水廠原水污染的現(xiàn)狀及其處理技術(shù)

1、水廠原水污染的現(xiàn)狀及其處理技術(shù)第一章 原水的污染現(xiàn)狀和主要危害1.1 原水污染的現(xiàn)狀裝置取水口設(shè)在大件碼頭下游約1公里處，此處屬長江支流，水量小水的自凈能力差，根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）和中化室水質(zhì)化驗(yàn)月報(bào)，近幾年原水中氨氮的含量經(jīng)常超過類標(biāo)準(zhǔn)，甚至達(dá)到類標(biāo)準(zhǔn)， CODMn、砷、鉛、揮發(fā)酚也時(shí)常超過類標(biāo)準(zhǔn)而達(dá)到類標(biāo)準(zhǔn)。由此可見原水水質(zhì)已經(jīng)無法達(dá)到集中式生活飲用水地表水源地二級保護(hù)區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)。世界衛(wèi)生組織（WHO）調(diào)查結(jié)果表明，在發(fā)展中國家80%的疾病和1/3的死亡率與水污染有關(guān)，與此同時(shí)水源水的污染還加劇了水資源的危機(jī)，因此如何做好微污染原水的控制，加強(qiáng)飲用水的生物安全性和

2、化學(xué)安全性，保證飲用水良好的感官性，是水務(wù)工作者當(dāng)前面臨的主要任務(wù)。1.2 原水污染的主要危害1.2.1 生產(chǎn)成本的大量增加微污染原水干擾了絮凝劑的絮凝效果，也容易穿透濾池的濾料層，造成出水水質(zhì)超標(biāo)，為了保證水質(zhì)，必須增大絮凝劑的投加量，減小反應(yīng)池、沉淀池、濾池的運(yùn)行負(fù)荷，增加裝置的生產(chǎn)成本。1.2.2 藻類大量生長，影響裝置正常生產(chǎn)夏季藻類生長十分旺盛，藻類容易堵塞排泥管、斜管、濾頭，使虹吸排泥機(jī)堵塞、沉淀池運(yùn)行負(fù)荷降低、濾池?zé)o法正常運(yùn)行，嚴(yán)重影響裝置正常生產(chǎn)，并且藻類會產(chǎn)生藻毒素，危害人體健康。1.2.3 氯耗的增加，加重了加氯系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷從2002年到2004年氯耗有逐年增長的趨勢，2

3、002年1月份氯耗為1.57mg/l，2003年達(dá)到1.92 mg/l，2004年達(dá)到3.7 mg/l。供水裝置現(xiàn)有兩臺加氯機(jī)，最高日加氯量為450kg，2004年1月份平均日加氯量在300kg以上，曾出現(xiàn)過日加氯量達(dá)到420kg的現(xiàn)象，如此高的加氯量加重了加氯系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷。2004年1月份用氯量共計(jì)10.8噸，平均3天用1噸，過高的加氯量導(dǎo)致氯瓶周轉(zhuǎn)緊張，由于氯瓶中液氯在氣化過程中大量吸熱，大量加氯使氯瓶結(jié)霜、氯瓶出口壓力低，影響氯瓶使用壽命，不利于裝置穩(wěn)定生產(chǎn)。1.2.4 飲用水消毒的生物安全性和化學(xué)安全性降低氯在進(jìn)行飲用水消毒時(shí)與水中某些無機(jī)物、有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生臭味物質(zhì)，降低了

4、供水水質(zhì)。當(dāng)水中有較強(qiáng)的臭味時(shí)，減少加氯量可減少生活水的氯臭味，但是減少加氯量會使余氯和細(xì)菌指標(biāo)超標(biāo)，降低了飲用水的微生物安全性。氯氣消毒產(chǎn)生的三鹵甲烷、氯酚等多數(shù)是致癌物或誘變劑，大量的加氯導(dǎo)致“三致”物質(zhì)的增加，降低了飲用水消毒的化學(xué)安全性。1.3 原因分析1.3.1 低溫低濁水以及較高濃度的污染物影響了絮凝劑的處理效果出水水質(zhì)較差一般容易發(fā)生在冬季，由于氣溫低不利于混凝劑的水解，水的粘度大，不利于膠粒脫穩(wěn)凝聚，長江水涇流量小，水的自凈能力差，水中污染物的濃度高，部分有機(jī)污染物可以干擾混凝劑的水處理效果，不利于礬花的形成，使沉淀池、濾池處理能力降低，嚴(yán)重的會導(dǎo)致出水超標(biāo)。1.3.2 營養(yǎng)物

5、質(zhì)的大量增加使藻類大量生長106CO2+16NO3+HPO4+122H2O+18HC106H263O110N16P+138O2 （式1.3.2）藻類繁殖程度主要決定于水中氮和磷的含量，基本反應(yīng)式如“式1.3.2”原水中氮、磷的等營養(yǎng)元素的增加，是藻類增長的主要原因。1.3.3 氨氮、亞硝酸鹽與氯耗增高的相關(guān)性氯氣消毒主要通過次氯酸起作用，當(dāng)原水中含有一定的氨氮時(shí)，氯氣和氨氮反應(yīng)生成一氯胺、二氯胺、三氯胺，而一氯胺和次氯酸反應(yīng)生成不起任何消毒作用的化合物，因此當(dāng)原水中氨氮濃度較高時(shí)會出現(xiàn)折點(diǎn)加氯現(xiàn)象，大量消耗氯氣，根據(jù)理論推算Cl2:N為7.6:1時(shí)，余氯才會隨加氯量的升高而升高，一般加氯量要達(dá)

6、到氨氮濃度的910倍，才能保證出水水質(zhì)。亞硝酸鹽也可以大量消耗氯氣，由于氯氣具有強(qiáng)氧化性，它可以和亞硝酸鹽等還原性物質(zhì)反應(yīng)，根據(jù)“式1.3.3”推算1克的亞硝酸鹽氮要消耗5克的氯氣，從而使氯耗大量升高，一般冬季亞硝酸鹽含量達(dá)到0.04mg/l0.06mg/l，而夏季達(dá)到0.01mg/l0.02mg/l。因此冬季需要更多的氯來氧化亞硝酸鹽。H2O +Cl2+NO2NO3+2Cl+2H （式1.3.3） 由 “圖1.3.4”可知1月份到3月份原水中氨氮和亞硝酸鹽氮含量較高并且平均值超過1.0mg/l而達(dá)到類標(biāo)準(zhǔn)，加之此時(shí)反應(yīng)池、沉淀池、濾池對于氨氮的去除能力低，使加氯量迅速增高。第二章 微污染原水

7、控制技術(shù)第二章 微污染原水控制技術(shù)2.1 微污染原水控制的方法微污染原水控制技術(shù)可分為預(yù)處理、強(qiáng)化常規(guī)生產(chǎn)工藝及深度處理技術(shù)三類。預(yù)處理主要增加前加氯或投加臭氧等裝置，預(yù)處理技術(shù)不但可以去除水中有機(jī)污染物，而且可以減輕后續(xù)處理工藝的負(fù)擔(dān)。強(qiáng)化常規(guī)生產(chǎn)工藝主要是通過提高混凝劑的投加量或投加助凝劑的方法，提高有機(jī)污染物的去除效果，然而過量的混凝劑必然引起處理費(fèi)用和污泥量的增加。深度處理技術(shù)是目前研究的重點(diǎn)，主要有臭氧活性炭技術(shù)、生物活性炭技術(shù)、光催化氧化技術(shù)、膜法深度處理技術(shù)等，深度處理技術(shù)雖然處理效果好，但是成本高。對于目前原水水質(zhì)總體較好的情況，供水裝置主要采用強(qiáng)化常規(guī)生產(chǎn)工藝及二氧化氯和活性

8、炭投加的方法，去除水中污染物，取得了良好的效果。2.2 常規(guī)生產(chǎn)工藝對微污染物質(zhì)的去除2.2.1 去除原理強(qiáng)化常規(guī)處理工藝主要是提高絮凝劑的投加量，降低濾池的運(yùn)行負(fù)荷，延長濾池的運(yùn)行時(shí)間以提高反應(yīng)池、沉淀池、濾池的處理效率，提高去除污染物的能力。絮凝劑主要通過電性中和、吸附架橋和卷掃作用和水中膠體粒子形成絮凝體，部分絮凝體通過斜管沉淀池的澄清的作用被去除，達(dá)到降低水中有機(jī)污染物濃度的目的。提高絮凝劑的投加量，形成絮體的吸附位增多，可充分發(fā)揮吸附架橋作用，提高了對有機(jī)物的去除率。濾池主要通過使懸浮顆粒與濾料顆粒之間粘附作用，去除水中懸浮雜質(zhì)。濾料層中生長的微生物有助于降解水中污染物。硝化細(xì)菌可以

9、通過硝化反應(yīng)降解水中氨氮和亞硝酸鹽氮，由“式2.2.1.1”和“式2.2.1.2”可知亞硝酸菌可以把氨氮氧化成亞硝酸，硝酸菌可以把亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽。2NH3+3O22HNO2+2H2O 亞硝酸細(xì)菌作用 式2.2.1.1 HNO2+O22HNO3 硝酸菌作用 式2.2.1.2硝化細(xì)菌屬中溫菌，最低生長溫度為5-10，最適生長溫度為20-40，從全年水溫變化情況來看，12月份至次年3月份水溫均低于20，不利于硝化反應(yīng)，因此冬季硝化細(xì)菌活性低，污染物的降解能力低。2.2.2 處理效果及分析水中污染物的去除能力受到水溫、水中污染物的濃度及成分等影響，水溫低絮凝劑的處理效果及濾池的處理效果變差，一般

10、冬季的污染物去除能力較低，其它時(shí)候污染物去除能力較高。根據(jù)2004年2月和5月水質(zhì)情況，從“圖2.2.2.1”可知2月份CODMn的平均去除效果比5月份低。提高混凝劑的投加量不但有利于對CODMn的去除，而且有利于后續(xù)工藝對微污染物質(zhì)的去除。由“表2.2.2.2”和表“2.2.2.3”可知在加礬量為10mg/l時(shí)CODMn的去除率達(dá)到36、氨氮的去除率到達(dá)到98、亞硝酸鹽的去除率達(dá)到95，而加礬量達(dá)到15mg/l式時(shí)，CODMn的去除率能夠達(dá)到50，氨氮的去除率到達(dá)到99、亞硝酸鹽的去除率達(dá)到96，通過提高加礬量不但提高了CODMn去除率，而且也提高了氨氮和亞硝酸鹽的去除率，這是因?yàn)橥ㄟ^提高加

11、礬量提高了混凝效果，礬花顆粒大沉降性能好，同時(shí)有利于提高濾池對有機(jī)物的吸附能力。表2.2.2.2 加礬量為10mg/l時(shí)CODMn、氨氮、亞硝酸鹽的去除能力加礬10（mg/l）CODMn（mg/l）去除率（）氨氮（mg/l）去除率（）亞硝酸鹽（mg/l）去除率（）原水2.51.050.022沉淀池出水1.9240.25760.01723濾后水1.6120.12120.00173生活水1.600.0290.0010累計(jì)369895表2.2.2.3 加礬量為15mg/l時(shí)CODMn、氨氮、亞硝酸鹽的去除能力加礬15（mg/l）CODMn（mg/l）去除率（）氨氮（mg/l）去除率（）亞硝酸鹽（mg

12、/l）去除率（）原水2.61.480.024沉淀池出水1.7340.55630.00771濾后水1.700.1300.00125生活水1.3150.0280.0010累計(jì)509996縮短濾池運(yùn)行時(shí)間不但可以降低出水濁度，而且可以減少出水氨氮含量。由“表2.2.2.4”可知在加礬量為10 mg/l，原水CODMn為4.7mg/l, 氨氮為1.85 mg/l時(shí)，隨著濾池的運(yùn)行時(shí)間的延長，濾池的運(yùn)行效率逐漸降低，濾后水的氨氮含量增高，導(dǎo)致加氯量的增加，當(dāng)濾池運(yùn)行到一定時(shí)間后，微污染物容易隨懸浮雜質(zhì)穿過濾層使水質(zhì)惡化。表2.2.2.4 濾池運(yùn)行時(shí)間和濾后水中氨氮及加氯關(guān)系濾池運(yùn)行時(shí)間濾后水氨氮值（mg

13、/l）生活水水氨氮值（mg/l）加氯量(mg/l)余氯(mg/l)4小時(shí)0.020.020.940.58小時(shí)0.020.020.940.516小時(shí)0.040.020.940.424小時(shí)0.090.031.090.42.3 二氧化氯對微污染物質(zhì)的去除2.3.1 去除原理藻類是水中懸浮物的主要來源，同時(shí)藻類也是氯化消毒副產(chǎn)物（DBPS）的重要前驅(qū)物質(zhì)。某些藻類在一定的環(huán)境下能產(chǎn)生有害的藻毒素，多數(shù)藻類及其代謝產(chǎn)物均能使水體產(chǎn)生異臭，二氧化氯在水中以中性分子形式存在，它對微生物細(xì)胞壁有較強(qiáng)的吸附和穿透能力，因此具有很好的滅藻效果，針對細(xì)菌和病毒，二氧化氯比氯氣有更強(qiáng)的滅活效果，因此投加二氧化氯可以防

14、止細(xì)菌和病毒通過生活飲用水進(jìn)行傳播。二氧化氯的氧化能力是氯氣的2.63倍，可以氧化鐵離子、氰化物、亞硝酸鹽等，可以控制由于苯酚、氯胺、硫化物產(chǎn)生的臭味物質(zhì)。針對幾種常見消毒劑的持續(xù)消毒能力和消毒效率進(jìn)行排序：持續(xù)穩(wěn)定性排序：氯胺二氧化氯游離氯臭氧消毒效率排序：臭氧二氧化氯游離氯氯胺由此可見二氧化氯表現(xiàn)出強(qiáng)于游離氯的良好持續(xù)消毒能力和消毒效率。2.3.2 處理效果及分析如“表2.3.2.1”可知通過投加不同濃度的二氧化氯，可以有效的抑制水中微生物的生長。長期投加二氧化氯可以防止藻類及其它有機(jī)物堵塞濾頭，投加二氧化氯后，濾頭的堵塞率只有30%，而未投加二氧化氯的濾池，濾頭堵塞率達(dá)到或超過40%。表

15、2.3.2.1 投加二氧化氯可抑制甚至殺滅水中生物投加量（mg/l）00.20.40.8現(xiàn)象藻類生長旺盛藻類生長緩慢池壁上藻類停止生長水中藻類、魚類死亡，有利于去除由“表2.3.2.2”可知通過提高二氧化氯的投加量可以減少氯耗和降低沉淀池出水濁度。二氧化氯的投加可以促進(jìn)膠體和藻類脫穩(wěn)，使絮狀體有更好的沉降性能，從而降低沉淀池出水濁度。由于二氧化氯的強(qiáng)氧化能力，它可以將部分還原性物質(zhì)氧化，從而減少氯氣的消耗量。表2.3.2.2 投加二氧化氯對氯耗及出水濁度的影響投加量（mg/l）00.20.40.8氯耗（mg/l）1.251.21.150.99沉淀池出水濁度(NTU)5.35.35.14.42.

16、4 活性炭對微污染物質(zhì)的去除活性炭是用煙煤、褐煤、果殼或木屑等多種原料經(jīng)碳化和活化過程制成的黑色多孔顆粒，其主要特征是比表面積大和空隙構(gòu)造。由于活性炭有優(yōu)良的吸附性能，使它可以很好的去除有機(jī)物。由“表2.4”可知通過提高活性炭的投加，可以提高對CODMn的去除效果。這是因?yàn)榛钚蕴客度胨泻罂梢晕剿形廴疚镔|(zhì)，再通過絮凝劑的混凝沉淀作用，在沉淀池中沉降，達(dá)到去除有機(jī)物的目的。表2.4 活性炭投加量和CODMn的去除率活性炭投加量（mg/l）CODMn的去除率（%）1015202530305025第三章 探討與總結(jié)常規(guī)生產(chǎn)工藝對氨氮、CODMn等均有一定的去除效果，但是去除能力有限，特別是對于高

17、濃度的污染物，去除效果差。冬季低溫、低濁度水本身較難處理，加之微污染物濃度高，處理效果更差。但是和二氧化氯、活性炭相比成本較低，操作簡便。二氧化氯可以降低加氯量，減少“三致”物質(zhì)，但是過高的投加二氧化氯會增加水中氯酸鹽和亞氯酸鹽的含量，而高劑量的氯酸鹽和亞氯酸鹽對不同生物有不同程度的毒害作用。1#濾池不但負(fù)責(zé)生活水的處理還負(fù)責(zé)低硅水的處理，過高投加二氧化氯會使低硅水中出現(xiàn)余氯，使低硅水出水水質(zhì)超標(biāo)。活性炭對污染物雖然有很好的去除能力，但是成本高，自動化程度低，粉末活性炭在裝卸、拆包、配制、投加過程中容易引起粉塵飛揚(yáng)，造成污染。實(shí)踐證明強(qiáng)化常規(guī)生產(chǎn)工藝、提高二氧化氯的投加量、投加粉末活性炭對有機(jī)物均有一