許青青, 戴 盛, 李 磊, 朱永林
(鎮江市自來水公司,江蘇 鎮江 212000)
鎮江市自來水公司金西水廠采用“混凝—沉淀—過濾—消毒”的常規凈水工藝。為了提升出水水質,增強水廠應對風險的能力,決定對金西水廠進行深度處理改造。由于金西水廠為老舊水廠,受場地面積限制,難以實施常規深度處理工藝方案,且長江原水水質較好,有機污染物少,擬采用“預臭氧接觸+炭砂濾池”工藝。為了考察“預臭氧接觸+炭砂濾池”的處理效果和方案的可行性,進行了中試研究,考察該工藝在最佳參數下長期運行的出水水質,并對比了中試砂濾池與炭砂濾池的處理效果,以期為后期改造提供理論依據。
中試研究開始時間為2017年12月19日,流程見圖1。
圖1 中試流程
原水為長江水,混凝劑為聚合硫酸鐵?;钚蕴繉雍穸葹?0 cm,柱狀破碎炭8×20目;砂層為60 cm細砂,0.5~0.9 mm,均質濾料。炭砂濾池和砂濾池的設計水量為1 m3/h,濾柱直徑為0.4 m,排水槽高度為2.0 m,濾頭出水。
根據前期中試得出的最佳運行參數[1]:臭氧投加濃度為0.84~1.00 mg/L,保證預臭氧出水中余臭氧含量0.05 mg/L;沉淀池出水濁度控制在2 NTU;反沖洗周期48 h,氣沖強度15 L/(s·m2),3 min,水沖強度:14.5/(s·m2),7 min,反沖洗后靜置時間為15 min。
從圖2可以看出,砂濾池出水濁度在0.07~0.35 NTU,平均值為0.20 NTU;炭砂濾池出水濁度在0.08~0.30 NTU,平均值為0.19 NTU。當反沖洗后的采樣時間延長為正常運行(2.5 h)后,暫未出現出水濁度超過0.3 NTU的現象。
圖2 炭砂濾池和砂濾池出水濁度
從圖3可以看出:砂濾池出水pH值在4月10—30日(有臭氧投加)呈現不斷降低的趨勢,從7.65逐漸降低至7.40左右,炭砂濾池出水pH值維持在7.30左右;5月臭氧制備設備出現故障進行維修,未投加臭氧,砂濾池和炭砂濾池的出水pH值均有所上升,分別約為7.60和7.55。6月開始恢復臭氧投加,炭砂濾池、砂濾池出水的pH值降低,基本保持在7.30左右。
圖3 炭砂濾池和砂濾池出水pH
試驗期間長江原水氨氮含量較低,2個濾池的出水氨氮較為穩定,都在0.02 mg/L以下,如圖4所示。
圖4 炭砂濾池和砂濾池的出水氨氮
從圖5可以看出:從4月10日到5月15日左右,砂濾池出水硝酸鹽始終較高,且波動較大。分析認為這可能是因為一方面原水亞硝酸鹽含量較高,另一方面砂濾池新砂的運行效果不穩定。炭砂濾池出水亞硝酸鹽始終穩定在0.001 mg/L以下。
圖5 炭砂濾池和砂濾池出水亞硝酸鹽
從圖6可以看出,運行初期(4月8—15日)砂濾池出水CODMn呈降低狀態,從1.2 mg/L降至0.9 mg/L,并在4月15—30日趨于穩定狀態;炭砂濾池出水CODMn穩定在0.8~0.9 mg/L。5月無臭氧階段,砂濾池出水CODMn上升至1.2 mg/L,炭砂濾池出水CODMn上升至1.0~1.1 mg/L。砂濾池和炭砂濾池出水CODMn在6月恢復臭氧投加后分別穩定在1.1和(0.8~0.9)mg/L,7月和8月保持在0.9和0.8 mg/L左右。
圖6 炭砂濾池和砂濾池出水CODMn
整個常規工藝對CODMn的總去除率約為37%,砂濾池對沉淀出水CODMn的去除率為13%。預臭氧-炭砂濾池工藝對CODMn的總去除率約為58%,炭砂濾池對沉淀出水 CODMn的去除率提高到約32%。
4月,砂濾池出水TOC呈下降趨勢并趨于穩定,砂濾池和炭砂濾池TOC分別保持在1.4和1.3 mg/L。無臭氧階段,TOC略有上升,分別為1.6和1.4 mg/L;恢復臭氧投加后,分別穩定在(1.4~1.5)和(1.2~1.3)mg/L,如圖7所示。
圖7 炭砂濾池和砂濾池出水TOC
無臭氧階段,整個常規工藝對TOC的總去除率約為23%,砂濾池對沉淀出水TOC的去除率約為6%。整個預臭氧-炭砂濾池工藝則將兩者分別提升至37%和13%。
4月,砂濾池和炭砂濾池出水UV254分別保持在0.05和 0.03 cm-1。5月,分別上升至(0.08~0.10)和(0.04~0.05)cm-1;同步檢測結果表明,金西水廠砂濾水 UV254基本保持在0.06~0.07 cm-1,與導試水廠砂濾池基本吻合?;謴统粞跬都雍?,分別保持在(0.05~0.06)和(0.03~0.04)cm-1,如圖8所示。
圖8 炭砂濾池和砂濾池出水UV254Fig.8 UV254of carbon-sand filter and sand filter effluents
常規工藝對UV254的總去除率約為46%,砂濾池對沉淀水的去除率在12%左右;預臭氧-炭砂濾池工藝的UV254總去除率約81%,炭砂濾池對沉淀水的去除率在44%左右。預臭氧的投加,顯著提高了對UV254的降解效果。
“預臭氧接觸+炭砂濾池”工藝在最佳參數狀況下長期運行,穩定運行后炭砂濾池、砂濾池出水pH值基本保持在7.30左右,但炭砂濾池出水濁度、CODMn、TOC和UV254都優于砂濾池,對沉淀出水的處理效果更佳,且在無臭氧投加階段表現出更好的穩定性。