,36(12):299-307.
　　［4］張自杰.環境工程手冊(水污染防治卷)［M］.北京：高等教育出版社，1996.

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　　作者簡介：胡文容(1964-)，男，福建莆田人，山東大學教授，環境工程博士后，研究方向為水處理。
　　電　　話：(0531)2955081×2983
　　收稿日期：2001-04-12