桂林微污染饮用水源预处理工艺有效性试验

曲旦泰来，梁巨大，王浩然，曹长春

（1.桂林理工大学 环境科学与工程学院，广西 桂林，541004；2.广西华蓝设计集团公司柳州市政分院，广西 柳州，545000；3.桂林市自来水公司，广西 桂林，541004）

1 漓江某河段原水水质状况

随着地表水环境中有毒有害污染物与耗氧有机物的排放量增加，饮用水源水质不同程度地存在品质下降现象，饮用水水质国家标准对有机污染物提出了更高的要求，传统混凝、沉淀、过滤工艺在水源污染与水质指标提高的双重压力下难以满足要求。据GB3838—2002《地表水环境标准》，桂林漓江的水质监测断面的近几年监测结果，漓江市区河段的下游断面检出污染物种类多、含量高。根据1998～2010年桂林市区入河排污口调查，共监测研究区段主要入河排污口3处，按照污染负荷排序，影响较大的分别是南溪河入口、桃花江入口和瓦窑冲入河口，主要污染指标为高锰酸盐指数、COD和NH3-N。

1.1 桃花江入口断面

综合水质类别为Ⅳ类，主要是溶解氧、BOD5、氨氮NH3-N、石油类超标，但水质比上一断面好。

1.2 南溪河入口断面

该河段水质严重超标，溶解氧达不到Ⅳ类标准，造成这样污染状况的原因主要是排入该河段的工业废水较多。

1.3 瓦窑冲入口断面

该断面溶解氧仍然超标，石油类超标严重，综合水质标准为Ⅳ类。

从3个断面的监测结果看，最为严重的是南溪河入口断面，检出污染物种类最多，含量高，超标严重，水质在枯水期有发臭现象；其次是桃花江入口断面，水质较好的是宁远河入口断面。

从3个混合水断面水质状况来看，南溪河入漓江段水质较其余2个混合水断面水质严重，CODcr在8月份平均为27.6mg/L，综合水质类别为Ⅴ类。市区某水厂的取水口位于3断面之下，对其上游河段水质的可生化性进行评价，给水预处理工艺提供基础数据。

2 饮用水源可生化性试验

2.1 原水水质

试验用水分别取自桂林市桃花江、南溪河及瓦窑与漓江交汇口下100m。

桃花江取水口水样浊度10.7NTU，pH值7.55，TOC为20.32mg/L；南溪河取水口水样浊度5.4NTU，pH值7.80，TOC为14.76mg/L；瓦窑取水口水样浊度5.60NTU，pH 值 7.62，TOC 为 14.35mg/L。

采用3个5L的塑料桶各装上述取样点的2L水样，分别加100mL浓度为1.4124g/L的活性污泥（取自实验室），连续充氧曝气6d后，每隔3d定时取200mL上清液测定TOC（日本津岛分析仪器公司TOC-5000A）。

2.2 分析项目和方法

（1）MLSS：重量法；

（2）浊度：浊度仪；

（3）pH：pH 测试仪；

（4）TOC：总有机碳分析仪；

（5）COD：重铬酸钾法；

（6）NH3-N：纳氏试剂比色法；

（7）微滤：0.45μm 的微孔滤膜、TH-3001 型低噪声负压抽滤机；

（8）曝气：R50 曝气头。

处理结果如表1，原水可生化性试验如图1。

表1 漓江原水可生化性试验 单位：mg/L

图1 漓江原水可生化性

如图1所示，18d的可生化性试验表明：受污染的桂林漓江河段水质中尽管有机物含量较高，但其可生化部分高达55.76%，较低的也有34.9%，具备了进行生物预处理的潜质。

3 饮用水源预处理工艺有效性评价

3.1 粉末活性炭吸附技术

活性碳多孔、有巨大比表面积，可以有效去除色、臭、味、有机物、杀虫剂、除草剂、苯等污染物。本实验首先确定粉末活性炭静态饱和吸附的时间，用5个1000mL的大烧杯装入1000mL原水水样，加入活性炭后不断搅拌，每隔5min测定上清液的UV254，当其吸光度值不再减少并稳定一段时间，表明其吸附达到饱和，当吸附时间为20min时，其紫外吸光度不再降低。以此吸附时间为基础，试验粉末活性炭投加量。对一组体积1000mL水样，分别投加1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0，7.0，8.0mg，经 20min 吸附后测其吸光度值，表明投加量大于等于5.0mg后，其吸光度值趋于稳定。试验结果如表2所示。

表2 漓江河段原水活性炭投加量试验结果

以5mg/L为最佳投药量分别对3个取水点原水处理 20min后测上清液的 CODcr、TOC、UV254。宁远河的COD去除率为61.57%，TOC去除率48.88%，瓦窑河的COD去除率为52.36%，TOC去除率49.96%，南溪河的COD去除率为60.32%，TOC去除率42.71%。处理效果如表3所示。

表3 漓江河段原水活性炭处理效果

3.2 生物接触氧化预处理技术

采用二组卧式生物滤池（126L），取原水水样采用间歇式方式运行，等挂膜后进行试验，水力停留时间1h，原水预曝气，定时取200mL上清液测定CODCr、TOC。

处理结果如表4。

表4 漓江原水生物接触氧化处理结果

生物接触氧化处理效果表明，在经充分曝气后，当水力停留时间为1h，去除率分别达30%以上，最高达48%。

3.3 高锰酸钾氧化法

流经市区的河段由于富营养化致藻类过量繁殖，藻类代谢物会吸附在胶体颗粒表面，增加其负电性，同时也会与水中金属离子络合，穿透滤池，这些水质特征必然加大含藻水的处理难度。投加高锰酸盐，在氧化有机物的过程中，高锰酸钾能还原产生新生态水合二氧化锰（MnO2·XH2O），其比表面积大和活性高，具有吸附氧化和催化作用。高锰酸钾投加量一般为 0.5～3.0mg/L，与水接触的时间为 0.3～0.4h。首先投加量按0.5mg/L的增量共分8组，试验表明，当投加量超过3mg/L时，水体色度发生改变，因此实验投加量控制在2mg/L。本次实验用5个1000mL的烧杯装入水样，投加不同量高锰酸钾溶液，在充分作用搅拌 20min 后，测定 CODcr、TOC、UV254指标，实验结果如表5。

表5 漓江原水高锰酸钾预处理实验结果

由表5可知宁远河的CODcr去除率为44.54%，TOC去除率41.37%；瓦窑河CODcr去除率45.16%，TOC去除率40.08%；南溪河CODcr去除率40.54%，TOC去除率42.84%。表明高锰酸钾氧化法对本区原水中的有机物有较好的去除效果。

4 结语

预处理工艺综合试验表明：本段饮用水水源尽管受到污染，但污染物中可生化降解部分高达50%，粉末活性炭法和高锰酸钾氧化法采用反应时间与给水处理反应时一致，去除率达45%以上，该处理结果为现有工艺的技术改造提供了依据，生物接触法要求水力停留时间至少1h，需专设生物接触反应池，在原处理工艺前面增加预处理环节可提高饮用水的水质质量，满足国家新的水质标准要求。

［1］GB5749—2006，生活饮用水水质标准［S］.

［2］王占生，刘文君.微污染水源饮用水处理［M］.北京：中国建筑工业出版社，1999.

［3］许建华，万英.污染源水的生物接触氧化预处理技术研究［J］.同济大学学报， 1995，23（4）：376-381.

［4］张东，许建华，刘辉.用生物接触氧化预处理与常规工艺净化受污染原水［J］.给水排水，2000， 26（10）：25-28.