饮用水处理过程中对藻类的控制研究

2010年9月CHINAWATER&WASTEWATERSep.2010

饮用水处理过程中对藻类的控制研究

郑全兴

(扬州自来水有限责任公司,江苏扬州225009)

摘 要: 某给水厂原水中的藻类含量较高,且其常规处理工艺的除藻效果不理想,为此提出投加高锰酸钾和粉末活性炭(PAC)的强化除藻措施,通过模拟试验考察了分别单独投加高锰酸钾和PAC以及高锰酸钾与PAC联合投加3种方法的强化除藻效果,并对实际生产应用效果进行了分析。结果表明,高锰酸钾与PAC联用对藻类的强化去除效果最好,除藻率高达96%;同时通过实际应用分析可知,高锰酸钾与PAC的联合投加还可有效控制三卤甲烷的生成和去除微囊藻毒素、降低氯耗、缩短后续滤池的反冲洗时间。另外,在实际应用中发现,通过遮阳手段能有效阻止藻类的繁殖。

关键词: 饮用水; 藻类; 高锰酸钾; 粉末活性炭

中图分类号:TU991 文献标识码:C 文章编号:1000-4602(2010)17-0098-03

ControlofAlgaeinTreatmentofDrinkingWater

ZHENGQuan-xing

(YangzhouWaterSupplyCo.Ltd.,Yangzhou225009,China) Abstract: Therawwaterfromawaterworkshashighcontentofalgae,andtheconventionaltech-niquesareineffectiveinremovingalgae.Therefore,potassiumpermanganateandpowderedactivatedcar-bon(PAC)wereusedforenhancedalgaeremova.lTheenhancedeffectsofalgaeremovalbyrespectiveadditionofpotassiumpermanganateandPACandcombinedadditionofpotassiumpermanganateandPACwereinvestigatedthroughsimulationtes,tandtheapplicationeffectintheactualproductionwasana-lyzed.TheresultsshowthatthecombinedadditionofpotassiumpermanganateandPAChasthebestre-movalefficiencyofalgae,andtheremovalrateofalgaeisupto96%.Thiscombinedadditionprocesscanalsoeffectivelycontroltheformationoftrihalomethanes,removemicrocystin,reducechlorinecon-sumptionandshortenbackwashingtimeofsubsequentfilter.Inaddition,thealgaereproductioncanbeinhibitedusingsunshades. Keywords: drinkingwater; algae; potassiumpermanganate; powderedactivatedcarbon 扬州某给水厂的取水口位于万福闸下游150m处的廖家沟水源地,此处亦是淮河的泄洪排江通道。近年来,由于大量生活污水、工业废水、农渔牧污水的排放,使水体受到了不同程度的污染,导致了水体的富营养化和藻类的过度繁殖,给供水带来了很大影响。笔者在常规工艺的基础上,提出采用投加高锰酸钾和粉末活性炭(PAC)的强化措施来控制原水中的藻类,并通过一系列的模拟试验,同时结合实际

生产应用情况分析了该方法对饮用水处理过程中藻类的控制效果。

1 去除藻类的模拟试验111 材料与方法11111 试验材料

高锰酸钾购自某化学制品公司,产品类别为生活饮用水化学处理剂,纯度\\99.3%;粉末活性炭为木质炭,粒度为200目,碘吸附值为907mg/g,亚甲

#98#www.watergasheat.com郑全兴:饮用水处理过程中对藻类的控制研究第26卷 第17期

蓝脱色值为152mg/g;碱式氯化铝为黄色树脂状固体,Al2O3含量为28%,碱化度为65%~85%。11112 试验原水

试验原水为该给水厂的进水,具体水质见表1。

表1 原水水质Tab.1 Qualityofrawwater

项目均值

水温

/e25

pH7.9

色度

/倍15

嗅味浊度//级NTU334

藻类/

(个#L-1)8.1@106强的吸附能力,同时PAC的投加增加了水中的粒子数量,其可作为混凝剂的晶核,去除更多藻细胞,具有明显的助凝作用。高锰酸钾与粉末活性炭的联用在除藻方面具有协同和互补作用。高锰酸钾的强氧化性可进一步改善PAC的吸附性能,而PAC具有还原性,可促进新生态水合二氧化锰的生成。这种新生态水合二氧化锰可氧化粒径为1~3mm、带有鞭毛、游动性很强的藻细胞个体,破坏其游动性,使其被吸附在粉末活性炭表面而去除;同时,水合二氧化锰可氧化破坏藻细胞生长时产生的多糖类、果胶类、脂蛋白类、聚酰胺酸类有机物等细胞外胶状物质,使藻细胞与混凝剂充分接触而被去除。

对于高锰酸钾和粉末活性炭投量的选择,要综合考虑处理效果和制水成本。试验模拟在取水口投加高锰酸钾、加混凝剂前投加PAC,根据原水水质,投加不同量的高锰酸钾和PAC进行一系列的优化试验,最终确定高锰酸钾投量为1.5mg/L、PAC投量为20mg/L、碱式氯化铝投量为20mg/L,此时对藻类的去除率为96%。

2 生产应用

高锰酸钾和粉末活性炭联用强化除藻工艺被应用于该给水厂中。在水厂的取水口投加高锰酸钾,经过1.5h左右到达水厂,投加方式为湿式自动投加。在给水厂静态管道混合器前投加粉末活性炭,这样可最大限度地降低高锰酸钾的负面影响,消除其与混凝之间的竞争,同时避免因与粉末活性炭接触时间偏短而造成的藻类穿透滤层现象,投加方式为湿式投加,投加量可以由出水管上的阀门调节、流量仪显示。高锰酸钾、PAC和碱式氯化铝的投量分别为1.5、20和20mg/L。211 对氯消毒副产物的控制

[1]

11113 试验方法

该给水厂采用混凝/沉淀/过滤/消毒的常规处理工艺,混凝剂为碱式氯化铝。模拟试验共设计了4种工况:常规工艺(a)、高锰酸钾(在投加混凝剂之

前投加,投量为1.0mg/L)强化常规工艺(b)、PAC(在投加混凝剂之前投加,投量为40mg/L)强化常规工艺(c)、高锰酸钾和PAC联合(在取水口投加高锰酸钾,投量为1.5mg/L;在投加混凝剂之前投加PAC,投量为30mg/L)强化常规工艺(d)。4种工况中碱式氯化铝的投量均为30mg/L。试验在六联搅拌器上进行,取一系列1L的原水放入烧杯中,分别模拟不同的投加点进行混凝沉淀试验,测定沉后水中的藻类。藻类的测定方法采用显微镜计数法。112 结果与分析

4种工况下对藻类的去除效果见图1。

图1 不同工艺对藻类的去除效果Fig.1 Removalofalgaebydifferentprocesses

藻类是氯消毒副产物的重要前体物,加氯消毒

过程会产生三卤甲烷。三卤甲烷主要包括三氯甲烷、一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、三溴甲烷,在5生活饮用水卫生标准6(GB5749)2006)中规定,该类化合物中各种化合物的实测浓度与其各自限值的比值之和不超过1。在该给水厂中,使用预加氯去除沉淀池中的藻类时,出厂水中三卤甲烷类化合物的比值之和高达1.41;而取消预加氯,改用投加高锰酸钾和PAC方法,在保证管网末梢水中余氯\\0.05mg/L的条件下,出厂水中三卤甲烷类化合物的比值之和可降至0.38,大大降低了出厂水中氯消毒副产

由图1可知,常规工艺对藻类的去除效果最差,为73%左右;高锰酸钾和PAC联合强化常规工艺对

藻类的去除效果最好,高达95%以上;而高锰酸钾强化常规工艺和PAC强化常规工艺对藻类的去除效果居中,均在85%左右。

高锰酸钾可以氧化包裹藻细胞体的胶状物质,且其本身被还原而生成的新生态水合二氧化锰具有强氧化性和吸附活性,对含藻水的混凝具有明显的促进作用。而PAC因其巨大的比表面积而具有较

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中国给水排水

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物的浓度,保证了饮用水的水质安全。

212 降低氯耗

根据生产报表,出厂水余氯测定值一般为0.70~0.79mg/L。2009年6月采用高锰酸钾和PAC联用工艺,与2007年同期在取水口投加PAC相比,沉淀池出水浊度、出厂水浊度、千吨水矾耗、千吨水氯耗分别下降了23.9%、64.7%、22.2%、16.1%;与2006年同期的常规处理工艺相比,沉淀池出水浊度、出厂水浊度、千吨水氯耗分别下降了47.2%、73.3%、36.5%,但千吨水矾耗增加了18.8%。通过投加高锰酸钾和PAC来强化常规工艺,可有效去除藻类和有机物,进而明显降低氯耗。

213 对微囊藻毒素的去除效果

微囊藻毒素(MC-LR)是一种在蓝藻水华污染中出现频率最高、产生量最大和危害最严重的藻毒素。藻毒素有很强的热稳定性,即使煮沸也不能消除其毒性。绝大部分藻毒素是水溶性的,采用一般

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的水处理工艺并不能有效去除。而高锰酸钾与PAC联用在去除MC-LR方面具有互补性,高锰酸钾对MC-LR具有一定的氧化降解能力,可使之生成邻二醇类有机物而丧失毒性。一般来说,随着高锰酸钾投量的增加,联用工艺对MC-LR的去除率越来越高,因为增加高锰酸钾投量可以保证在PAC吸附过程中有足够氧化强度使MC-LR在PAC表面发生氧

[3]

化聚合。将高锰酸钾与粉末活性炭联用工艺应用于该给水厂的实际生产中,检测到出厂水中的MC-LR<0.0002mg/L,远低于5生活饮用水卫生标准6(GB5749)2006)中规定的限值。214 对滤池运行的影响

采用高锰酸钾与PAC除藻时,也带来了新的问题。由于高锰酸钾与粉末活性炭联用具有强化混凝作用,使沉淀池出水浊度降低,阳光通透性增强,沉淀池的斜管上长出了青苔(丝状绿藻)。2008年6月11日,在斜管沉淀池上搭设临时遮阳网进行生产试验,冲洗斜管时预留一角青苔没有清洗掉,两周后青苔在没有阳光照射的条件下自然消失。因此,夏季在沉淀池上搭设遮阳网可有效阻止藻类的繁殖。笔者考察了投加高锰酸钾与PAC(同时在沉淀池上搭设临时遮阳网)强化除藻对后续滤池运行工况的影响,滤池为重力式无阀滤池,全封闭,不需要搭设临时遮阳网,结果见表2。

表2 投加高锰酸钾和PAC对后续滤池的影响Tab.2 EffectofaddingKMnO4andPAConoperationof

filter

投加KMnO4和PAC项不投加KMnO4和PAC

目过滤周期/h反冲洗时间/min过滤周期/h反冲洗时间/min1#23.2014.2023.506.00#

23.3513.3023.206.0023#24.2014.5024.157.00

23.5013.3023.457.254#

23.7513.2524.008.005#

#624.2514.0024.307.50均23.7113.7523.778.13值 由表2可知,投加高锰酸钾和PAC(同时搭设临时遮阳网)强化除藻在一定程度上缩短了后续滤池的反冲洗时间。分析认为,高锰酸钾与PAC联用显著降低了沉淀池出水(即滤前水)的浊度,有效去除了水中的藻类,因此降低了后续滤池的处理负荷,在过滤周期相同的情况下,使滤池所需的反冲洗时间大大缩短。3 结论

采用高锰酸钾和PAC联合投加的方法可明显提高常规工艺的除藻效果。在取水口处投加1.5mg/L的高锰酸钾、投加混凝剂前投加20mg/L的PAC,可使除藻率高达96%;同时,高锰酸钾和PAC的投加也可有效控制氯消毒副产物三卤甲烷的生成、降低氯耗,且可使出厂水的MC-LR<0.0002mg/L(远低于0.001mg/L的标准限值);另外,高锰酸钾与PAC的联用还显著降低了沉后水浊度,减轻了后续滤池的处理负荷,缩短了其反冲洗时间。参考文献:

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