預氯化對常規工藝處理黑龍江原水的初探

摘要:本文通過對五道壑水廠現有制水工藝的調查和試驗研究，分析了造成春季開江期出廠水余氯和色度兩項指標難于控制的主要原因，并嘗試運用預投氯的方式來解決水源水質和制水工藝缺陷造成的問題，試驗取得了明顯效果。

關鍵詞:腐殖酸 余氯 色度 預氯化

0 引言

黑河市五道壑水廠建成于2000年，其工藝流程特點是在常規凈化處理工藝中應用階梯環填料，以適應低溫低濁水的處理。設計有一套DN800管式靜態混合器，兩組折板反應池，兩組斜管沉淀池，兩組普通快濾池，兩座清水庫(總容積8000立方米)。五道壑水廠取源水于黑龍江。由于黑龍江水腐殖酸含量高，色度高，低溫低濁，難于處理，加上制水工藝本身存在的不足，在春季開江期常使出廠水余氯和色度兩項指標難于控制，影響出廠水余氯和色度合格率。在此背景下，對水廠原有制水工藝進行一些改進研究就顯得非常必要。

1 原因調查與分析

經調查，春季開江期造成出廠水余氯和色度合格率偏低的原因主要有以下幾個方面:

1.1 原水中CODMn含量較高

五道壑水廠取水點居于黑龍江中游，由于黑龍江上游屬于山區性河段，地表水徑流入江，攜帶腐殖酸較高，原水中較高的有機物含量直接導致了CODMn和色度偏高，并進而影響到出廠水余氯和色度不穩定(見表1)。

1.2 原水水溫過低

黑河地處寒溫帶，年平均氣溫-0.3℃。開江期，黑龍江黑河段江水水溫4～10℃。由于原水水溫過低，凈水劑水解反應變慢，水的粘度增大，布朗運動減弱，使水處理過程中絮凝體形成緩慢，絮凝顆粒細小，混凝效果較差，大大降低了對原水中有機物等雜質的去除效率。

1.3 有機物對液氯消耗量變化較大

在開江期，由于原水中含有的有機物較多，雖經常規工藝處理，也不能有效去除，當水中含有大量可以與氯反應的物質時，加氯量和余氯值(包括化合性以及游離性余氯)的關系變得非常復雜。最初所加的氯與水中有機物等還原性物質反應，生成氯化物，不能測出余氯。圖1中的AB段表明了氯與有機物等還原性物質反應。在滿足了還原性物質的需氯量以后，繼續加氯將形成化合性有效余氯(主要成分為氯胺)。當所加的氯與水中全部的有機物等還原性物質反應時(曲線上的C點)，再加入氯將使化合性余氯(氯胺)被氧化，使其生成不起消毒作用的化合物，減少了余氯值(曲線上的CD段)。完成氧化后，進一步加氯才能使游離性有效余氯值再次增加。在實際生產中，由于有機物含量的不規律變化，使得加氯量很難控制。

由于以上原因，為了使出廠水水質能達國家的有關要求，水廠不得不加大凈水劑和液氯的使用量，導致生產成本的大幅提高，造成了很大浪費。分析以上原因，水溫條件受制于自然，人為提高原水溫度是不現實的，剩下的就是如何降低原水中的腐殖酸等有機物，使其易于混凝處理，減少凈水劑和液氯用量，有效控制出廠水余氯值和色度。

2 結果與討論

2.1 改進投氯工藝

為了減少原水中腐殖酸對混凝處理和消毒的不利影響，本文嘗試在投加凈水劑前，增加預氯化工藝。所基于的理由主要是:

通過多年來對黑龍江水質的監測，黑龍江原水中的發色物質主要是腐殖酸。預氯化可以破壞腐殖酸分子結構中的不飽和鍵、芳香環及發色基團，使其氯化分解，產生一些小分子有機物。同時，預氯化還能破壞有機物對膠體的保護作用，使水中膠體顆粒易于脫穩，形成較大的絮凝體顆粒，提高混凝效果。這樣就保證了沉淀池出水有機物含量大幅度降低，出水色度降低，對后續過濾、消毒工藝的穩定運行打下了良好基礎。

2.2 預氯化對相關水質指標的影響

在本試驗中，利用2009年4月至6月開江期前后的一段時間，在不影響正常供水生產的前提下，進行了常規混凝處理和預氯化后混凝處理對比試驗。考慮到原水溫度較低，需要有一定的強化混凝措施，所以混凝劑投加量控制在80kg/kT左右。常規工藝下投氯量按2.5kg/kT一次性投加，在預氯化條件下，預投氯量按1.5kg/kT投加，二次投氯量按1.0kg/kT投加。經多次測定取平均值記錄如下(如表2):

從上表中可看出:出廠水CODMn、色度、余氯值都比較接近《生活飲用水衛生標準》的高限要求，很容易造成出水水質超標。事實上，在生產中，也確實存在相關指標偶爾超標的情況，但因受實際生產工藝的限制，相關指標控制起來難度極大。在采取預氯化措施后，上述水質指標都得到了較好控制，出廠水余氯合格率由常規工藝的平均97.3%上升到平均98.5%，色度合格率更是幾乎達到100%。

2.3 預氯化對氯化副產物的影響

當原水中有機物含量較高時，通過預氯化強化去除有機物雖然有較好的改善，但也會生成較多的氯化副產物，這就給供水安全帶來了一定風險，必須要根據水廠工藝和水質的具體情況合理選擇。在本試驗中，通過對出水三氯甲烷的檢測，發現三氯甲烷均小于《生活飲用水衛生標準》的限值60μg/L，平均在24μg/L，滿足《生活飲用水衛生標準》(GB5749——2006)，的要求。在本試驗中是安全的。

3 結論

開江期，當水溫較低，水廠利用常規處理工藝處理含有機物較高的原水時，在投加混凝劑前進行預氯化處理，就會提高混凝沉淀效果，有效去除原水中的有機物，降低出水色度，降低供水生產運行難度，有效控制出廠水余氯，提高出廠水余氯和色度指標合格率;并且這種做法是安全的。

參考文獻:

[1]李圭白，張杰等主編.水質工程學.北京:中國建筑工業出版社.2005.

[2]李圭白，楊艷玲，李星.第三代飲用水凈化工藝初探[J].中國給水排水.2006，22(增刊):218—222.

[3]黃曉東，王占生.氯化反應條件對三氯甲烷生成量的影響[J].中國給水排水.2002，18(6):14—17.