冬季水庫水的自來水凈化處理試驗
柳志剛 畢燦華 姚學俊
( 廣州市荔灣區環境監測站，廣州510380； 廣州市花都區自來水公司，廣州510800)
摘要冬季水庫水溫9～20℃ ，渾濁度在3～15 NTU之間，陽光充足時，藻類較多，投加復合聚合氯化鋁凈化處理由于礬花輕而小，在沉淀池易出現“反池”現象，水質渾濁度指標難以保證。通過加入黃泥粉和少量高錳酸鉀，使礬花結大加重，可以克服“反池”現象，達到較好的沉淀凈化效果。
關鍵詞 低溫低濁 水處理 黃泥粉 高錳酸鉀
廣州市北部某自來水廠以水庫水為原水。該水廠的供水設計能力為40 000 m3／d，工藝流程為：一級泵站(投加聚合氯化鋁、高錳酸鉀、氯氣)一環形反應池一斜管沉淀池一虹吸濾池一清水池(二次加氯)一二級泵站。冬天該水庫水溫在9～20 ℃范圍，渾濁度在3～15 NTU之間，陽光充足時，藻類生長迅速，藻類細胞數達到8．5×106 個/L，水中泥量較少，不能有效形成礬花中心；投加凈水劑聚合氯化鋁后，礬花輕而小，沉淀池容易出現“反池”現象，大量絮狀礬花流入濾池，加重濾池的負擔，反沖洗頻率由原來的8～10 h調整為2—3 h，浪費大量水和加大能耗，日供水量下降到15 000～20 000 m3／d。投加黃泥粉處理低溫低濁原水的方法已有人采用，但未見有系統報道。
筆者在實驗室試驗結果的基礎上，通過投加黃泥粉／助凝劑／高錳酸鉀的方法，使釩花結大加重，提高供水能力，比單一投加黃泥粉效果更為顯著。水廠冬季實際生產試運行結果顯示，投加黃泥粉／助凝劑／高錳酸鉀可有效克服“反池”現象，提高供水能力，保證出廠水渾濁度低于《生活飲用水衛生標準》(GB 5749—2006)的限值1．0 NTU。
1 實驗室試驗部分
1．1 儀器設備
ZR4—6混凝試驗攪拌機、容量瓶、移液管等。
1．2 試驗方法
取1 L水庫水加入凈水劑、助凝劑進行混凝試驗，沉降后取上清液檢測水質。混凝試驗攪拌參數為8O r／min，運行2min。
1．3 試驗結果
1．3．1 聚合氯化鋁投加量對渾濁度的影響
試驗原水水溫14℃、pH值7．0。試驗結果表明，隨著聚合氯化鋁投加量的增加出水渾濁度顯著下降(見表1)。然而，單一投加聚合氯化鋁所形成的沉淀礬花結體較小而且輕浮，沉降速度較慢，效果較差。雖然隨著聚合氯化鋁投加量的增大，礬花結體會相應增大一些，但大量投加聚合氯化鋁會增加出水鋁的含量，容易出現新的問題。聚合氯化鋁投加量定為30 mg／L。
1．3．2 投加聚合氯化鋁／黃坭粉沉降試驗
試驗原水水溫14 ℃、渾濁度12．1 NTU、pH值7．0。取山上黃坭，除去砂石，干燥后稱重配成一定濃度的泥水。以不同量加入，按混凝試驗參數進行試驗，結果見表2。
隨著坭粉加入量逐步加大，礬花明顯結大，下沉速度加快，當黃泥粉加到100 mg／L時，水樣有微紅色，使濁度讀數反而加大。考慮到黃坭粉如果加入太多會使聚合氯化鋁用量加大，而且加入量太大在生產實際中是不可行的，黃坭粉加入量定為50 mg／L。
1．3．3 加入其他助凝劑混凝沉降試驗
試驗原水水溫22．5 ℃、渾濁度5．62 NTU、pH值7．0，聚合氯化鋁投加量為30 mg／L，黃泥粉加入量50 mg／L，高錳酸鉀加入量0．4 mg／L(經驗數據)，聚丙烯酰胺加入量0．05 mL／L(經驗數據)。聚合氯化鋁與泥粉合用，混凝效果有所改善，但仍然不夠理想，嘗試加入助凝劑高錳酸鉀、聚丙烯酰胺試驗其混凝效果的改善情況，結果見表3。
從現象觀察，“聚合氯化鋁+黃泥粉+聚丙烯酰胺”不及“聚合氯化鋁+黃坭粉+高錳酸鉀”沉降快速，但從混凝沉降后的渾濁度看前者卻好一些。考慮到聚丙烯酰胺有毒，而且水廠現有投加高錳酸鉀的設備，決定采用“聚合氯化鋁+黃泥粉+高錳酸鉀”方案。
1．3．4 pH值對混凝效果的影響
試驗原水水溫15℃ 、渾濁度6．82 NTU、pH值7．0。調節原水不同pH值，加入30 mg／L聚合氯化鋁，50 mg／L黃泥粉，0-3 mg／L高錳酸鉀，沉降試驗結果見表4。
加混凝劑處理后水的pH值變化不大，在原水pH值為7．0的情況下，可以不加堿處理。
1．3．5 混凝劑、助凝劑、黃泥粉的加人順序試驗
聚合氯化鋁加入量30 mg／L，黃泥粉加入量50 mg／L。高錳酸鉀加入量0．4 mg／L，按先后次序加入，先加入的攪拌1 min后再加入其他，結果見表’5
從現象和數據看，1、4號效果較好，考慮水廠實際情況，采用高錳酸鉀、聚合氯化鋁、黃泥粉一起加入的方案。
1．3．6 黃泥粉質量檢測
附近地區采到的山泥有偏黃和偏紅2種，經檢測都含有鋁和鐵，其中黃泥含鋁、鐵較高，經室內和現場試驗都證實黃坭的助凝效果較紅坭好，有害金屬都沒有檢出(見表6)。
1．4 實驗室試驗小結
對于原水為低溫低濁藻類較多的水庫水，為了保證水廠的供水量和水質，試驗證明，可以通過加入約50 mg／L的黃泥和0．2—0．4 mg／L的高錳酸鉀作為助凝劑，使礬花增大，沉降速度加快，藻類也在混凝
中形成礬花沉降下來，達到預期的目的。
試驗延續了1個多月，所以每次試驗所用的水樣理化性質都有些不同，但原水水質對于水廠生產的影響是季節性的，室內試驗提供了處理的方法，實際生產中要根據當天的水質情況決定投加量。
2 水廠生產試驗
水廠生產現場試驗3 d。試驗過程如下：
1)開始以2000m3／h抽水生產，只加人聚合氯化鋁混凝劑，在沉淀池馬上出現“反池”現象，大量礬花不能在沉淀池沉淀下來，直接流到濾池。
2)此時按一定比例定量把溶解好的黃泥漿和高錳酸鉀從少到多慢慢加入到混合池，并調節聚合氯化鋁的加入量。隨著黃坭漿加人量增加，在環流反應池明顯觀察到礬花變大，沉淀池上方的礬花逐步減少至基本消失，此時保持整個水處理過程穩定。
3)測得待濾水渾濁度平均值1．56 NTU，濾后水(相當于出廠水)渾濁度平均值0．40 NTU，余氯1．86 mg／L。凈水劑投加量為：聚合氯化鋁約20 mg／L，黃泥粉約70 mg／L，高錳酸鉀0．2 mg／L。連續3 d同時檢測原水和出廠水的錳含量，原水錳含量0．06～0．09 mg／L，出廠水錳含量<0．05 mg／L。
因為加入高錳酸鉀量很少，不會影響水質。表7是2007年12月試驗時和常規生產時的水質檢測數據。
3 結果討論
生產試驗的數據與實驗室做出的數據比較，聚合氯化鋁的加入量減少而黃坭粉的加入量增加，但兩者比較接近。如果在穩定生產過程中，不一定
要求做到最好混凝沉降狀態都可達到出廠水渾濁度達標的目的，可以適當減少黃泥粉的加入量，或是適當加大聚合氯化鋁的量，都可以達到較好的凈水效果。
冬季陽光充足，藻類大量繁殖也是造成“反池”的原因，藻類較輕，難于沉降。通過加入黃泥粉和高錳酸鉀使礬花結大，高錳酸鉀有殺死藻類的作用，使沉降效果顯著。
從水質檢測報告上看常規工藝和“試驗工藝”對水質影響不大，但“試驗工藝”可以克服“反池”現象，保證水廠正常運行。
4 結論
通過實驗室和現場生產試驗，對于冬季低濁藻類較多的水庫水，加入20～30 mg／L聚合氯化鋁，50 ～70 mg／L黃泥粉和0．2～0．4 mg／L的高錳酸鉀作為助凝劑，可以克服“反池”現象，達到降低電耗，節約洗池水，提高供水能力，保證出廠水水質指標渾濁度達到《生活飲用水衛生標準》(GB 5749—2006)1．0 NTU以下的目的。投加黃泥粉和高錳酸鉀工藝操作簡單，不需要特殊設備，黃坭粉易取無害，價錢低廉。高錳酸鉀加入量很少，這是自來水廠處理特殊水源水質行之有效的方法。目前該水廠已增加黃泥設施，并應用在凈水生產中，取得良好的效果。
柳志剛 畢燦華 姚學俊
( 廣州市荔灣區環境監測站，廣州510380； 廣州市花都區自來水公司，廣州510800)
摘要冬季水庫水溫9～20℃ ，渾濁度在3～15 NTU之間，陽光充足時，藻類較多，投加復合聚合氯化鋁凈化處理由于礬花輕而小，在沉淀池易出現“反池”現象，水質渾濁度指標難以保證。通過加入黃泥粉和少量高錳酸鉀，使礬花結大加重，可以克服“反池”現象，達到較好的沉淀凈化效果。
關鍵詞 低溫低濁 水處理 黃泥粉 高錳酸鉀
廣州市北部某自來水廠以水庫水為原水。該水廠的供水設計能力為40 000 m3／d，工藝流程為：一級泵站(投加聚合氯化鋁、高錳酸鉀、氯氣)一環形反應池一斜管沉淀池一虹吸濾池一清水池(二次加氯)一二級泵站。冬天該水庫水溫在9～20 ℃范圍，渾濁度在3～15 NTU之間，陽光充足時，藻類生長迅速，藻類細胞數達到8．5×106 個/L，水中泥量較少，不能有效形成礬花中心；投加凈水劑聚合氯化鋁后，礬花輕而小，沉淀池容易出現“反池”現象，大量絮狀礬花流入濾池，加重濾池的負擔，反沖洗頻率由原來的8～10 h調整為2—3 h，浪費大量水和加大能耗，日供水量下降到15 000～20 000 m3／d。投加黃泥粉處理低溫低濁原水的方法已有人采用，但未見有系統報道。
筆者在實驗室試驗結果的基礎上，通過投加黃泥粉／助凝劑／高錳酸鉀的方法，使釩花結大加重，提高供水能力，比單一投加黃泥粉效果更為顯著。水廠冬季實際生產試運行結果顯示，投加黃泥粉／助凝劑／高錳酸鉀可有效克服“反池”現象，提高供水能力，保證出廠水渾濁度低于《生活飲用水衛生標準》(GB 5749—2006)的限值1．0 NTU。
1 實驗室試驗部分
1．1 儀器設備
ZR4—6混凝試驗攪拌機、容量瓶、移液管等。
1．2 試驗方法
取1 L水庫水加入凈水劑、助凝劑進行混凝試驗，沉降后取上清液檢測水質。混凝試驗攪拌參數為8O r／min，運行2min。
1．3 試驗結果
1．3．1 聚合氯化鋁投加量對渾濁度的影響
試驗原水水溫14℃、pH值7．0。試驗結果表明，隨著聚合氯化鋁投加量的增加出水渾濁度顯著下降(見表1)。然而，單一投加聚合氯化鋁所形成的沉淀礬花結體較小而且輕浮，沉降速度較慢，效果較差。雖然隨著聚合氯化鋁投加量的增大，礬花結體會相應增大一些，但大量投加聚合氯化鋁會增加出水鋁的含量，容易出現新的問題。聚合氯化鋁投加量定為30 mg／L。
1．3．2 投加聚合氯化鋁／黃坭粉沉降試驗
試驗原水水溫14 ℃、渾濁度12．1 NTU、pH值7．0。取山上黃坭，除去砂石，干燥后稱重配成一定濃度的泥水。以不同量加入，按混凝試驗參數進行試驗，結果見表2。
隨著坭粉加入量逐步加大，礬花明顯結大，下沉速度加快，當黃泥粉加到100 mg／L時，水樣有微紅色，使濁度讀數反而加大。考慮到黃坭粉如果加入太多會使聚合氯化鋁用量加大，而且加入量太大在生產實際中是不可行的，黃坭粉加入量定為50 mg／L。
1．3．3 加入其他助凝劑混凝沉降試驗
試驗原水水溫22．5 ℃、渾濁度5．62 NTU、pH值7．0，聚合氯化鋁投加量為30 mg／L，黃泥粉加入量50 mg／L，高錳酸鉀加入量0．4 mg／L(經驗數據)，聚丙烯酰胺加入量0．05 mL／L(經驗數據)。聚合氯化鋁與泥粉合用，混凝效果有所改善，但仍然不夠理想，嘗試加入助凝劑高錳酸鉀、聚丙烯酰胺試驗其混凝效果的改善情況，結果見表3。
從現象觀察，“聚合氯化鋁+黃泥粉+聚丙烯酰胺”不及“聚合氯化鋁+黃坭粉+高錳酸鉀”沉降快速，但從混凝沉降后的渾濁度看前者卻好一些。考慮到聚丙烯酰胺有毒，而且水廠現有投加高錳酸鉀的設備，決定采用“聚合氯化鋁+黃泥粉+高錳酸鉀”方案。
1．3．4 pH值對混凝效果的影響
試驗原水水溫15℃ 、渾濁度6．82 NTU、pH值7．0。調節原水不同pH值，加入30 mg／L聚合氯化鋁，50 mg／L黃泥粉，0-3 mg／L高錳酸鉀，沉降試驗結果見表4。
加混凝劑處理后水的pH值變化不大，在原水pH值為7．0的情況下，可以不加堿處理。
1．3．5 混凝劑、助凝劑、黃泥粉的加人順序試驗
聚合氯化鋁加入量30 mg／L，黃泥粉加入量50 mg／L。高錳酸鉀加入量0．4 mg／L，按先后次序加入，先加入的攪拌1 min后再加入其他，結果見表’5
從現象和數據看，1、4號效果較好，考慮水廠實際情況，采用高錳酸鉀、聚合氯化鋁、黃泥粉一起加入的方案。
1．3．6 黃泥粉質量檢測
附近地區采到的山泥有偏黃和偏紅2種，經檢測都含有鋁和鐵，其中黃泥含鋁、鐵較高，經室內和現場試驗都證實黃坭的助凝效果較紅坭好，有害金屬都沒有檢出(見表6)。
1．4 實驗室試驗小結
對于原水為低溫低濁藻類較多的水庫水，為了保證水廠的供水量和水質，試驗證明，可以通過加入約50 mg／L的黃泥和0．2—0．4 mg／L的高錳酸鉀作為助凝劑，使礬花增大，沉降速度加快，藻類也在混凝
中形成礬花沉降下來，達到預期的目的。
試驗延續了1個多月，所以每次試驗所用的水樣理化性質都有些不同，但原水水質對于水廠生產的影響是季節性的，室內試驗提供了處理的方法，實際生產中要根據當天的水質情況決定投加量。
2 水廠生產試驗
水廠生產現場試驗3 d。試驗過程如下：
1)開始以2000m3／h抽水生產，只加人聚合氯化鋁混凝劑，在沉淀池馬上出現“反池”現象，大量礬花不能在沉淀池沉淀下來，直接流到濾池。
2)此時按一定比例定量把溶解好的黃泥漿和高錳酸鉀從少到多慢慢加入到混合池，并調節聚合氯化鋁的加入量。隨著黃坭漿加人量增加，在環流反應池明顯觀察到礬花變大，沉淀池上方的礬花逐步減少至基本消失，此時保持整個水處理過程穩定。
3)測得待濾水渾濁度平均值1．56 NTU，濾后水(相當于出廠水)渾濁度平均值0．40 NTU，余氯1．86 mg／L。凈水劑投加量為：聚合氯化鋁約20 mg／L，黃泥粉約70 mg／L，高錳酸鉀0．2 mg／L。連續3 d同時檢測原水和出廠水的錳含量，原水錳含量0．06～0．09 mg／L，出廠水錳含量<0．05 mg／L。
因為加入高錳酸鉀量很少，不會影響水質。表7是2007年12月試驗時和常規生產時的水質檢測數據。
3 結果討論
生產試驗的數據與實驗室做出的數據比較，聚合氯化鋁的加入量減少而黃坭粉的加入量增加，但兩者比較接近。如果在穩定生產過程中，不一定
要求做到最好混凝沉降狀態都可達到出廠水渾濁度達標的目的，可以適當減少黃泥粉的加入量，或是適當加大聚合氯化鋁的量，都可以達到較好的凈水效果。
冬季陽光充足，藻類大量繁殖也是造成“反池”的原因，藻類較輕，難于沉降。通過加入黃泥粉和高錳酸鉀使礬花結大，高錳酸鉀有殺死藻類的作用，使沉降效果顯著。
從水質檢測報告上看常規工藝和“試驗工藝”對水質影響不大，但“試驗工藝”可以克服“反池”現象，保證水廠正常運行。
4 結論
通過實驗室和現場生產試驗，對于冬季低濁藻類較多的水庫水，加入20～30 mg／L聚合氯化鋁，50 ～70 mg／L黃泥粉和0．2～0．4 mg／L的高錳酸鉀作為助凝劑，可以克服“反池”現象，達到降低電耗，節約洗池水，提高供水能力，保證出廠水水質指標渾濁度達到《生活飲用水衛生標準》(GB 5749—2006)1．0 NTU以下的目的。投加黃泥粉和高錳酸鉀工藝操作簡單，不需要特殊設備，黃坭粉易取無害，價錢低廉。高錳酸鉀加入量很少，這是自來水廠處理特殊水源水質行之有效的方法。目前該水廠已增加黃泥設施，并應用在凈水生產中，取得良好的效果。