冬季水库水的自来水净化处理试验
柳志刚 毕灿华 姚学俊
( 广州市荔湾区环境监测站，广州510380； 广州市花都区自来水公司，广州510800)
摘要冬季水库水温9～20℃ ，浑浊度在3～15 NTU之间，阳光充足时，藻类较多，投加 复合聚合氯化铝净化处理由于矾花轻而小，在沉淀池易出现“反池”现象，水质浑浊度指标难以保证。通过加入黄泥粉和少量 高锰酸钾，使矾花结大加重，可以克服“反池”现象，达到较好的沉淀净化效果。
关键词 低温低浊 水处理 黄泥粉 高锰酸钾
广州市北部某自来水厂以水库水为原水。该水厂的供水设计能力为40 000 m3／d，工艺流程为：一级泵站(投加聚合氯化铝、高锰酸钾、氯气)一环形反应池一斜管沉淀池一虹吸滤池一清水池(二次加氯)一二级泵站。冬天该水库水温在9～20 ℃范围，浑浊度在3～15 NTU之间，阳光充足时，藻类生长迅速，藻类细胞数达到8．5×106 个/L，水中泥量较少，不能有效形成矾花中心；投加净水剂聚合氯化铝后，矾花轻而小，沉淀池容易出现“反池”现象，大量絮状矾花流入滤池，加重滤池的负担，反冲洗频率由原来的8～10 h调整为2—3 h，浪费大量水和加大能耗，日供水量下降到15 000～20 000 m3／d。投加黄泥粉处理低温低浊原水的方法已有人采用，但未见有系统报道。
笔者在实验室试验结果的基础上，通过投加黄泥粉／助凝剂／高锰酸钾的方法，使钒花结大加重，提高供水能力，比单一投加黄泥粉效果更为显著。水厂冬季实际生产试运行结果显示，投加黄泥粉／助凝剂／高锰酸钾可有效克服“反池”现象，提高供水能力，保证出厂水浑浊度低于《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)的限值1．0 NTU。
1 实验室试验部分
1．1 仪器设备
ZR4—6混凝试验搅拌机、容量瓶、移液管等。
1．2 试验方法
取1 L水库水加入净水剂、助凝剂进行混凝试验，沉降后取上清液检测水质。混凝试验搅拌参数为8O r／min，运行2min。
1．3 试验结果
1．3．1 聚合氯化铝投加量对浑浊度的影响
试验原水水温14℃、pH值7．0。试验结果表明，随着聚合氯化铝投加量的增加出水浑浊度显著下降(见表1)。然而，单一投加聚合氯化铝所形成的沉淀矾花结体较小而且轻浮，沉降速度较慢，效果较差。虽然随着聚合氯化铝投加量的增大，矾花结体会相应增大一些，但大量投加聚合氯化铝会增加出水铝的含量，容易出现新的问题。聚合氯化铝投加量定为30 mg／L。
1．3．2 投加聚合氯化铝／黄坭粉沉降试验
试验原水水温14 ℃、浑浊度12．1 NTU、pH值7．0。取山上黄坭，除去砂石，干燥后称重配成一定浓度的泥水。以不同量加入，按混凝试验参数进行试验，结果见表2。
随着坭粉加入量逐步加大，矾花明显结大，下沉速度加快，当黄泥粉加到100 mg／L时，水样有微红色，使浊度读数反而加大。考虑到黄坭粉如果加入太多会使聚合氯化铝用量加大，而且加入量太大在生产实际中是不可行的，黄坭粉加入量定为50 mg／L。
1．3．3 加入其他助凝剂混凝沉降试验
试验原水水温22．5 ℃、浑浊度5．62 NTU、pH值7．0，聚合氯化铝投加量为30 mg／L，黄泥粉加入量50 mg／L，高锰酸钾加入量0．4 mg／L(经验数据)，聚丙烯酰胺加入量0．05 mL／L(经验数据)。聚合氯化铝与泥粉合用，混凝效果有所改善，但仍然不够理想，尝试加入助凝剂高锰酸钾、聚丙烯酰胺试验其混凝效果的改善情况，结果见表3。
从现象观察，“聚合氯化铝+黄泥粉+聚丙烯酰胺”不及“聚合氯化铝+黄坭粉+高锰酸钾”沉降快速，但从混凝沉降后的浑浊度看前者却好一些。考虑到聚丙烯酰胺有毒，而且水厂现有投加高锰酸钾的设备，决定采用“聚合氯化铝+黄泥粉+高锰酸钾”方案。
1．3．4 pH值对混凝效果的影响
试验原水水温15℃ 、浑浊度6．82 NTU、pH值7．0。调节原水不同pH值，加入30 mg／L聚合氯化铝，50 mg／L黄泥粉，0-3 mg／L高锰酸钾，沉降试验结果见表4。
加混凝剂处理后水的pH值变化不大，在原水pH值为7．0的情况下，可以不加碱处理。
1．3．5 混凝剂、助凝剂、黄泥粉的加人顺序试验
聚合氯化铝加入量30 mg／L，黄泥粉加入量50 mg／L。高锰酸钾加入量0．4 mg／L，按先后次序加入，先加入的搅拌1 min后再加入其他，结果见表’5
从现象和数据看，1、4号效果较好，考虑水厂实际情况，采用高锰酸钾、聚合氯化铝、黄泥粉一起加入的方案。
1．3．6 黄泥粉质量检测
附近地区采到的山泥有偏黄和偏红2种，经检测都含有铝和铁，其中黄泥含铝、铁较高，经室内和现场试验都证实黄坭的助凝效果较红坭好，有害金属都没有检出(见表6)。
1．4 实验室试验小结
对于原水为低温低浊藻类较多的水库水，为了保证水厂的供水量和水质，试验证明，可以通过加入约50 mg／L的黄泥和0．2—0．4 mg／L的高锰酸钾作为助凝剂，使矾花增大，沉降速度加快，藻类也在混凝
中形成矾花沉降下来，达到预期的目的。
试验延续了1个多月，所以每次试验所用的水样理化性质都有些不同，但原水水质对于水厂生产的影响是季节性的，室内试验提供了处理的方法，实际生产中要根据当天的水质情况决定投加量。
2 水厂生产试验
水厂生产现场试验3 d。试验过程如下：
1)开始以2000m3／h抽水生产，只加人聚合氯化铝混凝剂，在沉淀池马上出现“反池”现象，大量矾花不能在沉淀池沉淀下来，直接流到滤池。
2)此时按一定比例定量把溶解好的黄泥浆和高锰酸钾从少到多慢慢加入到混合池，并调节聚合氯化铝的加入量。随着黄坭浆加人量增加，在环流反应池明显观察到矾花变大，沉淀池上方的矾花逐步减少至基本消失，此时保持整个水处理过程稳定。
3)测得待滤水浑浊度平均值1．56 NTU，滤后水(相当于出厂水)浑浊度平均值0．40 NTU，余氯1．86 mg／L。净水剂投加量为：聚合氯化铝约20 mg／L，黄泥粉约70 mg／L，高锰酸钾0．2 mg／L。连续3 d同时检测原水和出厂水的锰含量，原水锰含量0．06～0．09 mg／L，出厂水锰含量<0．05 mg／L。
因为加入高锰酸钾量很少，不会影响水质。表7是2007年12月试验时和常规生产时的水质检测数据。
3 结果讨论
生产试验的数据与实验室做出的数据比较，聚合氯化铝的加入量减少而黄坭粉的加入量增加，但两者比较接近。如果在稳定生产过程中，不一定
要求做到最好混凝沉降状态都可达到出厂水浑浊度达标的目的，可以适当减少黄泥粉的加入量，或是适当加大聚合氯化铝的量，都可以达到较好的净水效果。
冬季阳光充足，藻类大量繁殖也是造成“反池”的原因，藻类较轻，难于沉降。通过加入黄泥粉和高锰酸钾使矾花结大，高锰酸钾有杀死藻类的作用，使沉降效果显著。
从水质检测报告上看常规工艺和“试验工艺”对水质影响不大，但“试验工艺”可以克服“反池”现象，保证水厂正常运行。
4 结论
通过实验室和现场生产试验，对于冬季低浊藻类较多的水库水，加入20～30 mg／L聚合氯化铝，50 ～70 mg／L黄泥粉和0．2～0．4 mg／L的高锰酸钾作为助凝剂，可以克服“反池”现象，达到降低电耗，节约洗池水，提高供水能力，保证出厂水水质指标浑浊度达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)1．0 NTU以下的目的。投加黄泥粉和高锰酸钾工艺操作简单，不需要特殊设备，黄坭粉易取无害，价钱低廉。高锰酸钾加入量很少，这是自来水厂处理特殊水源水质行之有效的方法。目前该水厂已增加黄泥设施，并应用在净水生产中，取得良好的效果。
柳志刚 毕灿华 姚学俊
( 广州市荔湾区环境监测站，广州510380； 广州市花都区自来水公司，广州510800)
摘要冬季水库水温9～20℃ ，浑浊度在3～15 NTU之间，阳光充足时，藻类较多，投加 复合聚合氯化铝净化处理由于矾花轻而小，在沉淀池易出现“反池”现象，水质浑浊度指标难以保证。通过加入黄泥粉和少量 高锰酸钾，使矾花结大加重，可以克服“反池”现象，达到较好的沉淀净化效果。
关键词 低温低浊 水处理 黄泥粉 高锰酸钾
广州市北部某自来水厂以水库水为原水。该水厂的供水设计能力为40 000 m3／d，工艺流程为：一级泵站(投加聚合氯化铝、高锰酸钾、氯气)一环形反应池一斜管沉淀池一虹吸滤池一清水池(二次加氯)一二级泵站。冬天该水库水温在9～20 ℃范围，浑浊度在3～15 NTU之间，阳光充足时，藻类生长迅速，藻类细胞数达到8．5×106 个/L，水中泥量较少，不能有效形成矾花中心；投加净水剂聚合氯化铝后，矾花轻而小，沉淀池容易出现“反池”现象，大量絮状矾花流入滤池，加重滤池的负担，反冲洗频率由原来的8～10 h调整为2—3 h，浪费大量水和加大能耗，日供水量下降到15 000～20 000 m3／d。投加黄泥粉处理低温低浊原水的方法已有人采用，但未见有系统报道。
笔者在实验室试验结果的基础上，通过投加黄泥粉／助凝剂／高锰酸钾的方法，使钒花结大加重，提高供水能力，比单一投加黄泥粉效果更为显著。水厂冬季实际生产试运行结果显示，投加黄泥粉／助凝剂／高锰酸钾可有效克服“反池”现象，提高供水能力，保证出厂水浑浊度低于《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)的限值1．0 NTU。
1 实验室试验部分
1．1 仪器设备
ZR4—6混凝试验搅拌机、容量瓶、移液管等。
1．2 试验方法
取1 L水库水加入净水剂、助凝剂进行混凝试验，沉降后取上清液检测水质。混凝试验搅拌参数为8O r／min，运行2min。
1．3 试验结果
1．3．1 聚合氯化铝投加量对浑浊度的影响
试验原水水温14℃、pH值7．0。试验结果表明，随着聚合氯化铝投加量的增加出水浑浊度显著下降(见表1)。然而，单一投加聚合氯化铝所形成的沉淀矾花结体较小而且轻浮，沉降速度较慢，效果较差。虽然随着聚合氯化铝投加量的增大，矾花结体会相应增大一些，但大量投加聚合氯化铝会增加出水铝的含量，容易出现新的问题。聚合氯化铝投加量定为30 mg／L。
1．3．2 投加聚合氯化铝／黄坭粉沉降试验
试验原水水温14 ℃、浑浊度12．1 NTU、pH值7．0。取山上黄坭，除去砂石，干燥后称重配成一定浓度的泥水。以不同量加入，按混凝试验参数进行试验，结果见表2。
随着坭粉加入量逐步加大，矾花明显结大，下沉速度加快，当黄泥粉加到100 mg／L时，水样有微红色，使浊度读数反而加大。考虑到黄坭粉如果加入太多会使聚合氯化铝用量加大，而且加入量太大在生产实际中是不可行的，黄坭粉加入量定为50 mg／L。
1．3．3 加入其他助凝剂混凝沉降试验
试验原水水温22．5 ℃、浑浊度5．62 NTU、pH值7．0，聚合氯化铝投加量为30 mg／L，黄泥粉加入量50 mg／L，高锰酸钾加入量0．4 mg／L(经验数据)，聚丙烯酰胺加入量0．05 mL／L(经验数据)。聚合氯化铝与泥粉合用，混凝效果有所改善，但仍然不够理想，尝试加入助凝剂高锰酸钾、聚丙烯酰胺试验其混凝效果的改善情况，结果见表3。
从现象观察，“聚合氯化铝+黄泥粉+聚丙烯酰胺”不及“聚合氯化铝+黄坭粉+高锰酸钾”沉降快速，但从混凝沉降后的浑浊度看前者却好一些。考虑到聚丙烯酰胺有毒，而且水厂现有投加高锰酸钾的设备，决定采用“聚合氯化铝+黄泥粉+高锰酸钾”方案。
1．3．4 pH值对混凝效果的影响
试验原水水温15℃ 、浑浊度6．82 NTU、pH值7．0。调节原水不同pH值，加入30 mg／L聚合氯化铝，50 mg／L黄泥粉，0-3 mg／L高锰酸钾，沉降试验结果见表4。
加混凝剂处理后水的pH值变化不大，在原水pH值为7．0的情况下，可以不加碱处理。
1．3．5 混凝剂、助凝剂、黄泥粉的加人顺序试验
聚合氯化铝加入量30 mg／L，黄泥粉加入量50 mg／L。高锰酸钾加入量0．4 mg／L，按先后次序加入，先加入的搅拌1 min后再加入其他，结果见表’5
从现象和数据看，1、4号效果较好，考虑水厂实际情况，采用高锰酸钾、聚合氯化铝、黄泥粉一起加入的方案。
1．3．6 黄泥粉质量检测
附近地区采到的山泥有偏黄和偏红2种，经检测都含有铝和铁，其中黄泥含铝、铁较高，经室内和现场试验都证实黄坭的助凝效果较红坭好，有害金属都没有检出(见表6)。
1．4 实验室试验小结
对于原水为低温低浊藻类较多的水库水，为了保证水厂的供水量和水质，试验证明，可以通过加入约50 mg／L的黄泥和0．2—0．4 mg／L的高锰酸钾作为助凝剂，使矾花增大，沉降速度加快，藻类也在混凝
中形成矾花沉降下来，达到预期的目的。
试验延续了1个多月，所以每次试验所用的水样理化性质都有些不同，但原水水质对于水厂生产的影响是季节性的，室内试验提供了处理的方法，实际生产中要根据当天的水质情况决定投加量。
2 水厂生产试验
水厂生产现场试验3 d。试验过程如下：
1)开始以2000m3／h抽水生产，只加人聚合氯化铝混凝剂，在沉淀池马上出现“反池”现象，大量矾花不能在沉淀池沉淀下来，直接流到滤池。
2)此时按一定比例定量把溶解好的黄泥浆和高锰酸钾从少到多慢慢加入到混合池，并调节聚合氯化铝的加入量。随着黄坭浆加人量增加，在环流反应池明显观察到矾花变大，沉淀池上方的矾花逐步减少至基本消失，此时保持整个水处理过程稳定。
3)测得待滤水浑浊度平均值1．56 NTU，滤后水(相当于出厂水)浑浊度平均值0．40 NTU，余氯1．86 mg／L。净水剂投加量为：聚合氯化铝约20 mg／L，黄泥粉约70 mg／L，高锰酸钾0．2 mg／L。连续3 d同时检测原水和出厂水的锰含量，原水锰含量0．06～0．09 mg／L，出厂水锰含量<0．05 mg／L。
因为加入高锰酸钾量很少，不会影响水质。表7是2007年12月试验时和常规生产时的水质检测数据。
3 结果讨论
生产试验的数据与实验室做出的数据比较，聚合氯化铝的加入量减少而黄坭粉的加入量增加，但两者比较接近。如果在稳定生产过程中，不一定
要求做到最好混凝沉降状态都可达到出厂水浑浊度达标的目的，可以适当减少黄泥粉的加入量，或是适当加大聚合氯化铝的量，都可以达到较好的净水效果。
冬季阳光充足，藻类大量繁殖也是造成“反池”的原因，藻类较轻，难于沉降。通过加入黄泥粉和高锰酸钾使矾花结大，高锰酸钾有杀死藻类的作用，使沉降效果显著。
从水质检测报告上看常规工艺和“试验工艺”对水质影响不大，但“试验工艺”可以克服“反池”现象，保证水厂正常运行。
4 结论
通过实验室和现场生产试验，对于冬季低浊藻类较多的水库水，加入20～30 mg／L聚合氯化铝，50 ～70 mg／L黄泥粉和0．2～0．4 mg／L的高锰酸钾作为助凝剂，可以克服“反池”现象，达到降低电耗，节约洗池水，提高供水能力，保证出厂水水质指标浑浊度达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)1．0 NTU以下的目的。投加黄泥粉和高锰酸钾工艺操作简单，不需要特殊设备，黄坭粉易取无害，价钱低廉。高锰酸钾加入量很少，这是自来水厂处理特殊水源水质行之有效的方法。目前该水厂已增加黄泥设施，并应用在净水生产中，取得良好的效果。