摘要 針對(duì)低濁、低 pH 值下高穩(wěn)定性鐵錳的特殊水質(zhì)情況, 開展了強(qiáng)化去除水中穩(wěn)定性錳的應(yīng)急處理試驗(yàn)。結(jié)果表明, 對(duì)于高穩(wěn)定性鐵錳的微污染地表水, 通過投加石灰調(diào)節(jié)原水的 pH 值7.3- 7.4, 可明顯改善混凝工藝對(duì)錳的去除效果, 穩(wěn)定性錳的去除率提高了 10%; 投加黃泥調(diào)節(jié)原水的濁度至 15NTU時(shí), 穩(wěn)定性錳的去除率提高了 11.4%; 同時(shí)投加石灰、黃泥和二氧化氯預(yù)氧化的生產(chǎn)試驗(yàn)表明, 當(dāng)原水的錳含量為 0.4mg/L時(shí), 能夠保證濾后出水錳低于檢測(cè)限。

關(guān)鍵詞 應(yīng)急處理 穩(wěn)定性鐵錳 二次氧化 微污染水 二氧化氯

長(zhǎng)興第二自來水廠水源水取自該地區(qū)太湖流域包漾河, 地表表層土壤屬于鐵錳本底值較高的紅壤。由于受水土流失和環(huán)境污染等因素的影響, 包漾河水中的有機(jī)物濃度高, 溶解態(tài)和膠體態(tài)的鐵錳被有機(jī)物包裹后, 形成高穩(wěn)定性鐵錳 [1]。

2007 年 7 月, 由于連續(xù)的高溫少雨, 取水口處的耗氧量、錳指標(biāo)大幅度上升, 最高分別達(dá)到了 7.11mg/L 和 0.56mg/L。而同時(shí)期的 pH 值、濁度分別維持在 6.9、5NTU 左右, 鐵的含量穩(wěn)定在0.8mg/L左右, 二價(jià)鐵的存在使得錳的去除難度進(jìn)一步加大 [2]。導(dǎo)致水廠常規(guī)凈水工藝濾后水錳的含量一度達(dá)到了 0.2mg/L, 超過國(guó)家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的 2 倍 [3]。因此針對(duì)特定水質(zhì)狀況和根據(jù)現(xiàn)有的工藝條件進(jìn)行了去除穩(wěn)定性錳的應(yīng)急試驗(yàn)。

1 方法和材料

1.1 措施的選取

依據(jù)水質(zhì)狀況和水廠現(xiàn)有工藝應(yīng)急措施試驗(yàn)主要集中在以下三個(gè)方面: ① 調(diào)節(jié)原水的 pH 值;② 同時(shí)調(diào)節(jié)原水 pH 值和濁度; ③ 調(diào)節(jié) pH 值與濁度和二氧化氯二次強(qiáng)氧化復(fù)合應(yīng)急措施試驗(yàn),依據(jù)靜態(tài)燒杯混凝試驗(yàn)再進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)研究。靜態(tài)燒杯試驗(yàn)的混凝條件根據(jù)水廠實(shí)際混凝工藝條件確定。根據(jù)靜態(tài)燒杯試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行動(dòng)態(tài)生產(chǎn)試驗(yàn)研究, 水廠的工藝流程如下: 原水—預(yù)氧化—混合—絮凝—平流沉淀池沉淀—V 型濾池過濾。

1.2 原水水質(zhì)特征

1.3 儀器及藥劑

ZR4- 6 型混凝攪拌機(jī), 歐泰華 OTH2000- 5001型復(fù)合式二氧化氯發(fā)生器, HACH2100p 型濁度儀,UV2300 紫外/可見分光光度計(jì), Orion230A+型 pH計(jì), 堿式聚合氯化鋁 ( PAC) , 聚丙烯酰胺 ( PAM) ,石灰, 黃泥。

1.4 分析項(xiàng)目及方法

錳: 過硫酸銨分光光度法, 濁度: HACH 濁度儀, pH 值: 玻璃電極法。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 投加石灰調(diào)節(jié) pH 值

在原水穩(wěn)定性錳含量為 0.30mg/L條件下, 調(diào)節(jié)反應(yīng)條件中的 pH值強(qiáng)化去除穩(wěn)定錳試驗(yàn)結(jié)果見圖 1。

靜態(tài)混凝試驗(yàn)的結(jié)果表明, 原水 pH 值的變化對(duì)混凝去除穩(wěn)定性錳有比較大的影響, 調(diào)節(jié)原水的pH 值到 7.3 - 7.4 時(shí), 混凝沉淀后殘余錳含量為0.1mg/L, 去除率為 66.7%, 相比于原水 pH 值下去除率提高了 10%。其原因可能是: 通過調(diào)節(jié) pH 值后, 提高了水的堿度, 改善了 PAC水解效果, 強(qiáng)化了水解產(chǎn)物對(duì)水中污染物的吸附去除效果; pH 值在偏堿性條件下有利于生成水合二氧化錳或水合氧化錳沉淀去除; 同時(shí)投加的石灰也起了絮凝晶核作用。

生產(chǎn)跟蹤試驗(yàn)結(jié)果表明, 調(diào)節(jié)反應(yīng)池出水口處的pH值維持在 7.1- 7.2, 當(dāng)原水錳含量在 0.35mg/L時(shí)濾后水的殘余錳含量為 0.06mg/L, 去除率為 82.9%。

2.2 投加石灰和黃泥調(diào)節(jié) pH 和濁度

同時(shí)投加石灰和黃泥調(diào)節(jié)原水的 pH 值和濁度,靜態(tài)燒杯試驗(yàn)結(jié)果如圖 2 所示。源水的 pH 值為7.00, 錳含量為 0.35mg/L, 濁度為 4.96NTU。僅僅調(diào)節(jié)源水的 pH 值到最佳范圍時(shí), 去除率提高 7.7%, 濁度控制在 0.53NTU。投加黃泥提高反應(yīng)池中水的濁度到 15NTU 時(shí), 錳的去除率提高了11.4%, 之后隨著濁度的增加沉后水的錳的含量一直維持在 0.14mg/L, 去除率沒有明顯的上升。殘余濁度穩(wěn)定在 0.7~0.8NTU。相比單獨(dú)投加石灰改善pH 值而言, 通過投加黃泥來提高水的濁度, 人為的增加了源水中的反應(yīng)絮凝晶核 [4]。根據(jù)傳統(tǒng)的絮凝動(dòng)力學(xué)可知, 在 G值不變的情況下, 絮凝效果與水中顆粒濃度的平方成正比。通過投加黃泥增加了水體中的絮凝顆粒, 增加了穩(wěn)定性鐵錳與懸浮顆粒物相互碰撞接觸的幾率, 吸附在黃泥顆粒表面的穩(wěn)定性鐵錳隨著黃泥膠體顆粒物的沉降而去除。通過投加黃泥和石灰保持反應(yīng)池進(jìn)水口處的濁度和 pH 值穩(wěn)定在 15NTU 和 7.2~7.4 的生產(chǎn)跟蹤試驗(yàn)結(jié)果表明: 源水錳含量為 0.45mg/L時(shí), 濾后出水中錳含量為 0.08mg/L , 去除率為 82.2%。

2.3 二氧化氯預(yù)氧化和投加黃泥石灰強(qiáng)化混凝試驗(yàn)

當(dāng)水中的錳以陽離子形式存在時(shí), 通過簡(jiǎn)單的曝氣即可達(dá)到去除目的, 但是由于原水受到的有機(jī)污染嚴(yán)重, 水中的錳為有機(jī)絡(luò)合物時(shí), 一般的氧化劑難以使其分解, 去除效果差[5]。因此, 針對(duì)原水的水質(zhì)特點(diǎn), 為了進(jìn)一步保障飲用水水質(zhì), 提高出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn), 我們采取了二氧化氯二次強(qiáng)氧化與投加石灰黃泥聯(lián)用工藝的生產(chǎn)試驗(yàn)。二氧化氯的投加點(diǎn)在反應(yīng)池 DN800 的進(jìn)水管路上, 采用復(fù)合式二氧化氯發(fā)生器, 有效氯的投量為 1.58mg/L。生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)錳含量為 0.4mg/L時(shí), 經(jīng)過復(fù)合處理后出廠水中錳的含量就已降至檢出限以下。其主要原因可能是: 水中的強(qiáng)氧化劑二氧化氯與有機(jī)絡(luò)合性錳接觸, 破壞了有機(jī)物包裹層, 錳從有機(jī)絡(luò)合物中分解出來, 被氧化生成不溶性的水合二氧化錳, 具有大比表面積的水合二氧化錳很容易通過網(wǎng)撲卷掃作用而去除。

3 結(jié)論

(1) 針對(duì)低濁低 pH 值下, 穩(wěn)定性錳難以去除的問題, 通過投加石灰和黃泥, 改善混凝 pH 條件增加絮凝反應(yīng)過程中的接觸反應(yīng)晶核, 能夠強(qiáng)化去除穩(wěn)定性錳;

(2) 二氧化氯二次強(qiáng)氧化對(duì)強(qiáng)化去除穩(wěn)定性錳的作用十分明顯;

(3) 上述應(yīng)急方案可以在不改變?cè)猩a(chǎn)條件和不增加處理構(gòu)筑物的情況下達(dá)到對(duì)穩(wěn)定性錳良好的去除效果, 對(duì)由原水污染引起的突發(fā)性的穩(wěn)定性錳污染有十分明顯的效果。

參考文獻(xiàn)
1 孫士權(quán), 馬軍, 黃曉東等.高錳酸鹽預(yù)氧化去除太湖原水中穩(wěn)定性鐵、錳 [J] .中國(guó)給水排水, 2006, 22 ( 21) : 6~8.
2 王琳, 王寶貞, 張維佳等.含鐵、錳水源水處理工藝的運(yùn)行實(shí)驗(yàn)研究 [J] .環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2002, 21 ( 2) : 134~139.
3 GB5749- 2006, 生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) [ S] .
4 路光杰, 黃柱崇, 段杰輝.新型高效強(qiáng)化絮凝法的原理與應(yīng)用[J] .清華大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版) , 2000, 40 (S1): 114~116.
5 高乃云, 嚴(yán)敏, 樂林生.飲用水強(qiáng)化處理技術(shù) [M] .北京: 化學(xué)工業(yè)出版社.

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