微污染水处理的试验与生产

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【摘 要】随着工农业的发展不断壮大，随之也引发了一系列的环境问题，环境污染已导致很多城市市民的饮用水遭到或多或少的污染，造成这种局面，供水公司则采取相应的策略来应对微污染水的处理，以使市民能饮用到安全健康的水源。基于此，本文主要针对微污染水处理的试验与生产方法进行了探讨。

【关键词】微污染水；高锰酸钾；处理；试验；生产

饮用水遭到有机物的污染，导致某些指标超出饮用水源所规定的卫生标准的水就是微污染水[1]。在一般情况下，水的处理工艺中包含混凝沉淀与加氯消毒，其中有些微量有机污染物在加氯消毒中极易产生大量的消毒副产物，这必然会对人体健康造成一定的威胁。本文主要是针对在前期直接过滤试验的研究层面上，通过选取臭氧作为氧化剂，利用其强氧化性来处理污染水源方面的相关问题进行研究。

1.试验方法

1.1试验水质

试验所选取的水质是来自天津某净水厂事先预沉的原水。试验期间的水质：浊度控制在3.53～7.55NTU；CODMn为2.67～5.89mg/L；UV254为0.035～0.058cm-1；温度则维持在0～10℃；pH为7.3～8.1；NH4+-N质量浓度保持在0.08～0.13mg/L范围内。

1.2试验装置

所使用的试验设备：（1）预氧化池：选用的材料是有机玻璃材质，高度在600mm，内径为250mm，水力的预留时间控制在半小时以内；（2）臭氧接触氧化器：材料为玻璃材质，柱体总长度1200mm，内径约为70mm，通过玻璃纱板进行曝气，原水从砂板的上部位流入，臭氧则从砂板的底部进入，沿着玻璃砂板形成细小的气泡后与原水接触。柱体的预留时间大致在半小时，在柱体的一侧要设置五个出水阀门，在另一相对应的面安装进水口、强制循环出水口与循环水泵；（3）絮凝池：材料为有机玻璃材质，它由每格为 200mm×200mm的四小格组成，四格之间使用有机玻璃将其隔离，使用调节隔板可控制容积量与絮凝时间；（4）滤柱：选用的主要是有机玻璃材质，设有两组滤柱，一组滤柱高2400mm，内径100mm，滤柱两侧等距离设置20组水嘴；一组滤柱高2000mm，内径50mm，两侧对称设置9组水嘴。两组滤柱的滤料都选用的是无烟煤/石英砂，下层石英砂粒径控制在0.8～1.0mm，厚度 400 mm，上层无烟煤粒径则为1.0～2.0mm，厚度 500mm；（5）臭氧发生器：氧气的来源主要是依靠内置高浓度制氧机来提供；（6）管式混合器：长为500mm，内径50mm。

1.3试验方法

使用的主要方法是玻璃电极法，PH的测定是根据Orion868-2 型 pH 计进行计算，采用美国HACH2100AN浊度仪进行测定水质的浊度，CODMn的测定方法是酸性高锰酸钾法；UV254的测定是根据TU-1800 型紫外可见分光光度计与紫外分光光度法。

1.4分析指标及方法

在试验前期对水质先进行微絮凝直接过滤，所选择的混凝剂是 FeCl3，所加量的最适浓度为5mg/L，滤速为10m/h，微絮凝时间保持在5min。在本次实验中增添了预氧化工艺，所选取的预氧化剂是高锰酸钾与臭氧。试验原水经过预氧化-微絮凝直接过滤后，继而测定出水的浊度、UV254、CODMn。预氧化十分钟后选则0.5、1、1.5、2mg/L四个浓度的臭氧投加量，测定臭氧浓度的方法选用的是碘量法进行测定，当投加量确定后，选择五个预氧化时间进行不同指标处理效果的比较。

2.臭氧预氧化对处理效果影响

2.1臭氧投入量对出水水质的作用

（1）臭氧投入量对出水水质的作用。臭氧因为具有强的氧化性，因而其对浊度的去除效果比较显著，大约0.5mg/L的臭氧就可使水的浊度降为0.3NTU，如果继续增加臭氧量的话，虽然去浊程度有增加，但是增加的幅度不是很大，最终维持在95%左右。臭氧预氧化除浊的原理在于：臭氧在水中的反应增加了水中含氧官能团，像羧酸等，它能与金属盐水解所生成的产物形成聚合体，可起到降低无机颗粒表面NOM的静电作用，从而引起溶解性有机物的聚合作用而形成极具吸附能力的聚合电解质，最终形成沉淀现象；此外臭氧还可以清除包围在胶体表面的有机物。（2）臭氧投入量对出水UV254的影响。臭氧预氧化对UV254的去除效果比较明显，大约0.5mg/L的臭氧投入量就可达到接近一半的去除率，此外，UV254的去除率会随着投加量的不断增加而增加，投加量达到2mg/L时，UV254的去除率可达到59%。UV254的高去除率与臭氧在水中的作用原理有着不可分割的联系，臭氧在中性或者近中性的水中，有两种氧化形式，即直接氧化与间接氧化，它们都发挥着巨大的作用。直接氧化主要对含有不饱和键的有机物的作用比较明显，间接氧化的氧化效能远远高于直接氧化，它能够氧化和分解水中具有双键与苯环结构的有机物，并且不具有一定的选择性，所有这些特点都是UV254的主要表现特征，所以，臭氧可以高效的降低水中UV254类有机物的含量，起到净水的作用。（3）臭氧投入量对 CODMn的作用。随着臭氧投入量的增加，CODMn去除率先呈现增长的趋势，继而趋向平稳，最后保持平衡状态，臭氧投加量在1.5mg/L时，CODMn的去除率达到了57%，如果继续增加臭氧的投入量，则CODMn的增长速率呈现渐缓的状态，增长速率变慢，臭氧预氧化处理对CODMn的去除机理与UV254部分基本一致，但是 CODMn所代表的是水中的总有机物，水中的其他非 UV254表征物主要还是借助臭氧在水中的间接反应被清除的。

2.2预氧化时间对出水水质的作用

预氧化时间加长，出水浊度的去除率也会增长，但是持续延长预氧化时间，去除率的增长表现的并不是很明显，例如预氧化时间从5min延伸到20min，去除率仅仅从95%提升到98%。根据UV254和 CODMn随预氧化时间的变化情况可以看出，预氧化时间控制在5到15分钟之间，臭氧在水中去除UV254表征类物质的能力会逐渐增强，当超过15min后， UV254的去除率会基本维持在一定的幅度范围内，而对于 CODMn来说，它的去除效果达到最优化的时间是在15min以内，当预氧化时间从十分钟增至十五分钟时，去除率可上升15%作用，如果接触时间高于15min时，CODMn的去除率则会稳定在 57%左右，随着接触时间的增多，渐缓的上升，当达到了25min时，去除率增长的速率越来越慢，直至趋于稳定。这主要的原因在于，在短时间内臭氧在水中去除有机物的主要方式是直接反应，随着时间的不断增长，臭氧在水中的间接反应也渐渐稳定，十五分钟左右时基本反应完全。因此，预氧化时间控制在15min左右时是1.5mg/L臭氧投加量的最佳时间。

3.结论

当前，直接过滤使用最频繁的是低温低浊水处理方式，据相关调查研究表明：该工艺流程对低浊微污染水的处理效果也比较乐观。在初期试验中对直接过滤处理低温低浊微污染水有过相应的研究，而且已证实直接过滤对浊度的去除效果较明显，可达到九成以上，但它对水中有机污染物的去除效果却不显著，尤其是UV254和CODMn，去除率仅为15%和 17%。该项研究在初期直接过滤试验的基础上，增添了预氧化工艺，选择氧化性强的高锰酸钾和臭氧作为预氧化剂，来探讨预氧化工艺强化直接过滤处理低温低浊微污染水的有效性。

我们通过对预氧化强化直接过滤处理低温低浊微污染水的试验研究，初步明确了臭氧预氧化工艺的最优运行指数，即就是臭氧投加量在1.5mg/L时最佳，预氧化时间15min.水中浊度、UV254和CODMn的去除率维持在97%、57%和 57%比较适合，这时可断定臭氧预氧化联合直接过滤工艺对该类水质有影响力。

【参考文献】

[1]曹相生，刘杰.滤速对慢滤池深度处理生活污水的影响[J].生态环境学报，2010，11（9）：1947-1950.

[2]齐雪梅，刘永昌，周田利.高锰酸钾与粉末活性炭联用强化去除水中微量污染物的研究[J].上海电力学院学报，2009，25（4）：365-368，383.

[3]周，员建，孙力平，等.直接过滤技术在低浊度源水处理方面的应用与研究进展[J].中国建设信息（水工业市场），2010（2）：51-54.