净水厂预处理工艺简介
净水厂的预处理工艺通常是指在常规处理工艺前面,采用适当物理、化学和生物的处理方法,对原水中的污染物进行初级去除,同时可以使常规处理更好地发挥作用,减轻常规处理和深度处理的负担,发挥水处理工艺整体作用,提高对污染物的去除效果,改善和提高饮用水水质。
预处理方法按对污染物的去除途径可分为氧化法和吸附法(即粉末活性炭吸附)。氧化法又可分为化学氧化法和生物氧化法,化学预氧化去除悬浮和溶解性的有机物是十分有效且经济的,在实际工程中应用较多。
一、化学预氧化
化学预氧化的作用主要是除藻、助凝、除臭味等,同时可在一定程度上提高后续工艺(主要是混凝沉淀工艺)对微污染有机物、藻类、颗粒物等的去除效率。南水北调原水在5月—6月多藻是净水工艺处理的一大难点,是化学预氧化的主要处理对象。化学预氧化包括臭氧预氧化、高锰酸盐预氧化、氯预氧化等。
a. 氯预氧化
氯能氧化水中的铁、有机物、氨氮,降低色度,杀灭藻类,有助于去除水中污染杂物。有时为了强化混凝沉淀,在投加混凝剂时投加氯气提高混凝效果,有助于降低沉淀池出水浊度。实践中根据原水中总有机碳(TOC)含量,合理选择氯气加注量。
但众多的研究指出,氯预氧化会产生大量三氯甲烷及其他有毒有害副产物,引起了广泛重视,使用时应合理掌握加氯量或先行去除三氯甲烷前期物;当水中存在氨氮,投加时会产生二氯胺,有恶臭味。所以氯预氧化使用存在潜在风险。
b. 二氧化氯预氧化
二氧化氯具有很强的反应活性和氧化能力,在水处理中表现出优良的氧化作用。二氧化氯能将水中少量的S2-、SO32-、NO2-等还原性酸根氧化成无害状态;二氧化氯对苯酚、苯胺、吡咯有较强的氧化能力,以氧化还原的形式将少量有机物降解,不产生三氯甲烷副产物;二氧化氯还能氧化除藻、去除异味、除铁除锰等。
ClO2预氧化有选择性地与某些有机物进行氧化反应,将其降解为以含氧基团为主的产物,不产生氯化有机物,所需投加量小,约为氯投加量的40%,且不受水中氨氮的影响。因此,采用ClO2代替氯消毒,可减少三氯甲烷生成量。
c. 高锰酸钾预氧化
高锰酸钾氧化工艺是近几年在我国推广的新技术。高锰酸钾能氧化水中部分微量有机污染物、氧化藻类等。高锰酸钾的氧化还原能力虽然比O3低,不像O3、C1O2那样迅速,但能和水中无机物生成无机化合物,有利于沉淀去除。在正常pH条件下,高锰酸钾氧化生成MnO2。二氧化锰在水中溶解度很低,很容易形成具有较大比表面积的水合二氧化锰胶体,又能吸附其他有机物。所以认为高锰酸钾的氧化和二氧化锰的吸附双重作用不仅能去除被氧化的微量有机物,还能去除未被氧化的微量有机物。
但高锰酸钾氧化能力比臭氧弱,所以常采用臭氧/高锰酸钾复合氧化技术,发挥协同氧化作用,但生成的二氧化锰(MnO2)会使水的色度增加,常需粉末活性炭(或PAC)联合使用,所以高锰酸钾氧化单独使用较少。
d. 臭氧预氧化
臭氧是常用氧化剂中氧化能力最强的,O3溶于水后会发生两种反应:一种是直接氧化,反应速度慢,选择性高,易与苯酚等芳香族化合物及乙醇、胺等反应;另一种是O3分解产生羟基自由基从而引发的链反应,此反应还会产生十分活泼的、具有强氧化能力的单原子氧(O),可瞬时分解水中有机物细菌和微生物。
臭氧可氧化溶解性铁、锰,形成高价沉淀物,经沉淀、过滤去除可将氧化物、酚等有毒有害物质氧化为无害物质;可氧化致臭和着色物质,从而减少臭味,降低色度;可将生物难降解的大分子有机物氧化分解为易于生物降解的中小分子量有机物;使用臭氧预处理,还可以起到微絮凝作用,提高出水水质。
但当水源水含有溴化物时,臭氧容易把溴离子(Br-)氧化成次溴酸(HBrO),溴离子化合价升高,继而和有机物反应生成危害人体健康的溴代三卤甲烷。所以使用臭氧时,溴酸盐含量≤0.01mg/L。
二、粉末活性炭吸附预处理
利用粉末活性炭具有发达的孔隙和很大的表面积,可以有效去除水中腐殖质、异臭、色度、农药、有机氯化物等有机污染物和重金属、氰化物等无机污染物。当原水出现季节性或突发性污染物质增高,异臭、异味和THM前驱物质浓度很高时,可投加于絮凝沉淀或澄清前,或在絮凝过程中进行接触吸附。经接触吸附的水中微污染物,可通过沉淀、澄清与过滤去除。粉末活性炭吸附的预处理方式主要应对突发性事件。
我们一般会根据不同水源及相同水源不同季节的水质特征,选择二氧化氯或臭氧作为预氧化措施,高锰酸钾作为辅助备用措施(当有微弱有机物污染时),粉末活性炭吸附工艺作为协同臭氧/高锰酸钾使用和应急供水时的措施。不论采用何种预氧化措施,我们的目的就是一个,为社会提供优质、安全的生产生活用水。 (郭林水)