《低濁原水導(dǎo)致鋁超標(biāo)的水廠技術(shù)控制措施》
在常規(guī)的水處理工藝中，低濁原水的混凝效果可能不佳，一方面出水渾濁度的控制存在風(fēng)險，另一方面對殘鋁的精準(zhǔn)控制存在一定難點，低濁水的處理一直是供水領(lǐng)域中的一個值得反復(fù)研究和實踐的話題。本文結(jié)合生產(chǎn)實際，提出通過回收排泥水，利用排泥水中的顆粒物質(zhì)為低濁原水提供“聚核”，并優(yōu)化混凝劑配比的方法解決實際問題，思路對相關(guān)水廠有一定指導(dǎo)意義。
鋁是一種人體非必須微量元素，但有醫(yī)學(xué)研究表明，長期攝入過量的鋁會引起營養(yǎng)不良、小兒小頭畸形、發(fā)育遲緩、老年癡呆、食欲減退、血液和心腦血管等疾病的發(fā)生，因此嚴(yán)格控制出廠水余鋁，是保障水質(zhì)安全的重要指標(biāo)之一。
受環(huán)境和地理位置影響，某市東部原水渾濁度常年較低，每年1-3月，受冷空氣影響，城鎮(zhèn)供水廠原水溫度降低，并處于低濁狀態(tài)，因原水缺少聚核，且水溫下降導(dǎo)致顆粒物碰撞概率降低，造成混凝效果差，絮體難以沉降，最終導(dǎo)致出水渾濁度、余鋁等參數(shù)偏高，影響供水安全。在冬季，原水水溫下降、低濁現(xiàn)象凸顯，水廠使用固態(tài)聚合氯化鋁（PAC）作為混凝劑，但混凝效果欠佳，與其他季節(jié)相比，出廠水常有渾濁度及余鋁偏高現(xiàn)象，尤其在每年1月左右，出廠水出現(xiàn)余鋁偶有超內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)情況。
出廠水余鋁為何偏高？
低水溫低渾濁度情況下出廠水余鋁偏高的原因主要有以下兩方面：
（1）絮凝效果差，聚合氯化鋁（PAC）難以沉降。
在原水渾濁度最低僅為0.92NTU，溫度最低達(dá)10.9℃條件下，水廠投放的混凝劑聚合氯化鋁（PAC）難以完成電荷中和、吸附架橋等過程，成核效果差，由此在混凝沉淀過程中未能徹底反應(yīng)生成絮體被濾池過濾截留，殘留的鋁離子進(jìn)入清水池，造成出廠水余鋁偏高。有研究表明原水中的鋁和投加鋁鹽混凝劑后，經(jīng)常規(guī)水處理工藝混凝-沉淀-過濾-消毒，仍有約11%的鋁含量殘留于出廠水中，在采用鋁鹽作為混凝劑的水廠中，其出水鋁含量有40%~50%高于原水鋁含量的機率，含量可達(dá)0.01~2.37mg/L。
（2）助凝劑成分含鋁，溶解鋁含量增加。
水廠預(yù)處理過程常采用石灰作為助凝劑調(diào)節(jié)原水pH值和堿度，增強混凝效果。而石灰成分中含鋁，溶于水后會增加溶解鋁的含量，有造成出廠水余鋁含量升高的風(fēng)險。有研究表明：經(jīng)石灰成分的測定，石灰本身成分含有鋁的化合物，其中Al2O3成分濃度最大值為2.14%，最小值為2.05%。投加石灰后使原水成堿性，增加了鋁的溶解度，過量的投加還會增加礬的消耗。故水中溶解鋁含量與石灰投加量的多少相關(guān)。
出水廠余鋁超標(biāo)如何應(yīng)對？
一般情況下，改善混凝效果的措施有兩類，一是啟用高錳酸鉀預(yù)氧化，通過產(chǎn)生水合二氧化錳改善吸附卷掃能力；二是投加石灰，提高pH值和聚核，壓縮雙電層并加速絮凝。前者因需投加高錳酸鉀，運營費用大幅度提高，后者過度投加將影響聚合氯化鋁（PAC）絮凝效果。因低濁原水應(yīng)對問題的核心在于提高聚核含量，可考慮通過回收排泥水，并投加石灰以強化絮凝的方式，改善出水渾濁度及余鋁偏高問題。
>>>>回收排泥水，提高原水渾濁度
對于低水溫低渾濁度、原水顆粒物粒徑小、多為膠體，現(xiàn)有工藝難以形成易沉降大粒徑絮體的情況，改善沉淀池效果，提高原水渾濁度可達(dá)到去除污染物效果。將濾池反沖洗水、沉淀池排泥水根據(jù)原水渾濁度，按照10%~15%的回流比，回流至反應(yīng)池，提高原水渾濁度，使原水渾濁度由2-5NTU提高至10NTU左右，回流污泥作為絮凝劑參與混凝反應(yīng)，增加膠體顆粒運動和相互碰撞的機率，促進(jìn)膠體凝聚成核。
>>>>優(yōu)化藥劑投加量，強化助凝效果
措施前，該水廠石灰投加量約為2.8mg/L，聚合氯化鋁投加量約為3.2mg/L。有研究表明，石灰對膠體微粒有助凝作用且可使混凝劑處于適宜的pH值范圍。pH值過高不利于混凝反應(yīng)，易造成溶解性鋁離子不能高效利用形成沉淀物，不利于濾前水余鋁控制,不適宜的pH值還可能增加礬的消耗。因此，通過燒杯實驗，優(yōu)化得出石灰、聚合氯化鋁（PAC）的投加量，以確定實際生產(chǎn)過程中混凝劑、助凝劑的最加投藥量，合理優(yōu)化水處理效果。最終將石灰投加量確定為3.0mg/L，聚合氯化鋁投加量確定在5.0~6.0mg/L，此時混凝效果最好，其反應(yīng)后水處理效果最佳。
>>>>提高排泥頻次，保證沉淀池出水水質(zhì)
為改善排泥水沉降性能，水廠將沉淀池排泥由常規(guī)24h/次強制改為8h/次，以避免沉淀池產(chǎn)生翻泥現(xiàn)象，使泥水更好的分離，增強沉淀效果，保障出水水質(zhì)。
>>>>提高檢測頻次，反饋優(yōu)化工藝參數(shù)
為應(yīng)對低水溫低渾濁度原水帶來的水質(zhì)風(fēng)險，水廠制定《原水水質(zhì)突變應(yīng)急預(yù)案》，每年1-3月期間，水廠參照燒杯試驗結(jié)果，結(jié)合實際情況將石灰投加量控制在3.0mg/L左右，聚合氯化鋁（PAC）投加量控制在5.0~6.0mg/L范圍內(nèi)。水質(zhì)檢測人員對水廠原水、過程水、出廠水、管網(wǎng)水進(jìn)行3次/日的余鋁檢測，對水廠其他水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行2次/日的早晚監(jiān)測，并對檢測結(jié)果進(jìn)行對比分析，核算出平均值以便及時提供水質(zhì)信息，作為運行人員調(diào)整投藥量及應(yīng)對措施的依據(jù)，保障供水水質(zhì)安全。
實踐效果如何？
原水溫度下降低渾濁度期間，通過回收排泥水，提高原水渾濁度，強化助凝等一系列措施的應(yīng)對，出廠水余鋁及渾濁度偏高的問題得到了全面解決。
>>>>出水渾濁度
原水溫度下降低渾濁度期間，措施前后全過程水渾濁度方面，出廠水及管網(wǎng)末梢水完全符合水廠內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)和《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749-2006限制要求。
>>>>出水余鋁含量
原水溫度下降低渾濁度期間，措施前后全過程水余鋁含量方面，出廠水及管網(wǎng)末梢水完全符合水廠內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)和《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749-2006限制要求，實踐證明采取的措施合理得當(dāng)，可有效控制出廠水余鋁含量。
>>>>其他出水指標(biāo)
目前，我國并沒有回用廢水運行的規(guī)范指導(dǎo)，原水低水溫低渾濁度期間，回收排泥水易引起懸浮物、重金屬和有機物含量高、生物穩(wěn)定性差等風(fēng)險，為考察是否對出水水質(zhì)造成不利影響，其他原水及出廠水水質(zhì)參數(shù)如表所示，出廠水均滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749—2006）限制要求。該結(jié)果說明水廠采取的應(yīng)對措施科學(xué)有效，可保障供水水質(zhì)安全。
總結(jié)
針對每年1-3月本地水庫原水呈水溫低渾濁度低的特征，混凝反應(yīng)單元因缺少聚核難以絮凝，易導(dǎo)致出水余鋁及渾濁度等偏高的問題，利用排泥水顆粒物含量高的特點，通過燒杯試驗優(yōu)化得出適度回流排泥水提高原水渾濁度至10NTU左右，同時輔助投加石灰至3mg/L左右，并優(yōu)化聚合氯化鋁（PAC）投加量為5.0~6.0mg/L，可有效改善原水絮凝效果。
長期運行實踐表明，原水平均渾濁度為1.57NTU，平均溫度18.2℃的情況下，基于燒杯試驗優(yōu)化參數(shù)，可有效改善出廠水水質(zhì)，在保證各項水質(zhì)指標(biāo)均滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）前提下，出廠水和管網(wǎng)末梢鋁濃度分別降低了48.9%和43.1%；渾濁度分別降低了10.7%和85.4%。
回收排泥水易引起懸浮物、重金屬和有機物含量高、生物穩(wěn)定性差等風(fēng)險，回用排泥水時應(yīng)注意過程水水質(zhì)監(jiān)測，并考察回用排泥水是否對出水水質(zhì)造成不利影響。