强化常规给水处理工艺研究

供水技术

WATERTECHNOLOGYVol．6No．5Oct．2012

强化常规给水处理工艺研究

鹿

燕

（中国石化集团胜利石油管理局供水公司，山东东营257055）

要：分析了辛安水厂原水水质问题及常规水处理工艺的运行效果，通过在常规混凝单元

增加投药量、投加高锰酸盐复合药剂、预氯化以及在过滤单元投加助滤剂等强化措施，探讨了强化

摘

常规水处理工艺的运行效果。结果表明，通过各种强化措施可以提高常规水处理工艺对有机物和藻类的去除效果，进一步提高常规工艺的处理效能，保证出厂水水质满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）要求。

关键词：常规处理；

强化过滤；水质标准

中图分类号：TU991．2文献标志码：A文章编号：1673－9353（2012）05－0018－04doi：10．3969/j．issn．1673－9353．2012．05．005

强化混凝；

Enhancementofconventionalwatertreatmentprocess

LuYan

（ChinaPetrochemicalCorporationShengliPetroleumManagementBureau

WaterSupplyCompany，Dongying257055，China）

Abstract：

Theissuesofrawwaterqualityandoperationalefficiencyofconventionalwater

treatmentprocessinXin＇anWaterworkswereanalyzed．Theoperationalefficiencyofenhancedconventionalwatertreatmentprocesswasdiscussedbyincreasingchemicaldosageinconventionalcoagulationunit，dosingpotassiumpermanganatecomposite，prechlorinationanddosingfiltrationaidsinfiltrationunit．Theresultsshowedthattheenhancedmeasurescouldimprovetheremovalefficiencyoforganicsandalgaeinconventionalwatertreatmentprocess，andcouldfurtherimprovethetreatmenteffectoftheconventionalprocess．TheoutflowwaterqualitycouldsatisfytherequirementofStandardsforDrinkingWaterQuality（GB5749－2006）．

Keywords：qualitystandards

目前，国内绝大部分水厂采用传统的混凝+沉淀+过滤+消毒的常规水处理工艺，该工艺仅适用于未受到污染的原水，且无法有效地去除以溶解状

因此会导致很多有害物态存在的微量有机污染物，

质，特别是一些“三致”有机污染物残留于饮用水

中。随着水源水污染程度的日趋严重以及水质标准常规水处理工艺的出水水质已无法满要求的提高，

《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）要求，足

因此有必要在常规处理工艺的基础上采取强化措

施，以保障供水水质。1

conventionaltreatment；

enhancedcoagulation；

enhancedfiltration；

water

辛安水厂原水水质存在的问题

辛安水厂的原水取自辛安水库，该水库水源水

原水水质见表1。根据《地面水环境来自黄河水体，

（GB3838—2002）中的Ⅲ类水体要求，质量标准》对

水源水体进行评价，结果见表1。

TN和TP超标现象，①水库水体存在CODMn、72．7%和10．9%；藻密度超标频率分别为20．3%，

超标，说明该地区水源水微污染状况严重。

·18·

2012年10月鹿燕：强化常规给水处理工艺研究第6卷第5期

②

－

水库水体存在Cl超标现象，超标频率为

35%；个别时期F－和pH也会存在不同程度的超标

现象。

③水库水体中铁含量超标，个别时期锰含量超标；水体中工业有机物含量、放射性物质含量、有毒重金属含量等指标未出现超标现象。

表1Tab．1

项目Cl－F－CODMnCODCrBOD5NH3－NTNTPDO溶解性铁原水水质Rawwaterquality

解性无机离子，故氯化物和可溶解性总固体含量经

常偏高；常规处理工艺出水CODMn超标，最大超标倍数为1．27倍。

表2Tab．2

项目余氯氯化物溶解性总固体

耗氧量

平均值/

（mg·L－1）0．622378563．47

出水水质Outflowwaterquality

超标频率/%23310100

最大超标倍数31．661．231．27

平均值/最大值/最小值/超标频最大超

－1－1

（mg·L）（mg·L）（mg·L－1）率/%标倍数

2350．85．516．02．30．3801．70．03010．10．12

4001．118．942．36．61．7543．50．14015．40．40

990．22．75．50．50．0170．40．0024．30．03

37．51．620．317．53．15．572．710．91．67．7

1．601．053．152．111．651．753．522．801．161．33

33.1

强化常规处理工艺

强化混凝

试验主要参考二水厂的工艺运行状况及试验条

考察了各种强化混凝技术的处理效能。件等因素，3.1.1

高锰酸钾复合药剂+混凝剂

试验采用GS－1型高锰酸盐复合药剂（KMnO4

的含量为5%，简称PPC）和聚合铁铝混凝剂（Al2O3Fe2O3的含量为0．2%～0．7%），的含量为10%，根据烧杯试验确定药剂投加量，选取高锰酸盐复合药

15和20mg/L，剂的投加量分别为10，聚合铁铝的30，40，50，60和70mg/L。根据投加量分别为20，

烧杯试验确定的高锰酸盐复合药剂和聚合铁铝的最

佳投加量分别是20和70mg/L。

当高锰酸盐复合药剂和聚合铁铝的投加量分别为20和70mg/L时，考察了各处理单元的出水水质，结果见表3。可以看出，在原水水质条件为低浊高藻时，投加高锰酸盐复合药剂后，常规工艺对藻类CODMn及浊度的的去除率明显提高，试验期间藻类、51．3%和95．5%，而未投去除率分别达到95．1%，

CODMn及浊度的去除加高锰酸盐复合药剂时，藻类、45．2%和94%。说明投加高锰酸率分别为89．8%，

CODMn钾复合药剂可以提高常规处理工艺对藻类、和浊度的去除效果。

22.1

常规处理工艺

工艺概况

2005年辛安水厂开始实施工艺升级改造，改造

4

3

43

后设计水处理能力为10×10m/d，目前实际水处

理能力为6×10m/d。水厂共采用两套常规水处理工艺：一水厂为串管式圆管混合器+穿孔旋流反应池+气浮移动罩滤池+翻板滤池+清水池的处理工艺；二水厂为串管式圆管混合器+小网格反应池+斜管沉淀池+V型滤池+清水池的处理工艺。2.2

出水水质

辛安水厂出水水质情况如表2所示。可以看出，常规处理工艺的出水浊度偶尔会出现超标现象，平均值为0．75NTU，超标频率为20%，最大超标倍数为1．8倍；出水pH平均值为8．2，最大超标倍数为1．09倍；常规处理工艺无法去除水中Cl－及其他溶

表3

Tab．3

项目

浊度/NTU

CODMn/（mg·L－1）藻类/（10个·L

7

－1

各处理单元的出水水质

未投加高锰酸钾

出厂水0．52．580．52

原水9．465．449．12

沉后1．643．961．71

滤后0．623．091．02

出厂水0．572．980．93

Outflowwaterqualityofeachtreatmentunit投加高锰酸钾沉后1．553．961．43

滤后0．622．980．76

原水115．3

）

10．62

·19·

第6卷第5期供水技术2012年10月

3.1.2

高锰酸钾复合药剂+预氯化+混凝剂试验采用高锰酸盐复合药剂、氯气和聚合铁铝

表4

Tab．4

加氯量/

（mg·L－1）

高锰酸盐复合药剂投加量/（mg·L－1）

确定高锰酸盐复合药剂和聚合铁铝混凝剂的情况，

投加量分别为20和60mg/L，在不同加氯量条件下各处理单元的出水水质如表4所示。

混凝剂联合投加的方式，根据烧杯试验及实际运行

各处理单元的出水水质

检测指标

浊度/色度/NTU度11．1

3520152010205

CODMn/

（mg·L－1）5．304．083．103．892．883．252．76

氨氮/（mg·L－1）0．3360．2720．1090．2470．0630．2970．041

CHCl3/

UV254/

（mg·

（cm－1）

L－1）＜34＜310674

0．0760．0600．0550．0530．0560．0640．073

藻类/（107个·L－1）19．711．82．38．04．54．13．8

Outflowwaterqualityofeachtreatmentunit聚合铁铝投加量/（mg·L－1）

取样点

原水沉后水滤后水沉后水滤后水沉后水滤后水

1．02．02．5

202020

606060

3．150．953．200．873．180．64

由表4可以看出，随着加氯量的提高，浊度、CODMn、氨氮及藻类等指标的处理效果明显提高，加氯后氨氮去除率可由68%提高至88%，当加氯量增至2．5mg/L时，浊度和CODMn去除率分别达到94%和48%，但UV254变化不明显，说明三种药剂联合强化处理比高锰酸盐复合药剂与混凝剂联合使用

预氯化作用比较明显。但是，从三氯甲的效果更好，

烷检测指标可以看出，三氯甲烷含量随着加氯量的

增加而提高，因此必须控制加氯量，以减少消毒副产物的产生。

综上所述，当采用高锰酸盐复合药剂进行预处理时，若同时采用预氯氧化，则应加强水质监测，并严格控制加氯量。试验表明，单独采用预氯化除藻，若加氯量控制在1～2mg/L时，三氯甲烷含量不会明显提高，适宜的加氯量会提高氯与高锰酸盐复合药剂联合强化的处理效果。实际工艺运行中，加氯量还应参考原水水质状况尤其是藻类及耗氧量等指标来确定。3.1.3

增加混凝剂投加量

混凝剂投加量会影响出厂水水质的稳定性，为保证出水水质，通过烧杯试验考察了不同聚合铁铝结果见表5。混凝剂投加量条件下的出水水质，

由表5可知，增加混凝剂投加量可以强化常规CODMn及藻类的去除效果，混凝对浊度、色度、说明有机物和藻类主要还是依靠混凝沉淀工艺得以去除，当混凝剂投加量增至60mg/L时，浊度、色度、CODMn及藻类指标达到最低值，继续增加混凝剂投

各项指标值开始升高，说明适量增加混凝剂投加量，

加量可以提高常规工艺的处理效果。由于试验与实故该数据仅为实际生产提供际工艺条件存在差异，

参考依据。

表5

不同混凝剂投加量条件下出水水质的变化

Variationofoutflowwaterqualityunder

检测指标CODMn/（mg·L－1）5．35．04．23．02．82．64．8

differentcoagulantdosagecondition

投加量/（mg·L－1）0203040506070

浊度/NTU117．65．53．83．22．04．0

色度/度30252520151515

藻类/（10个·L－1）

9．78．56．65．64．54．55．1

7

Tab．5

3.1.4

投加助凝剂

AH912PWG阴离试验选择PAFC作为混凝剂，

子型PAM作为助凝剂，在不同PAFC和PAM投加量条件下，考察了出水浊度变化情况，见表6。

表6Tab．6

不同投药量条件下出水浊度的变化Variationofoutflowturbidityunder

浊度/NTU

原水3．5

4．05．24．4

絮凝池出水2．62．32．01．9

沉淀池出水2．01．81．51．2

differentchemicaldosagecondition

－1

投加量/（mg·L）

PAFCPAM0．10．20．30．4

20

·20·

2012年10月

续表6－1

投加量/（mg·L）PAFC

PAM0．1

25

0．20．30．4

（Continue）

鹿燕：强化常规给水处理工艺研究第6卷第5期

浊度/NTU

原水5．04．86．05．3

絮凝池出水2．52．32．11．8

沉淀池出水2．11．91．51．1

剂后，瞬时水头增长较迅速，随着时间的延长，阻塞值增长速度变慢，过滤周期达到20h时，阻塞值达与未投加助滤剂的滤池相到反冲洗设计值200mm，比，过滤周期缩短2h，说明投加助滤剂对过滤周期但影响不大。此外，投加助滤剂后，藻类去有影响，

CODMn去除率也有一定提高，但除率可以提高10%，效果不明显。4

PAM投加量由0．1mg/L提高至由表6可知，

0．4mg/L时，絮凝池和沉淀池的出水浊度均呈下降趋势。此外，当PAM投加量增至0．4mg/L时，水中

沉降性能良好，沉淀池出水浊度可降矾花明显增大，

至1．1NTU，浊度去除效果明显。

3.2强化过滤

常规工艺中过滤是控制出水水质的关键工序。过滤主要是靠机械截流作用，对水中的悬浮物具有较好的去除效果，但对重金属离子及溶解性有机物等溶解性污染物的去除作用有限。因此，为改善滤池的处理效果，必须对滤池系统采取强化措施，如控制滤速、采用多层滤料及投加助凝剂等。该试验采用滤前投加助滤剂的方式强化过滤效

助滤剂采用聚合铁铝。助滤剂投加量直接影响果，

助滤效果，投加量过小，悬浮颗粒不能脱稳聚集，投加量过大则严重影响滤池的运行效果。依据相关资0．2，0．3，料，选择助滤剂的投加量分别为0．1，

0．4，0．5和0．6mg/L，根据滤池阻塞显示器数值确定过滤水头损失，不同助滤剂投加量下的滤后水平均浊度如表7所示。

表7Tab．7

不同助滤剂投加量下的滤后水浊度Turbidityoffilteredwaterunderdifferentfiltrationaidsdosagecondition

聚合铁铝投加量/（mg·L－1）滤前水浊度/NTU

0．1

0．2

0．3

0．44．0

0．53．6

0．63．2

［1］

结论

①

常规处理工艺对CODMn的去除能力有限，

对氯化物及其他溶解性无机离子无去除能力，出水浊度存在超标现象。运行结果表明，常规工艺抗水量和水质冲击能力较差，运行效率低，水质无法得到《生活饮用水卫生标准》（GB5749—保障，难以满足2006）要求。

采用高锰酸盐复合药剂和预氯化的联合强

化常规工艺措施后，氨氮去除率可由68%提高至88%；当加氯量增至2．5mg/L时，浊度和CODMn去除率分别达到94%和48%，同时消毒副产物含量升故必须严格控制加氯量，以减少消毒副产物的产高，

生。建议在控制加氯量的前提下，推荐使用高锰酸盐复合药剂、氯气和混凝剂三种药剂的联合强化混凝。

③

投加助滤剂可强化沉后水浊度的去除效

果，浊度降低可有效减少附着在絮体上或水中单独

在很大程度上可以保证饮用水存在的病原微生物，

的生物安全性。但助滤剂投加量过大，会使滤池滤

层水头损失增加。试验表明，助滤剂投加量为0．4mg/L时，过滤效果可以得到提高。

实施强化常规混凝和过滤工艺单元措施后，可以明显提高出水水质，优化工艺流程。对于现阶段

④

采取强没有条件进行升级改造的常规处理工艺水厂，化常规处理工艺来提高出水水质是行之有效的。参考文献：

［1］齐玉玲，黄晓东，张金松，等．二次微絮凝改善过滤

J］．中国给水排水，2005，21（2）：34效果的试验研究［－36．

作者简介：鹿燕（1979－

），女，工程师，主要从

②

4．523．663．8

滤后水浊投加助滤剂0．920．880．670．660．620．56

度/NTU未投加助滤剂1．461．341．221．201．101．20

由于辛安水厂滤前水的藻类含量较高，加上沉淀池和滤池的距离较近，絮凝时间相对较短（约30～60s），故形成的絮体不够密实。由表7可以看出，投加助滤剂后，滤后水浊度明显降低。根据不同助滤剂投加量下的浊度去除效果，得出助滤剂的最佳投加量为0．4mg/L，这比相关研究中得到的数值

［1］

要高。分析其原因，可能是由于待滤水藻类含量高，且絮凝时间短，从而造成投加量增大。投加助滤

事水处理和水厂工艺运行工作。

E-mail：luyan206．slyt@sinopec．com收稿日期：2012－07－02

·21·