黃其銘(佛山市順德區(qū)水業(yè)控股有限公司龍江分公司,廣東 佛山 528318)
北江制水系統(tǒng)(以下簡稱“新系統(tǒng)”)于2014年11月建成,完成清洗消毒后開始投入運行。在通過一個多月的試運行,過程中氯耗一直過大,平均為3.8 g/m3,高峰達到4.2 g/m3以上,是在用其他制水系統(tǒng)的2倍以上。因我司新舊系統(tǒng)均采用“三點加氯”投加消毒方法,新系統(tǒng)在此情況下,投加各點需頻繁檢驗,不斷進行投加量調(diào)整,加大了制水運行員的工作量的同時,還導致消毒副產(chǎn)物增大、制水成本大大增加。
1.1 試驗新舊系統(tǒng)水泥結(jié)構(gòu)中氯水消耗速度,新系統(tǒng)的水泥結(jié)構(gòu)在運行1個月的情況下與舊的大同小異,由此可判斷該方面并不是導致氯耗過大的原因
1.2 pH值對氯耗的影響
氯消毒作用的機理,一般認為主要是通過次氯酸HCLO起作用。HCLO為很小的中性分子,只有它才能擴散到帶負電的細菌表面,并通過細菌的細胞壁穿透到細菌內(nèi)部。同時,由于它是一種強氧化劑,容易損壞細菌的細胞膜,使內(nèi)部的蛋白質(zhì)、RNA、DNA等物質(zhì)釋出,并影響多種酶系統(tǒng),從而使細菌死亡。
氯氣溶解在水中迅速水解生成次氯酸:
CL2+H2O←→H++CL-+HCLO
次氯酸是一種弱電解質(zhì),在水中存在電離平衡:
HCLO←→ClO-+H+
當pH值較低時,有利于反應向左移動;當pH值較高時,有利于反應向右移動。不同pH值時,水中HCLO和ClO-所占的比例是不同的,當pH值<6時(20℃),HCLO接近100%;當pH=7.5時(20℃),HCLO和ClO-大致相等;當pH>9時(20℃),ClO-接近100%。因此為提高消毒效果,減少加氯量,控制水中pH值是很重要的。但通過對比新舊系統(tǒng)的pH值的檢驗比對,兩者數(shù)值非常接近,排除該項可能性。
1.3 運行過程中過程水的變化
檢驗新舊系統(tǒng)過程水,多日檢驗平均數(shù)據(jù)結(jié)果如下:
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上表中“濾池后”的水樣是指待濾水經(jīng)過濾池下來未經(jīng)液氯投加的水樣。由數(shù)據(jù)可得知,新系統(tǒng)的待濾水在經(jīng)過濾池過濾后,氨氮含量減少的同時,亞硝酸鹽氮突增,還原性的亞硝酸根能與強氧化性的氯反應為硝酸根,按照理論化學式計算得出比例為1:5,可判斷這正是造成氯耗過大的原因。
在適宜的條件下,亞硝酸菌能將1份氨氮轉(zhuǎn)化為1份亞硝酸鹽氮,后硝酸菌再將亞硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為等量的硝酸鹽氮。根據(jù)上表數(shù)據(jù),待濾水中氨氮和濾后水中的亞硝酸鹽氮等量水中物質(zhì)的量接近,可斷定濾沙中存在足夠的亞硝酸菌,而缺少硝酸菌;新系統(tǒng)投入使用前是經(jīng)過徹底消毒浸泡的,在經(jīng)過使用后產(chǎn)生了亞硝酸菌,但硝酸菌并未繁殖成功。
2.1 硝化菌的生長反應條件分析
2.1.1 硝化菌包括亞硝酸菌和硝酸菌,是水中硝化反應的菌株,在硝化反應過程中要消耗堿,會使pH值下降。硝化菌對pH值的變化十分敏感,為了保持適宜的pH值,應當將水保持足夠的堿度。亞硝酸細菌和硝酸細菌的適宜pH值分別為7.0-7.8和7.7-8.1.生物脫氮過程中的硝化段,通常把運行的pH值控制在7.2-8.0,而我司過程水pH一般在7.3-7.8之間,剛好符合生長的pH條件。
2.1.2 硝化反應受溫度影響較大,其原因在于溫度對硝化細菌的增值速度和活性影響都很大。硝化反應的適宜溫度是30℃,15℃以下硝化反應速度下降,5℃時完全停止。我司過程水在最低溫的1-2月平均水溫亦在16.5℃,符合硝化反應條件。
2.1.3 硝化反應的混合液中有機物含量不應過高,BOD5值應在15-20mg/L以下。硝化菌是自養(yǎng)型菌,有機基質(zhì)濃度并不是它的增值限制因素,若BOD值過高,將使增值速度較高的異養(yǎng)型細菌迅速增值,從而使硝化菌不能成為優(yōu)勢種屬。我司水源水BOD5一般維持在3 mg/L以下,也是符合硝化反應的條件。
2.1.4 根據(jù)前面分析可推測,因源水含較高氨氮及某種因素,濾池中繁殖出了亞硝酸菌,而硝酸菌至無或存在極少。
2.2 新系統(tǒng)自行培養(yǎng)
2.2.1 關(guān)閉系統(tǒng)前加氯,讓待濾水不含氯,避免影響濾池中硝化菌的繁殖。減少新系統(tǒng)制水量和濾池反沖洗次數(shù)、時間。
2.2.2 持續(xù)一周,在最后兩天停止制水靜置,期間每天檢驗過程水,其亞硝酸鹽氮和氨氮數(shù)值相比1.3中表格變化極小,新系統(tǒng)氯耗依然很大。
2.3 引水培養(yǎng)
2.3.1 新系統(tǒng)繼續(xù)采用2.2.1的方法。
2.3.2 舊系統(tǒng)關(guān)閉前加氯后,取用舊系統(tǒng)濾池后的水對新系統(tǒng)濾池進行反沖洗,新系統(tǒng)再運行一天后檢驗其過程水,持續(xù)5天。
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由上表數(shù)據(jù),該操作并無效果。
2.4 移砂培養(yǎng)
2.4.1 根據(jù)前述方法,均無法讓硝酸細菌維持存在的同時繁殖出亞硝酸細菌。關(guān)閉新舊系統(tǒng)前加氯,因舊系統(tǒng)濾池存在有兩種硝化菌,采用最直接的方法,舊系統(tǒng)停止48小時不反沖洗,從其濾池中挖一桶濾砂投到新系統(tǒng)濾池中,新系統(tǒng)進行低產(chǎn)量制水,約為1300立方米/小時,持續(xù)一天后再反沖洗一次,再繼續(xù)正常制水。
2.4.2 此期間每天對過程水進行檢驗,數(shù)據(jù)如下:
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在制水過程中,濾池中的硝酸細菌和亞硝酸細菌起的硝化反應異常重要,能去除水中氨氮和亞硝酸鹽氮,對液氯的消耗起到極大的節(jié)省作用。在一定條件下,通過在缺少有效細菌的濾池加入現(xiàn)成濾砂甚至市售的硝化細菌制劑,能在6天內(nèi)濾池中繁殖出硝化菌,從而過水進行生物處理,極大的降低氯耗,新制水系統(tǒng)氯耗偏高問題得到解決。
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