强化常规水处理技术

强化常规水处理技术作者：刘凡摘要：在我国的很多地方，均采用常规净水工艺．但是随着我国工业的发展和城市化的加速，有越来越多的水源受到污染，因此必须加强我国的净水工艺，使饮用水的水质符合健康标准．本文则综述了强化常规水处理工艺的含义，必要性极其内容。强化混凝和强化过滤的意义，影响因素，如混凝剂的采用类型、剂量、水体的pH值，碱度等等；以及主要技术方法和相应的措施。关键词：强化常规水处理工艺有机物强化混凝强化过滤常规水处理是我国净水工艺最常采用的工艺,它通常包括有两层含义：其一是指被处理原水在水温、浊度（含沙量）以及污染物含量方面均在常见的范围内；另一层含义是指所采用的处理工艺仅限于混凝、沉淀、过滤和消毒。因此，我们可以这样定义，常规水处理工艺系指对一般浊度的原水采用混凝、沉淀、过滤、消毒的净水过程，以去除浊度、色度和细菌、病毒为主的处理工艺。尽管常规水处理工艺有其一定的局限，但仍是给水处理中最常用和最基本的处理方法。但它常有一定的局限性，如水中的有机物，它通常是消毒副产物的前体，对水质的安全性有很大影响，但常规水处理难以达到另人满意的效果；再者，随着我国工业的高速发展和城市化的加速，饮用水水源的的污染程度加大，用常规水处理方法难以生产出符合饮用水水质标准的水，供水有异味、异臭、口感不适等现象。因此，针对此问题，很多专家提出很多方案，如增加水的处理深度等，但这些方案投资大，制水成本高，因此，相比之下，强化常规水处理技术在满足科学合理的基础上，则显得更为经济。所谓的“强化常规水处理工艺”就是在基本维持原有常规处理构筑物不变的情况下，通过强化混凝和强化过滤等措施，在除浊的同时增加对有机物的去除。它通常具有投资省，不需改造新的构筑物，不占地以及经济运行费用低等特点，更适合对原由系统的改造。而且采用强化常规水处理技术处理后的出水水质较常规水处理的水质好，尤其是对有机物的去除效果，更是优于常规水处理。下表是两种工艺的去除效果比较。工艺比较表１序号工艺作用机理功能去除效果（%）有机物氨氮亚硝酸盐色嗅味AOCAmes致CODMn突活性1常规混凝、接除浊、2010-20负增长一定少量负增长工艺触凝聚消毒2强化创造良好水利充分发增加8-10基本无基本无少量少量不明显混凝条件、吸附架桥挥混凝作用3强化生物降解、去除氨氮、10-1580-9080-90少量部分少量过滤絮凝吸附亚硝酸盐、部分有机物由上表比较知，采用强化常规水处理技术是提高水质的一个较为理想的选择。强化常规水处理工艺通常采用的即是强化混凝和强化过滤技术，因此，下面将从这两个方面加以叙述。１．强化混凝常规处理过程包括混凝、沉淀、过滤、消毒等环节，这些环节相关联，前一环节的效果影响并制约着后续环节的处理效果，由此推断，混凝处理应是这些处理过程中的关键环节或主要矛盾，它是第一生产工序，同时也是整个水处理的基础，因此要提高生活饮用水的水质，就必须重视混凝处理。强化混凝则即是加强混凝处理的一种工艺方法。所谓的“强化混凝”是指向水中投加过量的混凝剂并控制一定的pＨ值，从而提高常规处理中天然有机物（NOM）去除效果，最大限度地去除消毒副产物的前体物（DBPFP），保证饮用水消毒副产物符合饮用水质标准的方法。决定混凝效果极其应用的关键因素是混凝剂和水体自身的特性，如混凝剂的剂量，类型；而水体特性包括pＨ，碱度等。1.1混凝剂1.1.1混凝剂的类型通常自来水厂选择混凝剂应遵循的基本原则是：源水经所选混凝剂处理和净化后，其自来水水质应最好。因此，所选混凝剂首先必须符合卫生质量要求，不造成二次污染；怀混凝剂的处理性能要好。因此，强化混凝就必须重视混凝剂的选择。通常认为去除天然有机物时，铁盐的混凝效果比铝盐好，而且可避免铝盐造成二次污染的问题的发生。高分子混凝剂单独作为混凝剂时，它的效果不如铁盐，因为它不能有效去除溶解性有机物，但当被用作助凝剂时，则可发挥其提高固液分离的功能，有效提高总有机碳的去除率。在美国７个用Fecl3和明矾进行强化混凝的水处理系统中，实践表明：Fecl3在强化混凝中，比明矾和PAcl均有较好的TOC去除率。无机混凝剂在有机物的混凝方面，优于合成有机聚合物。1.1.2混凝剂的剂量许多研究者发现，在腐殖酸和富里酸与混凝剂之间存在（化学）计量关系。因此，混凝剂用量的多少将对总的NOM去除有直接影响。1.2水体本身特性1.2.1水的pH值pH对有机物去除效果的影响，主要是由于氢离子与金属离子水解产物对有机配位体的竞争或者羟基与有机阴离子对金属离子水解产物的竞争造成。在较低的pH下，有机物质子化程度增加，因而减少了混凝剂的需求量，混凝剂水解后的形态带更多的正电，这样，便利于吸附，所需求的混凝剂量也减少；另外，可能电性中和和吸附其沉淀机理得以加强，腐殖酸和富里酸聚合体的沉淀作用减弱。因此，通常认为，通过混凝去除NOM的最佳pH范围是在５～６之间。1.2.2水的碱度碱度对去除有机物是一个重要参数。水中碱度高，投加同样量混凝剂对pH影响小，要使混凝剂达到最佳去除有机物的pH，需要大量增加混凝剂投加量。因此，当水中碱度高时，就需要考虑用酸来调整水的pH值。1.2.3原水水质原水水质对混凝效果的影响很大，当原水中的有机物主要由有机颗粒和大分子有机物组成时，混凝可以有效地去除水中的TOC。水源水的腐殖质含量极大地影响到TOC的降低。1.3强化混凝的方法因此，综上所述，强化混凝的主要方法有：１）混凝剂的投加量，使有机物的水化壳压缩，水解的阳离子与有机物阴离子电中和，消除由于有机物对无机胶体的影响，从而使无机胶体脱稳。不同的水质对混凝剂用量的要求不同，混凝剂对水中大分子有机物和增水性有机物有较好效果。２）调整pH值。水的pH值对有机物去除影响明显。当原水pH值较高时，可通过加酸来降低pH值，一般有机物较多时，pH调整到５～６效果较好。加酸一般加在混凝剂投加前，以促使混凝剂水解形成高价正电荷。３）投加絮凝剂，增加吸附、架桥作用，使有机物易被絮体粘附而下沉。４）完善混合、絮凝等设施，从水力条件上加以改进，使混凝剂能充分发挥作用，也是强化混凝的一个措施。2.强化过滤在常规水处理过程中，过滤一般是指以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。到目前为止，过滤仍是以地表水为水源的净水厂净化工艺中十分重要和必要的处理手段，其主要目的是去除水中浊度和细菌。随着浊度的降低，水中有机物等也可得到相应降低，但是其去除程度仍有一定的局限性。因此，为适应现在水源水受污染越来越多，氨氮含量偏高的现实，强化过滤技术则也显得十分重要。所谓的“强化过滤”是指通过选择合适的滤料，采取一定的措施和技术，使得滤料在去除浊度的同时、又能降低有机物，降低氨氮和亚硝酸盐氮的含量。为了保证滤后水浊度，一方面要加强滤前处理工艺；另一方面，合理的选择滤层和保证滤料的清洁则是过滤的关键。去除氨氮极其盐类主要通过生物作用，但多数快滤池采用了预加氯，抑制了滤料中生物的生长，因此滤料层没有发挥其生物降解作用，滤后水的氨氮将有所降低；另外，１９世纪初就已出现的慢滤工艺，在此处，则更能突现出它的生物作用。强化过滤即要求在滤料中形成生物膜，既要有亚硝化杆菌，又要有硝化杆菌，使氨氮、亚硝酸盐氮得到一定去除。2.1强化过滤的方法因此，综合上述种种因素，通常强化过滤可采用的技术措施有：１）选择合适的滤料：滤料的表面要有利于细菌的生长，并具有足够的比表面积，滤料的粒径和厚度必须保证滤后水浊度的要求。国外已有这方面的专用滤料，国内也正在开发研究。２）滤料的反冲洗既能有效地冲去积泥，又能保存滤料表面一定的生物膜，其冲洗方法（单水或气、水反冲）和冲洗强度应结合选用滤料通过试验确定。３）要求进滤池水有足够的溶解氧：氨氮的硝化过程需要消耗溶解养，如果原水中溶解氧不足，将影响硝化过程的进行，因此，当原水溶解氧较低时，可通过曝气措施增加溶解氧。４）由于余氯的存在会抑制细菌生长，因此不能在滤前进行加氯，滤池的反冲洗水也不应含余氯。由于取消了预加氯，为了保证出厂水细菌指标的合格，必须注意滤后水的消毒工艺。５）滤池去除氨氮的效果与温度有密切关系。夏季水中饱和溶解氧低，氨氮去除主要受溶解氧控制；冬季水温低，滤料的生物作用减弱，去除效果明显降低。3.结论总之，根据目前受污染水源越来越多，饮用水的水质安全受到威胁的形势下，采用强化常规水处理工艺是一种经济，合理，又较为现实的一种技术方法，而其中常采用的则是强化混凝和强化过滤。通过科学的技术措施加强混凝和过滤作用，从而可以在常规净化工艺的基础上生产出更为优质的水。参考文献[1]给水工程．第四版．中国建筑工业出版社．[2]樊冠球．搞好混凝处理是提高供水水质的关键．中国给排水．2001.Vol.17.No8.58—59.[3]陈有军，王东升．强化混凝的实验研究．城镇供水．2003.11—12.[4]张绍辉．强化混凝处理饮用水中天然有机物（NOM）的研究进展．净水技术．2004.Vol.23.No4.26—28.[5]聂梅生主编．水资源及给水处理．中国建筑工业出版社．[6]钟淳昌，任鹤云．中国城市给水工程繁荣发展趋向．给水排水．1994.No6.41—44.[7]张锐锋．Ｖ型滤池特点的滤池设计与实践．华工科技．1998.6(1).48—52.[8]于惠芳，马峥，张振良．饮用水处理进展．工程与技术．1999.5.13—17.[9]董秉直，曹达文，范瑾初．膜技术应用于净水处理的研究和现状．给水排水．1999.Vol.25.No.1.28—31.[10]龚云峰，吴春华，丁桓如．强化混凝在给水处理工程中的应用．中国给水排水．2000Vol.16.No.12.29—31.[11]王永胜，李培红．慢滤水处理技术．中国农村水利水电．2000年第１期．57—58.[12]丁云鹤．吸附－过滤双层滤料滤池的设计与运行．净水技术．2000.Vol.19.No.4.37-39.[13]王辉文，王克远．一种新型滤池在净水工艺中的应用．油气田地面工程（OGSB）.2001.5.20(3).30—31.