预臭氧接触+炭砂滤池中试工艺长期运行研究

2020-07-23许青青朱永林

供水技术 2020年2期

许青青，戴盛，李磊，朱永林

(镇江市自来水公司，江苏镇江 212000)

镇江市自来水公司金西水厂采用“混凝—沉淀—过滤—消毒”的常规净水工艺。为了提升出水水质，增强水厂应对风险的能力，决定对金西水厂进行深度处理改造。由于金西水厂为老旧水厂，受场地面积限制，难以实施常规深度处理工艺方案，且长江原水水质较好，有机污染物少，拟采用“预臭氧接触+炭砂滤池”工艺。为了考察“预臭氧接触+炭砂滤池”的处理效果和方案的可行性，进行了中试研究，考察该工艺在最佳参数下长期运行的出水水质，并对比了中试砂滤池与炭砂滤池的处理效果，以期为后期改造提供理论依据。

1 试验参数

中试研究开始时间为2017年12月19日，流程见图1。

图1 中试流程

原水为长江水，混凝剂为聚合硫酸铁。活性炭层厚度为90 cm，柱状破碎炭8×20目;砂层为60 cm细砂，0.5～0.9 mm，均质滤料。炭砂滤池和砂滤池的设计水量为1 m3/h，滤柱直径为0.4 m，排水槽高度为2.0 m，滤头出水。

根据前期中试得出的最佳运行参数［1］:臭氧投加浓度为0.84～1.00 mg/L，保证预臭氧出水中余臭氧含量0.05 mg/L;沉淀池出水浊度控制在2 NTU;反冲洗周期48 h，气冲强度15 L/(s·m2)，3 min，水冲强度:14.5/(s·m2)，7 min，反冲洗后静置时间为15 min。

2 结果与讨论

2.1 出水浊度

从图2可以看出，砂滤池出水浊度在0.07～0.35 NTU，平均值为0.20 NTU;炭砂滤池出水浊度在0.08～0.30 NTU，平均值为0.19 NTU。当反冲洗后的采样时间延长为正常运行(2.5 h)后，暂未出现出水浊度超过0.3 NTU的现象。

图2 炭砂滤池和砂滤池出水浊度

2.2 出水pH

从图3可以看出:砂滤池出水pH值在4月10—30日(有臭氧投加)呈现不断降低的趋势，从7.65逐渐降低至7.40左右，炭砂滤池出水pH值维持在7.30左右;5月臭氧制备设备出现故障进行维修，未投加臭氧，砂滤池和炭砂滤池的出水pH值均有所上升，分别约为7.60和7.55。6月开始恢复臭氧投加，炭砂滤池、砂滤池出水的pH值降低，基本保持在7.30左右。

图3 炭砂滤池和砂滤池出水pH

2.3 出水氨氮

试验期间长江原水氨氮含量较低，2个滤池的出水氨氮较为稳定，都在0.02 mg/L以下，如图4所示。

图4 炭砂滤池和砂滤池的出水氨氮

2.4 出水亚硝酸盐

从图5可以看出:从4月10日到5月15日左右，砂滤池出水硝酸盐始终较高，且波动较大。分析认为这可能是因为一方面原水亚硝酸盐含量较高，另一方面砂滤池新砂的运行效果不稳定。炭砂滤池出水亚硝酸盐始终稳定在0.001 mg/L以下。

图5 炭砂滤池和砂滤池出水亚硝酸盐

2.5 出水CODMn

从图6可以看出，运行初期(4月8—15日)砂滤池出水CODMn呈降低状态，从1.2 mg/L降至0.9 mg/L，并在4月15—30日趋于稳定状态;炭砂滤池出水CODMn稳定在0.8～0.9 mg/L。5月无臭氧阶段，砂滤池出水CODMn上升至1.2 mg/L，炭砂滤池出水CODMn上升至1.0～1.1 mg/L。砂滤池和炭砂滤池出水CODMn在6月恢复臭氧投加后分别稳定在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。

图6 炭砂滤池和砂滤池出水CODMn

整个常规工艺对CODMn的总去除率约为37%，砂滤池对沉淀出水CODMn的去除率为13%。预臭氧-炭砂滤池工艺对CODMn的总去除率约为58%，炭砂滤池对沉淀出水 CODMn的去除率提高到约32%。

2.6 出水TOC

4月，砂滤池出水TOC呈下降趋势并趋于稳定，砂滤池和炭砂滤池TOC分别保持在1.4和1.3 mg/L。无臭氧阶段，TOC略有上升，分别为1.6和1.4 mg/L;恢复臭氧投加后，分别稳定在(1.4～1.5)和(1.2～1.3)mg/L，如图7所示。

图7 炭砂滤池和砂滤池出水TOC

无臭氧阶段，整个常规工艺对TOC的总去除率约为23%，砂滤池对沉淀出水TOC的去除率约为6%。整个预臭氧-炭砂滤池工艺则将两者分别提升至37%和13%。

2.7 出水UV254

4月，砂滤池和炭砂滤池出水UV254分别保持在0.05和 0.03 cm-1。5月，分别上升至(0.08～0.10)和(0.04～0.05)cm-1;同步检测结果表明，金西水厂砂滤水 UV254基本保持在0.06～0.07 cm-1，与导试水厂砂滤池基本吻合。恢复臭氧投加后，分别保持在(0.05～0.06)和(0.03～0.04)cm-1，如图8所示。