章 琪， 姚 萱
(合肥自來(lái)水總公司， 安徽 合肥 230011)

　　摘　要：針對(duì)巢湖飲用水源的水質(zhì)日益惡化、水體富營(yíng)養(yǎng)化日趨嚴(yán)重的現(xiàn)狀，采用高錳酸鹽復(fù)合藥劑(PPC)預(yù)氧化加常規(guī)工藝進(jìn)行處理，它與僅用常規(guī)工藝處理的對(duì)比試驗(yàn)表明，PPC工藝對(duì)有機(jī)物、藻類(lèi)、嗅味、濁度、色度均有良好的去除效果，并可減少絮凝劑的加入量，降低生產(chǎn)成本。
　　關(guān)鍵詞：給水處理；PPC；巢湖原水；預(yù)氧化
　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU991.2
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)：1000-4602(2002)08-0036-04

1 巢湖水質(zhì)特點(diǎn)

　　巢湖是合肥市飲用水的主要水源之一，經(jīng)監(jiān)測(cè)，1999年飲用水源區(qū)主要污染指標(biāo)超過(guò)地面水Ⅳ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，2000年水質(zhì)污染依然嚴(yán)重，三條入湖河道中有兩條水質(zhì)屬Ⅴ類(lèi)或超過(guò)Ⅴ類(lèi)。國(guó)家城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)合肥監(jiān)測(cè)站2000年4月—2001年3月間對(duì)巢湖水 質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，結(jié)果是一年中有80%的時(shí)間處在超Ⅲ類(lèi)水質(zhì)狀態(tài)，且具有如下特點(diǎn)：
　?、?藻類(lèi)過(guò)量繁殖。
　　湖水中有60多種藻類(lèi)并以藍(lán)藻居多，還有銅綠微囊藻、水華微囊藻、水華束絲藻、水華魚(yú)腥藻等，每年6月—10月藻類(lèi)遍布全湖，嚴(yán)重時(shí)湖面水藻厚度可達(dá)15cm，藻類(lèi)腐爛時(shí)腥 臭逼人且嚴(yán)重?cái)乃|(zhì)；
　　② 有機(jī)物含量高、種類(lèi)復(fù)雜。
　　水中COD平均達(dá)30mg/L、TOC平均達(dá)10mg/L(均超出Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn))，GC/MS檢測(cè)結(jié)果表明原水中有機(jī)物達(dá)207種，主要為烷烴類(lèi)、酯類(lèi)、雜環(huán)化合物、酮、酚、多環(huán)芳烴和少量苯、醛類(lèi)物質(zhì)；
　?、?水質(zhì)波動(dòng)性大。
　　水質(zhì)變化范圍：濁度為10～70NTU、pH值為7.2～9.3、COD為3～80mg/L、藻類(lèi)含量為(100～6000)×10⁴個(gè)/L。

2 PPC預(yù)處理工藝

　　以巢湖原水為研究對(duì)象，考察PPC預(yù)處理技術(shù)的除濁、除臭、除藻、除有機(jī)污染物的效能。
2.1 對(duì)有機(jī)污染物的去除
　　試驗(yàn)比較了PPC預(yù)處理工藝、常規(guī)工藝、預(yù)氯化加粉末活性炭工藝(以下簡(jiǎn)稱(chēng)Cl₂+PAC工藝)的除有機(jī)污染物效能。
　?、貱OD_Mn
　　PPC與Cl₂+PAC工藝的比較試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

　　試驗(yàn)結(jié)果顯示，Cl₂+PAC工藝和PPC預(yù)氧化工藝都能使水中COD_Mn得到穩(wěn)定去除，去除效率優(yōu)劣依次為Cl₂+PAC、PPC、常規(guī)處理工藝，但是PPC預(yù)氧化10min后COD即可比常規(guī)處理下降13%，而Cl₂+PAC工藝則需60min才可達(dá)到此效果，表明PPC預(yù)氧化具有明顯的速度優(yōu)勢(shì)。
　　② TOC
　　PPC預(yù)氧化與預(yù)氯化對(duì)TOC的去除效果見(jiàn)圖2。

　　長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)表明，巢湖原水中總有機(jī)碳(TOC)的含量較高(冬季高達(dá)20～30mg/L)。兩種工藝都能使沉后水TOC有所降低，但PPC預(yù)氧化去除效果更好(見(jiàn)圖2)。
　?、?UV₂₅₄?
　　生產(chǎn)運(yùn)行試驗(yàn)結(jié)果表明，投加PPC后的濾后水中UV₂₅₄有大幅降低(平均降幅為62.99%)。不同藥劑對(duì)水中有機(jī)物的去除效果優(yōu)劣依次為PPC預(yù)氧化、Cl₂+PAC、常規(guī)處理。
　?、?有機(jī)污染物種類(lèi)
　　測(cè)定采用EPA252修訂本方法,GC/MS儀為HP5890/5972型。樣品采用C18小柱或XAD-2樹(shù)脂柱富集，用二氯甲烷、乙醚、丙酮洗脫后再用高純氮?dú)忭敶禎饪s至1～2mL，低溫保存。
　　分析結(jié)果見(jiàn)圖3。

　　由圖3可見(jiàn)，經(jīng)常規(guī)工藝處理后有機(jī)物濃度(以色譜峰面積計(jì))反而升高,預(yù)氯化工藝使有機(jī)物濃度有所降低,而PPC預(yù)處理對(duì)水中有機(jī)物濃度降幅最大。GC/MS共檢出54個(gè)峰(原水),而PPC 技術(shù)處理后只檢出12個(gè)峰，有機(jī)物種類(lèi)減少了78%，有機(jī)物含量的降幅達(dá)89%，對(duì)水中醛、酮、苯、多環(huán)芳烴、硝基苯、雜環(huán)化合物的去除效果顯著。
2.2 對(duì)藻類(lèi)的去除
　　巢湖水質(zhì)屬重富營(yíng)養(yǎng)化至富營(yíng)養(yǎng)化水體,藻含量大(全年平均含藻近2×107個(gè)/L,最高藻含量可達(dá)4×108個(gè)/L)、種類(lèi)多且藻情變化快。
　　試驗(yàn)期間巢湖原水藻含量為1000×10⁴個(gè)/L～1×10⁸個(gè)/L,pH值波動(dòng)大,COD平均值為31mg/L,嗅味等級(jí)為2～3級(jí)。
　?、?不同PPC投量對(duì)藻去除的影響
　　試驗(yàn)中原水藻含量為1.7×10⁸個(gè)/L、混凝劑堿鋁投量為60mg/L、硫酸亞鐵投量為40mg/L、PPC投量在0～1mg/L范圍內(nèi)的除藻效果見(jiàn)圖4。?

　　圖4表明PPC預(yù)氧化具有較好的除藻效能,且隨著PPC藥劑投量的增加、沉后水藻含量逐漸下降，當(dāng)PPC投量增加到1.0mg/L時(shí),沉后水藻含量降為335×10⁴個(gè)/L,比常規(guī)混凝處理下降了46.4%。
　?、?不同工藝的除藻效率
　　Cl₂+PAC與PPC工藝的除藻效果比較見(jiàn)表1。

表1 不同工藝的除藻效果比較 試驗(yàn)日期 原水藻含量(10⁴ 個(gè)/L) Cl₂+PA C工藝 PPC預(yù)氧化 藻含量(10⁴個(gè)/L) 去除率(%) 藻含量(10⁴個(gè)/L) 去除率(%) 8月19日 1750.7 568.0 67.5 682.7 61.0 8月20日 2192.0 1352.0 38.0 370.7 83.1 8月14日 2356.0 1081.3 54.2 361.3 84.7 8月12日 2741.3 1458.7 46.8 500.0 81.8 8月21日 2956.0 1924.0 35.0 697.0 76.4 8月11日 3289.3 1466.7 55.4 485.3 85.2 8月13日 5033.3 1286.7 74.4 1082.7 78.5 平均值 2902.6 1305.3 53.04 597.1 78.66

　　由表1可見(jiàn)，PPC預(yù)氧化可以很好地適應(yīng)原水藻含量的變化，隨著原水藻含量的增加，除藻率始終穩(wěn)定在80%左右。
表1還表明，PPC藥劑比Cl2+PAC工藝具有更好的除藻效果，這主要是因?yàn)镻PC藥劑除具有高錳酸鹽及其中間價(jià)態(tài)物質(zhì)對(duì)藻類(lèi)的強(qiáng)氧化作用外，其還原產(chǎn)物二氧化錳對(duì)藻類(lèi)的吸附凝聚作用也可使藻類(lèi)在過(guò)濾工藝中更易去除，從而使除藻率大幅提高。
2.3 嗅味的去除
　　PPC投量及接觸時(shí)間對(duì)嗅味去除效果的影響見(jiàn)圖5、6。
　　圖5、6表明，PPC與原水的接觸時(shí)間為5min以上即可取得穩(wěn)定的除臭效果，且PPC投量和除臭率呈正相關(guān)關(guān)系。與常規(guī)工藝相比，PPC預(yù)氧化的除臭效果非常顯著,每投加1mg/L即可提高除臭率25%～50%。
　　生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果表明，PPC預(yù)氧化比Cl2+PAC工藝除臭率提高了14%,且簡(jiǎn)化了處理工藝、降低了成本。

2.4 除濁、 除色效果
　?、?除濁
　　其試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖7～9。
　　進(jìn)行了單獨(dú)投加聚合鋁和投加聚合鋁、少量PPC助凝的對(duì)比試驗(yàn)，原水濁度為80NTU，預(yù)氧化時(shí)間為10min。結(jié)果表明，投加PPC比單獨(dú)投鋁的除濁率(沉后水)可提高50%以上。

　　由圖7、8的試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，投加不同量的PPC藥劑均可取得較好的助凝和助濾效果，較單純用聚合鋁處理的沉后水濁度降低了68.7%～85%、濾后水濁度降低了20.5%～54.5%。同時(shí)發(fā)現(xiàn)PPC投量＜0.5mg/L時(shí),沉后水的濁度隨PPC投量增加而降低,而投量＞0.75mg/L時(shí)濁度隨PPC投量增加而上升。
　　圖9比較了PPC預(yù)氧化時(shí)間對(duì)除濁效果的影響，當(dāng)PPC投量為0.75mg/L、預(yù)氧化時(shí)間超過(guò)10min后，氧化劑的強(qiáng)化混凝作用明顯并趨于穩(wěn)定，在30min時(shí)效果最佳。
　　上述結(jié)果說(shuō)明PPC預(yù)氧化具有助凝、助濾、除濁作用。
　?、?除色
　　生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果表明，PPC預(yù)處理對(duì)濾后水色度的平均去除率為45.8%,而Cl₂+PAC工藝對(duì)濾后水色度的平均去除率僅為25%。?

3 經(jīng)濟(jì)分析

3.1 常規(guī)工藝
　　常規(guī)工藝處理流程為：

　　　　

　　正常情況下聚合鋁投量為47.99g/m³，在高污染期投量為65.66g/m³，平均為50g/m³，聚合鋁價(jià)格按1000元/t計(jì)算，凈水劑成本為0.05元/m³。
　　若因水質(zhì)問(wèn)題全年停產(chǎn)時(shí)間按30d計(jì)、供水量缺口按30×10⁴m³/d計(jì)，改用優(yōu)質(zhì)水源需增加水資源費(fèi)0.188元/m³，則相應(yīng)增加凈水成本0.016元/m³。因此，常規(guī)工藝的成本合計(jì)為0.066元/m³。
3.2 PPC工藝PPC工藝處理流程為：

　　　　

　　該工藝可比常規(guī)工藝降低礬耗37.5%，聚合鋁的投加成本是0.031元/m³。
　　按PPC投量為2g/m³、價(jià)格為7500元/t,HCA投量為0.2g/m³、價(jià)格按12000元/t計(jì), 則預(yù)處理增加成本為0.032元/m³。
其成本合計(jì)為0.063元/m³。
3.3 預(yù)氯化加活性炭工藝
　　預(yù)氯化加活性炭工藝處理流程為：

　　　　

　　按聚合鋁投量為42.47g/m³、成本為0.042元/m³，氯投量為4.5g/m³、液氯價(jià)格為2150元/t,活性炭投量為6g/m³、價(jià)格以2 700元/t計(jì),則增加預(yù)處理成本為0.028元/m³。
　　其成本合計(jì)為0.070元/m³。
　　綜上所述，在PPC預(yù)氧化、預(yù)氯化加活性炭、常規(guī)工藝等三種處理方式中，PPC工藝的凈水劑成本最低。?

4 結(jié)語(yǔ)

　　采用高錳酸鹽復(fù)合藥劑處理受污染巢湖原水的研究表明，PPC預(yù)氧化具有穩(wěn)定的除藻效率和去除有機(jī)污染物的優(yōu)勢(shì)，其良好的助凝、助濾、除濁效率可以在確保水質(zhì)的情況下大幅降低絮凝劑投量和生產(chǎn)成本，且投加方式方便靈活，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。

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　　電　　話：(0551)4422031
　　收稿日期：2001-11-13