两种常规净水工艺的净水效果比较

王建蓉，马 铃，周智勇，周建华，唐文勇，邓智友

(绵阳市水务(集团)有限公司，四川绵阳621000)

1 水厂概况

B、C两个水厂均采用常规处理工艺，为了应对突发性水源污染，B水厂在取水泵房安装了活性炭投加系统，C水厂在取水泵房和一级反应池分别安装了活性炭、高锰酸钾等投加系统。2个水厂都有前加氯预氧化装置，工艺流程如图1、图2所示。

图1 B水厂制水工艺流程

图2 C水厂制水工艺流程

在运行过程中，B水厂平时只投加混凝剂PAC和滤后消毒剂，C水厂长期投加混凝剂PAC、高锰酸钾、前加氯和滤后消毒剂。两个水厂的水源均来自于涪江，涪江上游存在锰矿，上游的水库和电站底泥中富集有锰，水库或者电厂在检修或泄洪期间，排除的底泥会造成原水中的锰超标，一般在0.1～0.3 mg/L之间；偶尔存在氨氮的微污染，含量通常低于0.5 mg/L，能满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)的要求(氨氮≤0.50 mg/L)，主要影响游离余氯的测定。原水水质常年介于地表水Ⅱ～Ⅲ类，耗氧量一般在1 mg/L左右。对比分析历年的出厂水水质监测数据发现，2个水厂对锰、氨氮的去除效果以及消毒副产物的生成量存在明显差异。

2 出厂水水质对比

2.1 对锰的去除效果

从表1可以看出，原水锰含量低于1.5 mg/L时，B水厂能实现很好的除锰效果，出厂水中的锰满足≤0.10 mg/L的标准要求。C水厂的除锰效果较差，对即使低含量的锰也几乎没有去除能力，主要通过投加0.1～0.2 mg/L高锰酸钾来除锰。

表1 两个水厂对锰的去除效果

注：表中原水高含量的锰是2011年7月上游锰厂造成污染事故期间的监测数据。

2.2 对氨氮的去除效果

从表2可以看出：B水厂对氨氮的去除效果很好，原水氨氮含量在1.2 mg/L以下，出厂水氨氮能够满足≤0.50 mg/L的限值要求，但C水厂的除氨氮能力较差。

表2 两个水厂对氨氮的去除效果

注：高含量的氨氮是上游锰厂造成污染事故期间的监测数据。

2.3 消毒副产物生成量

从历年的检测结果来看，以涪江水为水源的自来水厂采用氯消毒时的主要消毒副产物为三氯甲烷。2017—2019年，两个水厂出水厂三氯甲烷的年平均含量见表3。

表3 两个水厂出厂水三氯甲烷年平均含量 μg·L-1

可以看出，B水厂出厂水中的三氯甲烷含量远小于国标限值(60 μg/L)，C水厂的三氯甲烷年平均含量是B水厂的2倍左右。

3 原因分析与讨论

两个水厂的原水水质基本一致，处理效果不同，分析认为主要原因在于工艺流程运行上的差异。

3.1 对氨氮和锰的去除差异

对B水厂的各个工艺出口水质进行监测分析，考察各个工艺段对锰、氨氮的去除效果，结果见表4。

表4 B水厂各个工艺对锰、氨氮的去除效果

B水厂对锰和氨氮的去除主要是滤池的作用。一方面，B水厂采用机械搅拌澄清池，满负荷运行整个工艺所需时间约为0.5 h；构筑物上有顶棚遮盖，水停留时间短且无阳光直射,池壁不容易生长藻类，无需前加氯，这为炭砂滤池挂膜提供了生物活性养料。另一方面，虹吸滤池采用石英砂和无烟煤双层滤料，为挂膜提供了适宜的场所；无烟煤的比表面大，在长期的运行过程中，表面容易形成一层活性生物膜，通过其生物活性和吸附性有效地去除氨氮和锰。

而C水厂采用平流沉淀池，整个工艺满负荷运行所需时间在2 h左右，滤池前的构筑物上没有遮盖，阳光直射，导致池壁很容易生长藻类。为了防止池壁藻类的生长，运行过程中长期采用前加氯，加上V型滤池内的石英砂单层滤料上不容易形成生物膜，因此对氨氮和锰的去除效果不明显。

3.2 消毒副产物生成量差异

消毒副产物的生成量主要与水质和消毒剂的投加量有关，表5所示为两个水厂出厂水历年的余氯和耗氧量年平均值。

表5 两个水厂出厂水余氯和耗氧量 mg·L-1

从表5可以看出：两个厂的出厂水耗氧量和余氯含量接近。两个水厂都采用次氯酸钠消毒，B水厂无前加氯，滤后加次氯酸钠消毒；C水厂前加次氯酸钠预氧化，滤后加次氯酸钠消毒。C水厂由于存在前加氯，因此需要考察各个工艺段的消毒副产物生成情况。

分别采集C水厂消毒前的滤后水和出厂水，检测结果表明：消毒前的滤后水中三氯甲烷含量为9.6 μg/L，出厂水为12 μg/L，可见其大多来自前加

氯。因为原水中的耗氧量较高，生成消毒副产物的前驱物质高于滤后水，前加氯就产生了更多的消毒副产物。

4 结论

① 当原水存在氨氮、锰的微污染时，采用炭砂滤池的效果明显优于砂滤池。前加氯是否会破坏炭砂滤池的生物膜，还有待进一步的研究。

② 前加氯会明显加大三氯甲烷等消毒副产物的生成量，因此为了降低出厂水中的消毒副产物，最好减少前加氯量或不采用前加氯预氧化。