微污染水源水中穩定性錳的應急處理
摘要 針對低濁、低 pH 值下高穩定性鐵錳的特殊水質情況, 開展了強化去除水中穩定性錳的應急處理試驗。結果表明, 對于高穩定性鐵錳的微污染地表水, 通過投加石灰調節原水的 pH 值7.3- 7.4, 可明顯改善混凝工藝對錳的去除效果, 穩定性錳的去除率提高了 10%; 投加黃泥調節原水的濁度至 15NTU時, 穩定性錳的去除率提高了 11.4%; 同時投加石灰、黃泥和二氧化氯預氧化的生產試驗表明, 當原水的錳含量為 0.4mg/L時, 能夠保證濾后出水錳低于檢測限。
關鍵詞 應急處理 穩定性鐵錳 二次氧化 微污染水 二氧化氯
長興第二自來水廠水源水取自該地區太湖流域包漾河, 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境污染等因素的影響, 包漾河水中的有機物濃度高, 溶解態和膠體態的鐵錳被有機物包裹后, 形成高穩定性鐵錳 [1]。
2007 年 7 月, 由于連續的高溫少雨, 取水口處的耗氧量、錳指標大幅度上升, 最高分別達到了 7.11mg/L 和 0.56mg/L。而同時期的 pH 值、濁度分別維持在 6.9、5NTU 左右, 鐵的含量穩定在0.8mg/L左右, 二價鐵的存在使得錳的去除難度進一步加大 [2]。導致水廠常規凈水工藝濾后水錳的含量一度達到了 0.2mg/L, 超過國家飲用水衛生標準的 2 倍 [3]。因此針對特定水質狀況和根據現有的工藝條件進行了去除穩定性錳的應急試驗。
1 方法和材料
1.1 措施的選取
依據水質狀況和水廠現有工藝應急措施試驗主要集中在以下三個方面: ① 調節原水的 pH 值;② 同時調節原水 pH 值和濁度; ③ 調節 pH 值與濁度和二氧化氯二次強氧化復合應急措施試驗,依據靜態燒杯混凝試驗再進行生產試驗研究。靜態燒杯試驗的混凝條件根據水廠實際混凝工藝條件確定。根據靜態燒杯試驗的結果進行動態生產試驗研究, 水廠的工藝流程如下: 原水—預氧化—混合—絮凝—平流沉淀池沉淀—V 型濾池過濾。
1.2 原水水質特征
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1.3 儀器及藥劑
ZR4- 6 型混凝攪拌機, 歐泰華 OTH2000- 5001型復合式二氧化氯發生器, HACH2100p 型濁度儀,UV2300 紫外/可見分光光度計, Orion230A+型 pH計, 堿式聚合氯化鋁 ( PAC) , 聚丙烯酰胺 ( PAM) ,石灰, 黃泥。
1.4 分析項目及方法
錳: 過硫酸銨分光光度法, 濁度: HACH 濁度儀, pH 值: 玻璃電極法。
2 試驗結果及討論
2.1 投加石灰調節 pH 值
在原水穩定性錳含量為 0.30mg/L條件下, 調節反應條件中的 pH值強化去除穩定錳試驗結果見圖 1。
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靜態混凝試驗的結果表明, 原水 pH 值的變化對混凝去除穩定性錳有比較大的影響, 調節原水的pH 值到 7.3 - 7.4 時, 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: 通過調節 pH 值后, 提高了水的堿度, 改善了 PAC水解效果, 強化了水解產物對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; 同時投加的石灰也起了絮凝晶核作用。
生產跟蹤試驗結果表明, 調節反應池出水口處的pH值維持在 7.1- 7.2, 當原水錳含量在 0.35mg/L時濾后水的殘余錳含量為 0.06mg/L, 去除率為 82.9%。
2.2 投加石灰和黃泥調節 pH 和濁度
同時投加石灰和黃泥調節原水的 pH 值和濁度,靜態燒杯試驗結果如圖 2 所示。源水的 pH 值為7.00, 錳含量為 0.35mg/L, 濁度為 4.96NTU。僅僅調節源水的 pH 值到最佳范圍時, 去除率提高 7.7%, 濁度控制在 0.53NTU。投加黃泥提高反應池中水的濁度到 15NTU 時, 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。殘余濁度穩定在 0.7~0.8NTU。相比單獨投加石灰改善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絮凝晶核 [4]。根據傳統的絮凝動力學可知, 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池進水口處的濁度和 pH 值穩定在 15NTU 和 7.2~7.4 的生產跟蹤試驗結果表明: 源水錳含量為 0.45mg/L時, 濾后出水中錳含量為 0.08mg/L , 去除率為 82.2%。
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2.3 二氧化氯預氧化和投加黃泥石灰強化混凝試驗
當水中的錳以陽離子形式存在時, 通過簡單的曝氣即可達到去除目的, 但是由于原水受到的有機污染嚴重, 水中的錳為有機絡合物時, 一般的氧化劑難以使其分解, 去除效果差[5]。因此, 針對原水的水質特點, 為了進一步保障飲用水水質, 提高出水水質標準, 我們采取了二氧化氯二次強氧化與投加石灰黃泥聯用工藝的生產試驗。二氧化氯的投加點在反應池 DN800 的進水管路上, 采用復合式二氧化氯發生器, 有效氯的投量為 1.58mg/L。生產試驗結果表明,當錳含量為 0.4mg/L時, 經過復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: 水中的強氧化劑二氧化氯與有機絡合性錳接觸, 破壞了有機物包裹層, 錳從有機絡合物中分解出來, 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撲卷掃作用而去除。
3 結論
(1) 針對低濁低 pH 值下, 穩定性錳難以去除的問題, 通過投加石灰和黃泥, 改善混凝 pH 條件增加絮凝反應過程中的接觸反應晶核, 能夠強化去除穩定性錳;
(2) 二氧化氯二次強氧化對強化去除穩定性錳的作用十分明顯;
(3) 上述應急方案可以在不改變原有生產條件和不增加處理構筑物的情況下達到對穩定性錳良好的去除效果, 對由原水污染引起的突發性的穩定性錳污染有十分明顯的效果。
參考文獻
1 孫士權, 馬軍, 黃曉東等.高錳酸鹽預氧化去除太湖原水中穩定性鐵、錳 [J] .中國給水排水, 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行實驗研究 [J] .環境科學學報, 2002, 21 ( 2) : 134~139.
3 GB5749- 2006, 生活飲用水衛生標準 [ S] .
4 路光杰, 黃柱崇, 段杰輝.新型高效強化絮凝法的原理與應用[J] .清華大學學報 (自然科學版) , 2000, 40 (S1): 114~116.
5 高乃云, 嚴敏, 樂林生.飲用水強化處理技術 [M] .北京: 化學工業出版社.
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