葛 旭， 陸坤明
（深圳市自來(lái)水〈集團(tuán)〉有限公司，廣東深圳 518031） 摘 要：研究了由生物預(yù)處理、預(yù)臭氧化、常規(guī)處理和深度處理組成的八種工藝流程對(duì)深圳水庫(kù)微污染源水的處理情況。試驗(yàn)結(jié)果表明，各工藝流程出水水質(zhì)皆達(dá)到了國(guó)家建設(shè)部頒布的《城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃》中規(guī)定的一類水司88項(xiàng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的合格率。通過(guò)對(duì)各流程出水水質(zhì)的全面對(duì)比分析和研究表明，在各種工藝流程中，生物預(yù)處理+常規(guī)處理+臭氧生物活性炭工藝的出水水質(zhì)最優(yōu)。
關(guān)鍵詞：給水處理；微污染源水；生物預(yù)處理；深度處理
中圖分類號(hào)：TU991.2
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1000-4602(2000)09-0001-04
Integration Processes for Treatment of Micro-Polluted Source Water
GE Xu， LU Kun?ming，
(Shenzhen Water Supply Co.Ltd.,Shenzhen 518031,China)
Abstract：Eight kinds of different water treatment processes which consist of biological pretreat-ment, pre-ozonization, conventional, treatment and advanced treatment were studied for treatment of micro-polluted source water from the Shenzhen Reservoir.The results showed that the effluent from all processes could meet the water quality requirement in Technical Progress Development Plan for Urba Water Supply Industry in 2000 issued by the Ministry of Construction.Through comprehensive analys-is of all processes,the treated water quality from biological pretreatment-conventional treatment-ozo-nization-biological activated carbon was thebest.
Keywords:water treatment; micro polluted source water; biological pretreatment; advanced treatment 根據(jù)監(jiān)測(cè)資料，深圳水庫(kù)的水質(zhì)污染趨勢(shì)不斷加重，總氮、總磷、氨氮、亞硝酸鹽氮、生化需氧量和錳等指標(biāo)經(jīng)常超標(biāo)，藻類含量高達(dá)107個(gè)/L，原水水質(zhì)呈現(xiàn)明顯的微污染特征。由于深圳水司各水廠均采用常規(guī)處理工藝，缺乏對(duì)微污染源水的處理能力，因此各水廠出水中的氨氮、亞硝酸鹽氮、錳和礦物油濃度等時(shí)有超標(biāo)。原水富營(yíng)養(yǎng)化所帶來(lái)的高藻含量，一方面使水廠濾池堵塞，過(guò)濾周期縮短，沖洗水量增加；另一方面為控制藻類而采用過(guò)高的前加氯使水中產(chǎn)生很多致突變物質(zhì)，出廠水的Ames試驗(yàn)陽(yáng)性增強(qiáng)。
為解決原水水質(zhì)下降和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高的矛盾，從1997年開(kāi)始研究組合工藝流程對(duì)微污 染源水的處理特點(diǎn)和88項(xiàng)指標(biāo)的達(dá)標(biāo)率以及Ames試驗(yàn)結(jié)果，希望找到適合于深圳微污染源水水質(zhì)特點(diǎn)的一整套處理工藝集成和優(yōu)化技術(shù)，為深圳市各水廠的工藝改造和今后的新建水廠提供最佳的工藝選擇和設(shè)計(jì)依據(jù)。 1 試驗(yàn)情況介紹 1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與水源
試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在深圳H水廠，規(guī)模為生產(chǎn)性中試。試驗(yàn)采用的水源主要為深圳水庫(kù)水，也包括西麗水庫(kù)和鐵崗水庫(kù)水源。試驗(yàn)期間深圳水庫(kù)水共使用330d,西麗水庫(kù)水110d,鐵崗水庫(kù)水65d。水質(zhì)分析分為常規(guī)分析項(xiàng)目和全分析項(xiàng)目，全分析項(xiàng)目按照國(guó)家建設(shè)部規(guī)劃的一類水司88項(xiàng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)加上藻類和Ames試驗(yàn)共90項(xiàng)；常規(guī)分析項(xiàng)目包括：水溫、pH、色度、濁度、嗅閾值、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、亞硝酸鹽氮、錳和藻類等指標(biāo)。
1.2 各種工藝組合流程
1.3 試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)介
?、兕A(yù)處理主要包括生物預(yù)處理和臭氧預(yù)處理兩部分，其中生物預(yù)處理共有三種池型：生物接觸氧化池I型、生物接觸氧化池Ⅱ型和生物陶粒濾池（簡(jiǎn)稱Ⅲ型），各生物預(yù)處理池的主要設(shè)計(jì)參數(shù)詳見(jiàn)表1。 表1 三種生物預(yù)處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)參數(shù)| 項(xiàng)目 | 生物預(yù)處理Ⅰ型 | 生物預(yù)處理Ⅱ型 | 生物預(yù)處理Ⅲ型 | | 設(shè)計(jì)流量（m3/h) | 5.0 | 3.3 | 3.0 | | 水力負(fù)荷[m3/(m3.h)] | 1.0 | 1.0 | | | 空床濾速（m/h） | | | 3.96 | | 分隔級(jí)數(shù) | 2 | 3 | 1 | | 氣水比 | 1:1 | 1:1 | 1:1 | | 水力停留時(shí)間（h） | 1 | 1 | 1 | | 水深（m） | 4.55 | 5.40 | 4.10 | | 填料類型 | YDT彈性填料 | YDT彈性填料 | 生物陶粒 | | 曝氣方式 | 2個(gè)KBB-215微孔曝氣器，
后改為4個(gè)KBB-150 | DN15穿孔管曝氣，
孔徑φ4，后改為φ2 | DN15穿孔管曝氣，
孔徑φ1 | | 池體平面尺寸（m） | 2（0.8×0.8) | 3（0.48×0.48) | （0.87×0.87) | 預(yù)臭氧系統(tǒng)由臭氧接觸池和臭氧發(fā)生器組成，臭氧接觸池為內(nèi)徑300mm的不銹鋼圓柱，有效水深為5.7m，逆向接觸式。臭氧發(fā)生器采用OZONIA公司的LN103型臭氧發(fā)生器，以純氧為氣源，臭氧發(fā)生量為2～5mg/h。
?、?常規(guī)處理由混合、絮凝、沉淀、砂濾池組成，設(shè)計(jì)水量為3.0m3/h，混合時(shí)間為6s，反應(yīng)時(shí)間為23mφφin；沉淀池為斜管沉淀池，上升流速為1.39mm/s；砂濾池濾速為6.49m/h，濾料為石英砂均質(zhì)濾料，粒徑為0.8～1.0mm，反沖洗方式為水沖，沖洗強(qiáng)度為21L/(m2·s)。
?、?深度處理由活性炭(GAC)濾池和臭氧—生物活性炭(O3—BAC)濾池組成，兩濾池的處理水量均為1.45～1.50m3/h，濾速均為9.66～9.99m/h；O3—BAC濾池的臭氧接觸時(shí)間為9～11min。 2 試驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1 八種組合工藝流程的對(duì)比
表2 為八種工藝流程的常規(guī)分析項(xiàng)目試驗(yàn)結(jié)果情況。 表2 八種工藝流程的處理效果匯總| 工藝類別 | 濁度
（NTU） | 氨氮
（mg/L) | 亞硝酸鹽氮
（mg/L） | CODMn
（mg/L) | TON嗅閾值 | 錳
（mg/L) | 色度
（倍） | 藻類
（萬(wàn)個(gè)/L） | | 常規(guī)處理工藝 | 0.35
(98%) | 1.97
(7.5%) | 0.337
(28.8%) | 1.97
(14.4%) | 11.0
(51.1%) | 0.07
(74.1%) | 9
(68.2%) | 58
(94.9%) | | 生物處理+常規(guī)處理 | 0.38
(94.6%) | 0.07
(94.2%) | 0.01
(95.8%) | 1.65
(42.7%) | 6.0
(71.4%) | 0.06
(87.2%) | 7
(76%) | 14
(97.5%) | | 生物處理+常規(guī)+GAC | 0.36
(97.8%) | 0.05
(95.7%) | ＜0.001
(＞99.7%) | 1.02
(65.1%) | 2
(91.4%) | ＜0.05
(＞87%) | ＜5
(＞83%) | ＜5
(＞98.1%) | | 常規(guī)處理+GAC | 0.31
(98.3%) | 1.98
(7%) | 0.19
(59.8%) | 0.65
(80.3%) | 1.6
(92.9%) | 0.06
(77.8%) | ＜5
(＞89%) | 5
(98.4%) | | 預(yù)臭氧化+常規(guī)處理 | 0.21
(94.9%) | 0.33
(84.0%) | 0.304
(-84.0%) | 2.36
(34.6%) | 5.9
(68.6%) | ＜0.05
(＞77%) | 5.5
(82.3%) | 7
(98.7%) | | 常規(guī)處理+O3-BAC | 0.47
(89.5%) | 0.30
(84.5%) | 0.009
(80.6%) | 1.21
(58.2%) | 0.86
(96.1%) | ＜0.04
(＞85%) | ＜5
(＞84%) | 37
(96.7%) | | 生物處理+常規(guī)+O3-BAC | 0.35
(97.9%) | 0.06
(94.9%) | ＜0.001
(＞99.7%) | 0.73
(75.0%) | 0
(100%) | ＜0.05
(＞95%) | ＜5
(＞90%) | 14
(98.8%) | | 強(qiáng)化常規(guī)處理 | 1 | 0.33
(96%) | 1.11
(14%) | 0.100
(35.9%) | 1.91
(31.3%) | 16
(55.6%) | ＜0.10(＞75%) | ＜9
(＞96%) | 4
(99.3%) | | 2 | 0.34
(93%) | 1.99
(7%) | 0.203 | 1.83
(47.6%) | 5
(66.7%) | ＜0.05(＞95%) | ＜5
(＞95%) | 4
(98.8%) | | 3 | 0.42
(97%) | 0.04
(37.1%) | 0.029
(23.7%) | 1.46
(43.2%) | | ＜0.05(＞96%) | ＜5
(＞96%) | 96
(96.2%) | | 注：（1）表中括號(hào)內(nèi)的數(shù)值為去除率；（2）在強(qiáng)化常規(guī)處理流程中，方式1為降低水力負(fù)荷的25%，方式2為投加粉末活性炭，投加量為20mg/L，方式3為投加高錳酸鉀氧化劑，投加量為0.5-0.7mg/L；（3）試驗(yàn)期間的原水水質(zhì)為：PH=6.3-7.5，水溫=13-31℃，濁度=2.85-51NTU,氨氮=0.05-4.03mg/L，亞硝酸鹽氮=0.01-0.95mg/L，高錳酸鹽指數(shù)=1.85-6.05mg/L，錳=0.06-0.94mg/L，色度=13-80倍。嗅閾值=10-80mg/L，藻類=（95-3800）×104個(gè)/L。 | 經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，我們不難得出以下結(jié)論：
?、?從各工藝流程的出水濁度看，出水平均值都＜0.5NTU，整體去除率大都＞90%，出水濁度總體相差不大。這說(shuō)明對(duì)于深圳水庫(kù)低濁度原水，在常規(guī)處理工藝基礎(chǔ)上無(wú)論是增加生物預(yù)處理、預(yù)氧化、深度處理還是采用強(qiáng)化常規(guī)處理等措施，對(duì)降低出廠水的濁度影響不大，濁度的去除主要還是靠常規(guī)工藝部分。
?、?從氨氮和亞硝酸鹽氮的去除情況看，含有生物預(yù)處理工藝的流程去除效果明顯。由于常規(guī)+O3—BAC工藝也有一定的生物作用，故氨氮和亞硝酸鹽氮的去除效果亦較好，但仍低于含有生物預(yù)處理工藝流程約10%，這說(shuō)明對(duì)于去除氨氮和亞硝酸鹽氮必須依靠生物的作用。值得注意的是，采用預(yù)臭氧工藝，對(duì)氨氮有一定的去除率，但出水亞硝酸鹽氮去除率為負(fù)，說(shuō)明增加預(yù)臭氧化使硝化反應(yīng)的第二步進(jìn)行得不徹底，造成出水亞硝酸鹽氮大幅度增加。
?、?對(duì)于有機(jī)物的去除，試驗(yàn)結(jié)果表明，含有深度處理的工藝流程出水效果要明顯優(yōu)于其他工藝流程，效果最明顯的是常規(guī)+GAC和生物處理+常規(guī)+O3—BAC流程，分別高達(dá)80%和75%。試驗(yàn)結(jié)果還表明，投加粉末活性炭和氧化劑以及降低水力負(fù)荷，都會(huì)提高有機(jī)物的去除率。
④ 對(duì)于嗅閾值、色度和錳，總體去除效果都比較好。通過(guò)分析嗅閾值的去除效果表明，含有GAC和BAC的工藝流程要明顯高于含有生物預(yù)處理和預(yù)氧化工藝的流程。而對(duì)于色度去除來(lái)說(shuō)，深度處理、生物預(yù)處理、預(yù)氧化工藝的流程，其去除效果都比較好。各種工藝錳的去除率也比較好，大部分都在檢出限以下。
?、?幾種工藝流程對(duì)于藻類的去除都在90%以上，但是常規(guī)工藝去除藻類以犧牲砂濾池的過(guò)濾周期來(lái)實(shí)現(xiàn)。采用各種預(yù)處理或深度處理都會(huì)提高藻類的去除率，從而降低砂濾池的負(fù)擔(dān)，改善濾池的過(guò)濾周期。
表3為各工藝流程88項(xiàng)指標(biāo)的總體達(dá)標(biāo)情況。
通過(guò)比較各流程的總體達(dá)標(biāo)情況可以看出，生物處理+常規(guī)+臭氧—BAC的總體出水效果最好 ；
其次是生物處理+常規(guī)處理工藝、常規(guī)+臭氧—BAC工藝和生物處理+常規(guī)+GAC工藝，分別只有一項(xiàng)不合格。含有生物預(yù)處理工藝流程的優(yōu)勢(shì)是去除氨氮和亞硝酸鹽氮，而含有深度處理工藝流程的優(yōu)勢(shì)是去除有機(jī)物和嗅閾值。對(duì)各個(gè)工藝流程的全面衡量與評(píng)價(jià)后可以認(rèn)為，八種工藝流程都可以滿足《供水規(guī)劃》中一類水司所要求的水質(zhì)合格達(dá)標(biāo)率。 表3 各工藝流程的出水達(dá)標(biāo)情況| 流程 | 超標(biāo)數(shù)量 | 超標(biāo)項(xiàng)目 | | 常規(guī)處理工藝 | 3-5 | 氨氮、亞硝酸鹽氮、有機(jī)氯（總量）、苯并（α）芘、萘 | | 生物處理+常規(guī)處理工藝 | 1 | 有機(jī)氯（總量） | | 生物處理+常規(guī)+GAC工藝 | 1 | 萘（偶爾） | | 常規(guī)處理+GAC工藝 | 1-3 | 氨氮、亞硝酸鹽氮、有機(jī)氯（總量） | | 預(yù)臭氧+常規(guī)處理工藝 | 3-4 | 氨氮、亞硝酸鹽氮、有機(jī)氯（總量）、苯并（α）芘 | | 常規(guī)+臭氧-BAC工藝 | 1 | 萘 | | 生物處理+常規(guī)+臭氧-BAC | 0 | | | 強(qiáng)化常規(guī)處理工藝 | 3-4 | 氨氮、亞硝酸鹽氮、有機(jī)氯（總量）、酚 | | | | | 2.2 Ames試驗(yàn)結(jié)果
Ames試驗(yàn)是評(píng)價(jià)水質(zhì)的衛(wèi)生毒理學(xué)指標(biāo)，以致突變比值(MR)表示:MR＝誘變菌落數(shù)(Rt)/自發(fā)回變菌落數(shù)(Rc)。當(dāng)MR≥2，且MR與水樣劑量呈良好的線性相關(guān)時(shí)，認(rèn)為致突變性呈陽(yáng)性。試驗(yàn)結(jié)果表明，深圳水質(zhì)對(duì)TA100菌株的致突變性均很低，MR都＜2，因此本試驗(yàn)著重考慮對(duì)TA98菌株的致突變性。由于Ames試驗(yàn)復(fù)雜，在此只對(duì)主要結(jié)果作論述。在所設(shè)置的測(cè)試濃度范圍內(nèi)（1、2、4 L/皿），原水大多呈陰性，出現(xiàn)次數(shù)占總測(cè)試次數(shù)的78.9%;在所有工藝流程中，常規(guī)工藝的致突變活性最強(qiáng)，出水呈陽(yáng)性的致突變劑量大多數(shù)為1L/皿，出現(xiàn)比例高達(dá)80%。其他工藝流程都可以改善出水的致突變活性，其中以GAC和O3—BAC濾池的出水致突變活性最低，陰性出現(xiàn)比例為66.7%, 這一結(jié)論與GAC與O3—BAC濾池對(duì)有機(jī)物去除率最高相一致。 3 結(jié)論 ?、?對(duì)于試驗(yàn)中研究的八種工藝流程，其出水水質(zhì)都可以達(dá)到《城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃》中規(guī)定的一類水司88項(xiàng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的合格率。
② 對(duì)各工藝流程的常規(guī)項(xiàng)目測(cè)定分析表明，濁度的去除主要是靠常規(guī)處理工藝；而對(duì)氨氮和亞硝酸鹽氮的去除必須靠生物作用才能獲得滿意效果；采用深度處理工藝對(duì)有機(jī)物的去除效果最優(yōu)；采用生物預(yù)處理、預(yù)氧化和深度處理措施，對(duì)提高出水水質(zhì)的錳、色度、嗅閾值和藻類等指標(biāo)都有較好的效果。
?、?各工藝流程的Ames試驗(yàn)結(jié)果表明，原水呈陰性。在所有工藝流程中，常規(guī)工藝的致突變活性最強(qiáng)，而其他處理工藝都可以改善出水水質(zhì)的致突變活性，其中以含有深度處理GAC和BAC工藝的出水致突變活性最低，這一結(jié)論與GAC、BAC對(duì)有機(jī)物去除率最高相一致。
④ 綜合考慮經(jīng)濟(jì)和技術(shù)因素，生物預(yù)處理+常規(guī)處理工藝最具競(jìng)爭(zhēng)力，該工藝的特點(diǎn)是88項(xiàng)指標(biāo)中只有一項(xiàng)不合格，而且運(yùn)行成本低；對(duì)于經(jīng)濟(jì)條件較為優(yōu)越的深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)，為全面提高水質(zhì)，在東深生物預(yù)處理工程已經(jīng)運(yùn)行的條件下，無(wú)疑在常規(guī)處理工藝上增加臭氧生物活性炭深度處理工藝是提高水質(zhì)的最佳選擇。
作者簡(jiǎn)介：葛旭(1968- )， 男，山東膠縣人，深圳自來(lái)水(集團(tuán))有限公司工程師，碩士，研究方向：給水處理技術(shù)。
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收稿日期：2000-04-07 | 
