传统水处理工艺技术的对比研究

李 婧

（晋能控股煤业集团燕子山矿环境管理部，山西 大同 037037）

引言

水作为人类生产生活所必须的资源，对水质的处理以及合理使用就显得尤为重要，且现在对水质标准的制定也越来越严格，必须保障供水安全。在传统水质处理工艺过程中，混凝、沉淀、消毒、过滤等是水质处理的必要环节，其中，悬浮物、浊度主要采用混凝沉淀法去除。目前，原水预处理技术有化学预氧化法、粉末活性炭吸附法和生物预处理三种，对于原水预处理技术，不仅能有效去除水中的有机污染物，还能除味、除臭和除色，其中，对于化学预氧化技术，应用单一的ClO2、Cl2、H2O2、KMnO4、O3或者其中几种组合的氧化剂作为预氧化剂，加入到原水中，通过这些强氧化性的氧化剂来改变部分有机物的性质或者氧化水中的部分有机物，使其在后续生产工艺中得以去除；对于粉末活性炭吸附是将粉末活性炭加入原水中，来吸附水中的有机物，再利用后续的混凝沉淀得以去除[1]；对于生物预处理技术，是借助于微生物的分解作用，将水中可被微生物利用的有机物进行分解，从而转化为无机物。而常规水处理工艺主要有强化沉淀、强化混凝、气浮工艺、强化过滤技术，常规水处理主要是对水中的浊度、色度等进行去除，而对水中溶解有机污染物的去除效果就比较差[2]，本文提出应用混凝-沉淀与混凝-气浮水处理工艺，并对比研究两种工艺对浊度和氨氮水质指标的去除情况，确定两种工艺对水质的处理效果，进而为选用合理的水质处理工艺提供依据。

1 传统水处理工艺技术介绍

气浮法是传统水处理工艺之一，是一种比较高效、实现快速固液分离的方法。其工作原理是经絮凝后的原水与充满压力的溶气水均匀混合，使充满压力的溶气水经压力释放后产生巨大数量的微细气泡，并在外力的作用下，这些微细气泡与经混凝的颗粒体间再次产生异向絮凝，依据絮凝的规律，根据吸附电中和、压缩双电层、吸附架桥即网捕卷扫絮凝机理，在气液固三相作用下，溶气水与水中疏水性物质相结合，再加上结合体的密度比水小，可以上浮去除。

沉淀工艺是利用水中杂质与水的密度不同，在重力的作用下将水中的杂质分离出来。沉淀工艺相比于其他水处理工艺，沉淀工艺截留的污泥量更大，且设备构造简单、便于管理，经营成本也比较低。且当原水中杂质颗粒较多时，一般优先选用沉淀工艺进行处理，可为后续处理工艺减轻压力，因此，对于原水中杂质较多时，沉淀工艺成为不可缺少的处理工序[3]。

2 传统水处理工艺技术的对比研究

气浮工艺和沉淀工艺都属于传统水处理工艺，通过对比研究两种工艺在低温低浊条件下水处理效果的特征，进而为水厂进行水处理提供了很好的理论依据。

本文以某企业水厂进水为对象，其水质检测结果如表1 所示。

表1 原水水质和日常饮用水水质值对比表

对于混凝-沉淀工艺与混凝-气浮处理工艺处理水量都是96 m3/d，其中，混凝-气浮工艺采用装置机械絮凝反应池+气浮池工艺，混凝-沉淀工艺采用装置机械絮凝反应池+斜管沉淀池工艺。原水进水流量都是2 m3/h，在原水中采用计量泵加入1 mg/L 的氨氮，选用聚合氯化铝铁（PAFC）为混凝剂，在沉淀池和气浮池以最优条件稳定运行一段时间分别对比观察沉淀与气浮两种工艺对浊度和氨氮水质指标的去除情况。

2.1 沉淀与气浮工艺对浊度去除效果的对比分析

通过对两种工艺分别加入不同量和同量PAFC，得到第295 页图1 所示的曲线。从图1-1 中可看出，对于气浮工艺，PAFC 混凝剂加入量是11 mg/L；而对于沉淀工艺，加入量是18 mg/L 时，两种工艺的出水浊度都达到1 NTU 左右，对比可知，沉淀工艺比气浮混凝剂加入量多约40%。图1-2 中，当PAFC 加入量均是18 mg/L 时，相比于气浮工艺，沉淀工艺对浊度去除效果高10.49%，表明当处于冬季，即水温较低时，气浮工艺对浊度的去除效果更佳。

图1 两种工艺的浊度对比曲线图

当水温较低时，由于水中溶解性气体较多，混凝形成的絮凝体颗粒包裹在絮凝体颗粒周围，絮凝体上浮并被去除；此时，水的黏滞系数也相应地增大，造成只有大尺寸的杂质颗粒物质才能依靠重力作用沉淀去除，相比于一般尺寸的杂质颗粒就不容易被沉淀去除；此外，水温较低时，混凝剂聚合反应速度的降低，不利于胶体颗粒的吸附架桥，混凝效果较差。所以，当水温较低时，对于气浮工艺，絮体更容易与微气泡黏附而被去除。

2.2 沉淀与气浮工艺对氨氮去除效果的对比分析

对两种工艺的氨氮浓度进行计量，得到图2 所示的曲线。从图2 可以看出，沉淀工艺出水氨氮值明显高于气浮工艺，当PAFE 加入量是18 mg/L 时，沉淀工艺和气浮工艺的平均出水氨氮率分别是1.83%和2.43%，混凝沉淀工艺相比于混凝气浮工艺，对氨氮的去除率低0.6%。

图2 沉淀与气浮工艺对氨氮去除效果的对比曲线图

气浮工艺对氨氮的去除率要略高于沉淀工艺，其主要是因为原水pH 值为7.9 左右，为弱碱性，只有很少量的氨氮会以溶气气浮形成的微细气泡作为介质，穿过气液界面，向气相扩散[4]。

3 结论

本文以某水厂进水为对象，提出应用混凝-沉淀与混凝-气浮水处理工艺，并对比研究两种工艺对浊度和氨氮水质指标的去除情况，结论是：

1）当沉淀与气浮工艺的出水浊度均是1 NTU时，混凝气浮工艺相比于混凝沉淀工艺的PAFC 加入量少约40%。

2）在水温较低时，当加入相同的混凝剂投药量，混凝土气浮工艺相比于混凝沉淀工艺对氨氮的去除率要略高。

综上所述，对于低温低浊水质的水处理厂，可优先考虑采用气浮工艺进行水质处理。