1 巢湖水質(zhì)特點(diǎn)

巢湖是合肥市飲用水的主要水源之一，經(jīng)監(jiān)測(cè)，1999年飲用水源區(qū)主要污染指標(biāo)超過地面水Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，2000年水質(zhì)污染依然嚴(yán)重，三條入湖河道中有兩條水質(zhì)屬Ⅴ類或超過Ⅴ類。國(guó)家城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)合肥監(jiān)測(cè)站2000年4月—2001年3月間對(duì)巢湖水 質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，結(jié)果是一年中有80%的時(shí)間處在超Ⅲ類水質(zhì)狀態(tài)，且具有如下特點(diǎn)：

① 藻類過量繁殖。

湖水中有60多種藻類并以藍(lán)藻居多，還有銅綠微囊藻、水華微囊藻、水華束絲藻、水華魚腥藻等，每年6月—10月藻類遍布全湖，嚴(yán)重時(shí)湖面水藻厚度可達(dá)15cm，藻類腐爛時(shí)腥臭逼人且嚴(yán)重?cái)乃|(zhì)；

② 有機(jī)物含量高、種類復(fù)雜。

水中COD平均達(dá)30mg/L、TOC平均達(dá)10mg/L(均超出Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn))，GC/MS檢測(cè)結(jié)果表明原水中有機(jī)物達(dá)207種，主要為烷烴類、酯類、雜環(huán)化合物、酮、酚、多環(huán)芳烴和少量苯、醛類物質(zhì)；

③ 水質(zhì)波動(dòng)性大。

水質(zhì)變化范圍：濁度為10～70NTU、pH值為7.2～9.3、COD為3～80mg/L、藻類含量為(100～6000)×104個(gè)/L。

2 PPC預(yù)處理工藝

以巢湖原水為研究對(duì)象，考察PPC預(yù)處理技術(shù)的除濁、除臭、除藻、除有機(jī)污染物的效能。

2.1 對(duì)有機(jī)污染物的去除

試驗(yàn)比較了PPC預(yù)處理工藝、常規(guī)工藝、預(yù)氯化加粉末活性炭工藝(以下簡(jiǎn)稱Cl2+PAC工藝)的除有機(jī)污染物效能。

①CODMn

PPC與Cl2+PAC工藝的比較試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，Cl2+PAC工藝和PPC預(yù)氧化工藝都能使水中CODMn得到穩(wěn)定去除，去除效率優(yōu)劣依次為Cl2+PAC、PPC、常規(guī)處理工藝，但是PPC預(yù)氧化10min后COD即可比常規(guī)處理下降13%，而Cl2+PAC工藝則需60min才可達(dá)到此效果，表明PPC預(yù)氧化具有明顯的速度優(yōu)勢(shì)。

② TOC

PPC預(yù)氧化與預(yù)氯化對(duì)TOC的去除效果見圖2。

長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)表明，巢湖原水中總有機(jī)碳(TOC)的含量較高(冬季高達(dá)20～30mg/L)。兩種工藝都能使沉后水TOC有所降低，但PPC預(yù)氧化去除效果更好(見圖2)。

③ UV254

生產(chǎn)運(yùn)行試驗(yàn)結(jié)果表明，投加PPC后的濾后水中UV254有大幅降低(平均降幅為62.99%)。不同藥劑對(duì)水中有機(jī)物的去除效果優(yōu)劣依次為PPC預(yù)氧化、Cl2+PAC、常規(guī)處理。

④ 有機(jī)污染物種類

測(cè)定采用EPA252修訂本方法,GC/MS儀為HP5890/5972型。樣品采用C18小柱或XAD-2樹脂柱富集，用二氯甲烷、乙醚、丙酮洗脫后再用高純氮?dú)忭敶禎饪s至1～2mL，低溫保存。分析結(jié)果見圖3。

由圖3可見，經(jīng)常規(guī)工藝處理后有機(jī)物濃度(以色譜峰面積計(jì))反而升高,預(yù)氯化工藝使有機(jī)物濃度有所降低,而PPC預(yù)處理對(duì)水中有機(jī)物濃度降幅最大。GC/MS共檢出54個(gè)峰(原水),而PPC 技術(shù)處理后只檢出12個(gè)峰，有機(jī)物種類減少了78%，有機(jī)物含量的降幅達(dá)89%，對(duì)水中醛、酮、苯、多環(huán)芳烴、硝基苯、雜環(huán)化合物的去除效果顯著。

2.2 對(duì)藻類的去除

巢湖水質(zhì)屬重富營(yíng)養(yǎng)化至富營(yíng)養(yǎng)化水體,藻含量大(全年平均含藻近2×107個(gè)/L,最高藻含量可達(dá)4×108個(gè)/L)、種類多且藻情變化快。

試驗(yàn)期間巢湖原水藻含量為1000×104個(gè)/L～1×108個(gè)/L,pH值波動(dòng)大,COD平均值為31mg/L,嗅味等級(jí)為2～3級(jí)。

① 不同PPC投量對(duì)藻去除的影響

試驗(yàn)中原水藻含量為1.7×108個(gè)/L、混凝劑堿鋁投量為60mg/L、硫酸亞鐵投量為40mg/L、PPC投量在0～1mg/L范圍內(nèi)的除藻效果見圖4。

圖4表明PPC預(yù)氧化具有較好的除藻效能,且隨著PPC藥劑投量的增加、沉后水藻含量逐漸下降，當(dāng)PPC投量增加到1.0mg/L時(shí),沉后水藻含量降為335×104個(gè)/L,比常規(guī)混凝處理下降了46.4%。

② 不同工藝的除藻效率

Cl2+PAC與PPC工藝的除藻效果比較見表1。

由表1可見，PPC預(yù)氧化可以很好地適應(yīng)原水藻含量的變化，隨著原水藻含量的增加，除藻率始終穩(wěn)定在80%左右。表1還表明，PPC藥劑比Cl2+PAC工藝具有更好的除藻效果，這主要是因?yàn)镻PC藥劑除具有高錳酸鹽及其中間價(jià)態(tài)物質(zhì)對(duì)藻類的強(qiáng)氧化作用外，其還原產(chǎn)物二氧化錳對(duì)藻類的吸附凝聚作用也可使藻類在過濾工藝中更易去除，從而使除藻率大幅提高。

2.3 嗅味的去除

PPC投量及接觸時(shí)間對(duì)嗅味去除效果的影響見圖5、6。

圖5、6表明，PPC與原水的接觸時(shí)間為5min以上即可取得穩(wěn)定的除臭效果，且PPC投量和除臭率呈正相關(guān)關(guān)系。與常規(guī)工藝相比，PPC預(yù)氧化的除臭效果非常顯著,每投加1mg/L即可提高除臭率25%～50%。

生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果表明，PPC預(yù)氧化比Cl2+PAC工藝除臭率提高了14%,且簡(jiǎn)化了處理工藝、降低了成本。

2.4 除濁、 除色效果

① 除濁

其試驗(yàn)結(jié)果見圖7～9。

進(jìn)行了單獨(dú)投加聚合鋁和投加聚合鋁、少量PPC助凝的對(duì)比試驗(yàn)，原水濁度為80NTU，預(yù)氧化時(shí)間為10min。結(jié)果表明，投加PPC比單獨(dú)投鋁的除濁率(沉后水)可提高50%以上。

由圖7、8的試驗(yàn)結(jié)果可見，投加不同量的PPC藥劑均可取得較好的助凝和助濾效果，較單純用聚合鋁處理的沉后水濁度降低了68.7%～85%、濾后水濁度降低了20.5%～54.5%。同時(shí)發(fā)現(xiàn)PPC投量＜0.5mg/L時(shí),沉后水的濁度隨PPC投量增加而降低,而投量＞0.75mg/L時(shí)濁度隨PPC投量增加而上升。

圖9比較了PPC預(yù)氧化時(shí)間對(duì)除濁效果的影響，當(dāng)PPC投量為0.75mg/L、預(yù)氧化時(shí)間超過10min后，氧化劑的強(qiáng)化混凝作用明顯并趨于穩(wěn)定，在30min時(shí)效果最佳。

上述結(jié)果說(shuō)明PPC預(yù)氧化具有助凝、助濾、除濁作用。

② 除色

生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果表明，PPC預(yù)處理對(duì)濾后水色度的平均去除率為45.8%,而Cl2+PAC工藝對(duì)濾后水色度的平均去除率僅為25%。

3 經(jīng)濟(jì)分析

3.1 常規(guī)工藝

常規(guī)工藝處理流程為：

正常情況下聚合鋁投量為47.99g/m3，在高污染期投量為65.66g/m3，平均為50g/m3，聚合鋁價(jià)格按1000元/t計(jì)算，凈水劑成本為0.05元/m3。

若因水質(zhì)問題全年停產(chǎn)時(shí)間按30d計(jì)、供水量缺口按30×104m3/d計(jì)，改用優(yōu)質(zhì)水源需增加水資源費(fèi)0.188元/m3，則相應(yīng)增加凈水成本0.016元/m3。因此，常規(guī)工藝的成本合計(jì)為0.066元/m3。

3.2 PPC工藝PPC工藝處理流程為：

該工藝可比常規(guī)工藝降低礬耗37.5%，聚合鋁的投加成本是0.031元/m3。 按PPC投量為2g/m3、價(jià)格為7500元/t,HCA投量為0.2g/m3、價(jià)格按12000元/t計(jì), 則預(yù)處理增加成本為0.032元/m3。

其成本合計(jì)為0.063元/m3。

3.3 預(yù)氯化加活性炭工藝

預(yù)氯化加活性炭工藝處理流程為：

按聚合鋁投量為42.47g/m3、成本為0.042元/m3，氯投量為4.5g/m3、液氯價(jià)格為2150元/t,活性炭投量為6g/m3、價(jià)格以2 700元/t計(jì),則增加預(yù)處理成本為0.028元/m3。其成本合計(jì)為0.070元/m3。

綜上所述，在PPC預(yù)氧化、預(yù)氯化加活性炭、常規(guī)工藝等三種處理方式中，PPC工藝的凈水劑成本最低。

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