李 婧

（晉能控股煤業(yè)集團燕子山礦環(huán)境管理部，山西 大同 037037）

引言

水作為人類生產(chǎn)生活所必須的資源，對水質的處理以及合理使用就顯得尤為重要，且現(xiàn)在對水質標準的制定也越來越嚴格，必須保障供水安全。在傳統(tǒng)水質處理工藝過程中，混凝、沉淀、消毒、過濾等是水質處理的必要環(huán)節(jié)，其中，懸浮物、濁度主要采用混凝沉淀法去除。目前，原水預處理技術有化學預氧化法、粉末活性炭吸附法和生物預處理三種，對于原水預處理技術，不僅能有效去除水中的有機污染物，還能除味、除臭和除色，其中，對于化學預氧化技術，應用單一的ClO2、Cl2、H2O2、KMnO4、O3或者其中幾種組合的氧化劑作為預氧化劑，加入到原水中，通過這些強氧化性的氧化劑來改變部分有機物的性質或者氧化水中的部分有機物，使其在后續(xù)生產(chǎn)工藝中得以去除；對于粉末活性炭吸附是將粉末活性炭加入原水中，來吸附水中的有機物，再利用后續(xù)的混凝沉淀得以去除[1]；對于生物預處理技術，是借助于微生物的分解作用，將水中可被微生物利用的有機物進行分解，從而轉化為無機物。而常規(guī)水處理工藝主要有強化沉淀、強化混凝、氣浮工藝、強化過濾技術，常規(guī)水處理主要是對水中的濁度、色度等進行去除，而對水中溶解有機污染物的去除效果就比較差[2]，本文提出應用混凝-沉淀與混凝-氣浮水處理工藝，并對比研究兩種工藝對濁度和氨氮水質指標的去除情況，確定兩種工藝對水質的處理效果，進而為選用合理的水質處理工藝提供依據(jù)。

1 傳統(tǒng)水處理工藝技術介紹

氣浮法是傳統(tǒng)水處理工藝之一，是一種比較高效、實現(xiàn)快速固液分離的方法。其工作原理是經(jīng)絮凝后的原水與充滿壓力的溶氣水均勻混合，使充滿壓力的溶氣水經(jīng)壓力釋放后產(chǎn)生巨大數(shù)量的微細氣泡，并在外力的作用下，這些微細氣泡與經(jīng)混凝的顆粒體間再次產(chǎn)生異向絮凝，依據(jù)絮凝的規(guī)律，根據(jù)吸附電中和、壓縮雙電層、吸附架橋即網(wǎng)捕卷掃絮凝機理，在氣液固三相作用下，溶氣水與水中疏水性物質相結合，再加上結合體的密度比水小，可以上浮去除。

沉淀工藝是利用水中雜質與水的密度不同，在重力的作用下將水中的雜質分離出來。沉淀工藝相比于其他水處理工藝，沉淀工藝截留的污泥量更大，且設備構造簡單、便于管理，經(jīng)營成本也比較低。且當原水中雜質顆粒較多時，一般優(yōu)先選用沉淀工藝進行處理，可為后續(xù)處理工藝減輕壓力，因此，對于原水中雜質較多時，沉淀工藝成為不可缺少的處理工序[3]。

2 傳統(tǒng)水處理工藝技術的對比研究

氣浮工藝和沉淀工藝都屬于傳統(tǒng)水處理工藝，通過對比研究兩種工藝在低溫低濁條件下水處理效果的特征，進而為水廠進行水處理提供了很好的理論依據(jù)。

本文以某企業(yè)水廠進水為對象，其水質檢測結果如表1 所示。

表1 原水水質和日常飲用水水質值對比表

對于混凝-沉淀工藝與混凝-氣浮處理工藝處理水量都是96 m3/d，其中，混凝-氣浮工藝采用裝置機械絮凝反應池+氣浮池工藝，混凝-沉淀工藝采用裝置機械絮凝反應池+斜管沉淀池工藝。原水進水流量都是2 m3/h，在原水中采用計量泵加入1 mg/L 的氨氮，選用聚合氯化鋁鐵（PAFC）為混凝劑，在沉淀池和氣浮池以最優(yōu)條件穩(wěn)定運行一段時間分別對比觀察沉淀與氣浮兩種工藝對濁度和氨氮水質指標的去除情況。

2.1 沉淀與氣浮工藝對濁度去除效果的對比分析

通過對兩種工藝分別加入不同量和同量PAFC，得到第295 頁圖1 所示的曲線。從圖1-1 中可看出，對于氣浮工藝，PAFC 混凝劑加入量是11 mg/L；而對于沉淀工藝，加入量是18 mg/L 時，兩種工藝的出水濁度都達到1 NTU 左右，對比可知，沉淀工藝比氣浮混凝劑加入量多約40%。圖1-2 中，當PAFC 加入量均是18 mg/L 時，相比于氣浮工藝，沉淀工藝對濁度去除效果高10.49%，表明當處于冬季，即水溫較低時，氣浮工藝對濁度的去除效果更佳。

圖1 兩種工藝的濁度對比曲線圖

當水溫較低時，由于水中溶解性氣體較多，混凝形成的絮凝體顆粒包裹在絮凝體顆粒周圍，絮凝體上浮并被去除；此時，水的黏滯系數(shù)也相應地增大，造成只有大尺寸的雜質顆粒物質才能依靠重力作用沉淀去除，相比于一般尺寸的雜質顆粒就不容易被沉淀去除；此外，水溫較低時，混凝劑聚合反應速度的降低，不利于膠體顆粒的吸附架橋，混凝效果較差。所以，當水溫較低時，對于氣浮工藝，絮體更容易與微氣泡黏附而被去除。

2.2 沉淀與氣浮工藝對氨氮去除效果的對比分析

對兩種工藝的氨氮濃度進行計量，得到圖2 所示的曲線。從圖2 可以看出，沉淀工藝出水氨氮值明顯高于氣浮工藝，當PAFE 加入量是18 mg/L 時，沉淀工藝和氣浮工藝的平均出水氨氮率分別是1.83%和2.43%，混凝沉淀工藝相比于混凝氣浮工藝，對氨氮的去除率低0.6%。

圖2 沉淀與氣浮工藝對氨氮去除效果的對比曲線圖

氣浮工藝對氨氮的去除率要略高于沉淀工藝，其主要是因為原水pH 值為7.9 左右，為弱堿性，只有很少量的氨氮會以溶氣氣浮形成的微細氣泡作為介質，穿過氣液界面，向氣相擴散[4]。

3 結論

本文以某水廠進水為對象，提出應用混凝-沉淀與混凝-氣浮水處理工藝，并對比研究兩種工藝對濁度和氨氮水質指標的去除情況，結論是：

1）當沉淀與氣浮工藝的出水濁度均是1 NTU時，混凝氣浮工藝相比于混凝沉淀工藝的PAFC 加入量少約40%。

2）在水溫較低時，當加入相同的混凝劑投藥量，混凝土氣浮工藝相比于混凝沉淀工藝對氨氮的去除率要略高。

綜上所述，對于低溫低濁水質的水處理廠，可優(yōu)先考慮采用氣浮工藝進行水質處理。