采礦塌陷區(qū)水源水藻類處理研究

趙 云， 張 琿， 丁 強(qiáng)， 趙明雷

(徐州首創(chuàng)水務(wù)有限責(zé)任公司，江蘇徐州221000)

原水中的藻類過量生長會釋放出臭味和土霉味類物質(zhì)，同時(shí)影響凈水劑的混凝效果，僅采用常規(guī)工藝處理對其去除效率較低，存在出水含臭味、濁度高、消毒副產(chǎn)物超標(biāo)的水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)。某水廠以采礦塌陷區(qū)水為水源水，周邊生活污水、農(nóng)漁牧污水的排入導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，引起藻類過度生長，使水廠混凝沉降效果降低，造成濾池堵塞，縮短濾池運(yùn)行周期，且藻類釋放的致嗅類物質(zhì)難以通過常規(guī)處理工藝去除。對此，筆者采用不同的預(yù)處理方法進(jìn)行試驗(yàn)，以期優(yōu)選出適于去除采礦塌陷區(qū)水源中藻類的方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置

混凝攪拌機(jī)(8R4-6)、紫外可見分光光度計(jì)(T6 普析通用)、pH計(jì)(PHS-3C 雷磁)、臺式濁度儀(HACH 21100N)、電子天平(BSA22AS-CW)、電子顯微鏡、藻類專用取樣器。

聚合氯化鋁(Al2O3含量10%)、硫酸鋁、粉末活性炭；鹽酸、氟化鉀、高錳酸鉀，均為分析純。

1.2 試驗(yàn)水質(zhì)

某采礦塌陷區(qū)水源水的水質(zhì)見表1。

表1 原水水質(zhì)Tab.1 Quality of raw water

1.3 試驗(yàn)方案

以采礦塌陷區(qū)水源水為研究對象，分別采用投加聚合氯化鋁、次氯酸鈉、高錳酸鉀+粉末活性炭等方法，攪拌試驗(yàn)后取樣直接測定濁度和藻類數(shù)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 單獨(dú)聚合氯化鋁

從圖1可以看出，聚合氯化鋁的絮凝效果受原水pH影響較大，當(dāng)pH值超過9.0時(shí)，絮凝效果不佳且存在鋁超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著聚合氯化鋁投加量的增大，形成的礬花均細(xì)小且不下沉，對藻類和濁度的去除效果較差。當(dāng)聚合氯化鋁投加量達(dá)到100 mg/L時(shí)，沉淀后水樣濁度為16.9 NTU，藻類為1 242×104個(gè)/L。

圖1 聚合氯化鋁投加量對處理效果的影響Fig.1 Influence of polyaluminium chloride dosage on treatment effect

2.2 次氯酸鈉與聚合氯化鋁聯(lián)用

化學(xué)預(yù)氧化是水處理中常用的強(qiáng)化常規(guī)處理含藻水的工藝[1-2]，次氯酸鈉是一種強(qiáng)氧化劑，水解形成次氯酸后進(jìn)一步分解形成新生態(tài)氧[O]，[O]的極強(qiáng)氧化性使藻細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)變性，從而使藻細(xì)胞死亡。試驗(yàn)研究了不同濃度次氯酸鈉對藻類的去除效果，結(jié)果見圖2。

圖2 次氯酸鈉濃度對處理效果的影響Fig.2 Influence of sodium hypochlorite concentration on treatment effect

次氯酸鈉預(yù)氧化對藻類的去除效果較明顯，投加量為3 mg/L時(shí)的藻類去除率達(dá)到96.5%，但是攪拌試驗(yàn)中形成的礬花細(xì)小，對濁度的去除率不高。當(dāng)聚合氯化鋁投加量為80 mg/L、次氯酸鈉投加量為3 mg/L時(shí)，處理后水樣濁度為7.9 NTU。

2.3 高錳酸鉀、活性炭和聚合氯化鋁聯(lián)用

高錳酸鉀具有較強(qiáng)的氧化性，可以氧化藻細(xì)胞內(nèi)的葉綠素(一般為葉綠素a)，使藻類因新陳代謝終止、合成蛋白質(zhì)中斷而死亡[3]。此外，高錳酸鉀還具有助凝作用，可提高絮凝效果。粉末活性炭能夠吸附有機(jī)物，還原水中剩余的高錳酸鉀，高錳酸鉀和粉末活性炭吸附聯(lián)用技術(shù)為目前應(yīng)對臭和味的常用方法[4-6]。

當(dāng)聚合氯化鋁投加量為80 mg/L，粉末活性炭投加量為20 mg/L時(shí)，隨著高錳酸鉀投加量的增大，攪拌試驗(yàn)中礬花較大且沉降效果較好。從圖3可以看出，當(dāng)高錳酸鉀投加量為2.4 mg/L時(shí)，藻類去除率達(dá)87.8%，出水濁度為1.9 NTU，但反應(yīng)后的水樣呈微紅色。

圖3 粉末活性炭與高錳酸鉀聯(lián)用對藻類的處理效果Fig.3 Treatment effect of powdered active carbon combined with potassium permanganate on algae

3 結(jié)論

當(dāng)水源水出現(xiàn)藻類污染時(shí)，僅提高聚合氯化鋁投加量對藻類的去除效果較差。采用次氯酸鈉可有效除藻，但不能消除藻類產(chǎn)生的臭味，且在預(yù)氯化過程中氯與原水中較高濃度的有機(jī)物作用會生成一系列對人體危害較大的鹵代有機(jī)副產(chǎn)物。采用粉末活性炭、高錳酸鉀與聚合氯化鋁聯(lián)合處理的除藻、降濁效果明顯，投加80 mg/L 聚合氯化鋁+20 mg/L粉末活性炭+2.4 mg/L高錳酸鉀時(shí)，藻類去除率為87.8%，濁度去除率為91.5%。