序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的季節(jié)性原水水質(zhì)變化除臭應用實踐樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。

0引言

我國部分飲用水地表水源地存在水體富營養(yǎng)化的現(xiàn)象,在季節(jié)、水溫等條件適宜時易爆發(fā)水華,引起藻類數(shù)量明顯增加,進而產(chǎn)生各種具有嗅味的代謝產(chǎn)物。在各種嗅味中,土霉味較為常見,主要由土臭素(GSM)和二甲基異莰醇(2-MIB)等藻類和放線菌的代謝產(chǎn)物引起,且嗅閾濃度低[1]。我國《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2022)中明確規(guī)定兩者的限值均為10ng/L。研究表明,混凝、沉淀和過濾等傳統(tǒng)凈水工藝對GSM、2-MIB的去除能力有限[2]。較為常見的方法是在傳統(tǒng)工藝前端增設高錳酸鉀預氧化、預氯化或粉末活性炭吸附單元,或在傳統(tǒng)工藝后增設臭氧氧化和活性炭吸附單元,通過氧化和吸附作用,增加工藝對有機組分的去除性能,從而去除嗅味物質(zhì)[3]。目前我國大部分水廠都采用傳統(tǒng)處理工藝,深度處理工藝總體占比偏低[4],而且在實際水廠運行中,嗅味物質(zhì)的去除往往受多種因素的影響,因此需要進一步加強實際水廠常規(guī)工藝條件下的嗅味去除應用研究。2019年和2020年的夏秋季,山東省濰坊市昌樂縣城南水廠原水土霉味明顯,嚴重影響水廠的制水效果。為保證供水水質(zhì)安全,對原水水質(zhì)開展了檢測分析,針對原水藻類濃度高、土霉味明顯的水質(zhì)特點,分別開展了高錳酸鉀、粉末活性炭與高錳酸鉀聯(lián)合投加、高錳酸鉀與次氯酸鈉聯(lián)合投加的系列試驗,對投加方式與投加量進行了優(yōu)化,取得了較好的生產(chǎn)實踐效果,可為其它類似情況的水廠提供運行技術參數(shù)和依據(jù)。

1試驗材料與方法

1.1水廠概況

城南水廠位于濰坊市昌樂縣城南約10km,設計規(guī)模為9.6萬m3/d,采用混凝、沉淀、過濾、消毒常規(guī)工藝處理流程,重力流輸水為城區(qū)供水。2020年平均日供水量為6.5萬m3/d。水廠原水取自昌樂縣最南端的高崖水庫,經(jīng)36kmDN1400鋼筋預應力混凝土原水輸水管線自流進入水廠。水廠工藝流程如圖1所示。2019年和2020年6月至10月的原水水質(zhì)情況見表1。在夏秋季,原水水質(zhì)呈現(xiàn)相似特點,藻類最高濃度分別達到14448萬個/L和11622萬個/L,均有明顯土霉味。

1.2試驗方法

由于原水水質(zhì)變化往往較為突然,特別是藻類爆發(fā)和出現(xiàn)異味的初期,水廠需結合水質(zhì)變化和實際生產(chǎn)條件快速做出應急處理,因此在小試之前先開展了粉末活性炭、高錳酸鉀、次氯酸鈉的應急投加生產(chǎn)性試驗。結合應急生產(chǎn)性試驗的結果,開展小試,再對小試結果進行生產(chǎn)性應用驗證。1.2.1生產(chǎn)性試驗方法距高崖水庫取水口下游1km處是孟津河備用水源,其取水管道與水廠的原水輸水管線相連接,由于受限于場地條件及管理權限,該地點僅具備投加高錳酸鉀的條件,不具備投加活性炭及預氯化的條件,因此選定該地點為高錳酸鉀投加點。粉末活性炭投加點選在水庫取水口處。次氯酸鈉投加點分別在折板反應池前和V型濾池后?；炷齽榫酆下然X鐵(Al2O3含量10%,Fe含量0.5%),在跌水網(wǎng)格混合池投加,濃度均為40mg/L。1.2.2小試方法用六聯(lián)攪拌機燒杯試驗模擬水廠混凝沉淀工藝,研究各種投加方式和投加量對藻類和嗅味去除的影響。試驗用混凝劑為聚合氯化鋁鐵,與水廠實際所用品牌型號一致。在混凝劑投加量均為40mg/L的條件下,分別開展:①投加高錳酸鉀;②粉末活性炭(300目)與高錳酸鉀聯(lián)合投加;③高錳酸鉀與次氯酸鈉(有效氯含量(以Cl計)13%)聯(lián)合投加的小試。三種投加方式的燒杯試驗攪拌程序見表2。1.2.3檢測方法常規(guī)水質(zhì)測定依據(jù)《生活飲用水標準檢驗方法》(GB/T5750.6-2006)和《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)中的方法。GSM和2-MIB采用《生活飲用水臭味物質(zhì)土臭素和2-甲基異莰醇檢驗方法》(GB/T32470-2016)中固相微萃取-頂空-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用方法進行檢測。采用六級嗅味強度法對水樣進行嗅味測定。先由一人對系列水樣的嗅味強度大小進行比較,再由另一人進行比較得出另一組嗅味強度,兩人判定結果一致則有效,若有爭議重復比較得出一致結論。

2結果與討論

2.1應急生產(chǎn)性試驗

2019年6月中旬至7月下旬,水廠根據(jù)原水水質(zhì)變化采取應急措施,在取水口下游1km處投加0.5mg/L高錳酸鉀,在跌水網(wǎng)格混合池投加40mg/L聚合氯化鋁鐵,在折板反應池前和V型濾池后分別投加次氯酸鈉15mg/L和18mg/L。2019年7月單次取樣結果表明,原水、沉淀池出水、出廠水GSM含量分別為486、88、35ng/L,去除率92.8%;原水、沉淀池出水、出廠水2-MIB含量分別為40.5、14.2、11.3ng/L,去除率72.1%。出廠水嗅味等級從原水的5級降為1級,有輕微土霉味?？梢娫撎幚矸椒▽π嵛段镔|(zhì)有較好的去除效果,但尚不能完全保障出廠水嗅和味達標,需要進一步探索和優(yōu)化投加方式。2020年6月中旬,在原水開始出現(xiàn)藻類增長及異味的情況下,嘗試在與2019年同期相同的工藝條件基礎上,將前加氯量從15mg/L提高到26.5mg/L,以強化殺藻及預氧化助凝效果。但出廠水水質(zhì)并未發(fā)生明顯提升,而且余氯濃度達到0.75mg/L左右,三氯甲烷濃度最高達到0.058mg/L,存在超標風險,城區(qū)管網(wǎng)水中嗅味明顯,可見單純依靠加強前加氯的方式不可行。因此,水廠將前加氯量調(diào)整回15mg/L,在水庫取水口處臨時增設粉末活性炭投加裝置,先對原水嗅味物質(zhì)進行吸附,然后再依次投加高錳酸鉀、次氯酸鈉藥劑進行預氧化。當粉末活性炭投加量為5mg/L,高錳酸鉀投加量為0.35mg/L時,處理后的出廠水2-MIB含量仍達14.2ng/L,GSM達177ng/L,仍有明顯土霉味。原因可能是原水的藻類大量占據(jù)了先投加的粉末活性炭的吸附容量,從而影響了活性炭吸附效果和整體處理效果。有研究表明,先投加高錳酸鉀后投加粉末活性炭,且粉末活性炭投加量在20mg/L以上時對嗅味物質(zhì)去除效果較好[5-6]。但因水庫取水口及下游附近的場地及條件受限,不具備先投加高錳酸鉀后投加粉末活性炭的條件,而且由于粉末活性炭價格較高,如果繼續(xù)增加投加量,將會造成較高的水處理成本,水廠難以負擔。為更好應對原水季節(jié)性水質(zhì)問題,需要進一步開展小試,綜合考慮處理效果和運行成本,確定氧化劑、吸附劑等藥劑投加方式和投加量,從而指導生產(chǎn)實踐。

2.2小試

2.2.1單獨投加高錳酸鉀由圖2可見,在混凝劑投加量為40mg/L的條件下,隨著高錳酸鉀投加量的增加,出水的嗅味逐漸減小,藻類去除率逐漸增加。陳忠林等[7]的研究表明,高錳酸鉀對嗅和味及藻類有很好的去除效果,主要通過其還原產(chǎn)物新生態(tài)水合二氧化錳的氧化、吸附和催化作用促進有機物去除。試驗結果表明,當高錳酸鉀投加量為1.0mg/L時,藻類去除率為68.4%,嗅和味等級由5級降為1級,但繼續(xù)加大投加量,藻類去除率變化不明顯,嗅和味等級也未繼續(xù)降低。對上清液的色度進行測定,高錳酸鉀投加量1.0mg/L時色度為10度,2.0mg/L時色度達到202.2.2粉末活性炭與高錳酸鉀聯(lián)合投加由于水廠僅具備先投加粉末活性炭、再投加高錳酸鉀的條件,因此模擬實際工藝,先投加粉末活性炭,再投加1.0mg/L高錳酸鉀進行試驗,由圖3可知,在混凝劑投加量為40mg/L的條件下,隨著粉末活性炭投加量的增大,藻類去除率雖有提高,但總體效果一般,投加量為10mg/L時藻類去除率75.9%,嗅味等級為1級,與單獨投加高錳酸鉀的小試效果相比,并沒有顯著區(qū)別。其他研究人員指出,高錳酸鉀與活性炭聯(lián)用具有協(xié)同作用和互補性,但也會形成相互制約關系,在使用時要注意投加位置和用量,因為粉末活性炭表面能夠吸附高錳酸鉀,降低其氧化能力,影響除藻除嗅效果[8-10]。小試結果與前期投加粉末活性炭的生產(chǎn)性試驗效果基本一致,證實了該方式不適合城南水廠。2.2.3高錳酸鉀與次氯酸鈉聯(lián)合投加在依次投加1.0mg/L高錳酸鉀、40mg/L混凝劑的條件下,逐步增加次氯酸鈉投加量。由圖4可見,次氯酸鈉投加量為10~15mg/L時,出水無異嗅異味,藻類去除率達92%。相關研究表明,利用次氯酸鈉進行預氧化去除小分子有機物及嗅味物質(zhì)有較好效果[3,11]。隨著次氯酸鈉投加量進一步加大至20mg/L以上,出水的氯嗅味明顯,嗅味等級升高。因此次氯酸鈉投加量不宜大于20mg/L。小試結果與前期生產(chǎn)性試驗中提高加氯量導致出水嗅味明顯的結果基本一致。2.2.4結論從以上3種投加方式的燒杯試驗結果可以看出,在混凝劑投加量一定條件下,高錳酸鉀與次氯酸鈉聯(lián)合投加去除藻類和嗅味效果最好,其次為單獨投加高錳酸鉀的效果,而先投加粉末活性炭、后投加高錳酸鉀的效果較差。從去除效果和成本角度綜合考慮,高錳酸鉀與次氯酸鈉聯(lián)合投加方式具有較好的性價比。

2.3生產(chǎn)應用驗證

2.3.1運行效果分析水廠結合小試及前期應急生產(chǎn)性試驗結果,進一步優(yōu)化生產(chǎn)運行參數(shù),確定在距取水口下游1km處投加1.0mg/L高錳酸鉀,在跌水網(wǎng)格混合池投加40mg/L聚合氯化鋁鐵,在折板反應池前和V型濾池后分別投加次氯酸鈉6mg/L和9mg/L,并于2020年8月中旬至10月中旬的藻類爆發(fā)期開展生產(chǎn)應用驗證。運行情況見表3。在上述優(yōu)化后的運行參數(shù)下,出廠水嗅味等級均為0級,2-MIB和GSM均低于5ng/L,符合10ng/L的限值要求。出廠水消毒副產(chǎn)物濃度也得到較好控制,三氯甲烷濃度為0.01mg/L左右,余氯為0.40~0.60mg/L,高錳酸鹽指數(shù)、濁度等各項指標均符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)的要求。藥劑投加運行成本為0.0604元/m3水。2.3.2運行實踐模型根據(jù)水廠實際生產(chǎn)運行效果和經(jīng)驗,在原水水溫15.0~25.5℃、濁度12.8~27.0NTU范圍內(nèi),總結出以下原水藻類與高錳酸鉀、次氯酸鈉投加量、聚合氯化鋁鐵投加量和出水嗅味等級的水處理模型表(見表4),可為其他水廠提供類似參考。

3結論

(1)針對昌樂城南水廠實際原水水質(zhì)條件的小試,為有效去除原水嗅味并綜合考慮處理效果和成本,高錳酸鉀與次氯酸鈉聯(lián)合投加方式優(yōu)于單獨高錳酸鉀以及粉末活性炭與高錳酸鉀聯(lián)合投加方式。(2)結合小試及生產(chǎn)性試驗,確定了在取水口下游1km的原水輸水管線處投加高錳酸鉀,水廠混合池投加聚合氯化鋁鐵,反應池前與濾池后分別投加次氯酸鈉的投加方式和合理的用量,在藻類和嗅味高發(fā)期保證了出廠水各項檢測指標均合格。(3)由于原水水質(zhì)的季節(jié)性變化愈發(fā)明顯,可考慮在常規(guī)處理工藝后增設臭氧生物活性炭深度處理工藝,強化水中異嗅異味的去除效果,進一步保障水質(zhì)安全。

作者:杜崇嶺 秦新玲 王令剛  李金霞 李鑫瑋 單位:山東昌樂實康水業(yè)有限公司 北控水務(中國)投資有限公司