低温低浊微污染水处理技术研究进展 5页

'Technology&Applicationhttp://www.jsbwater.com技术与应用低温低浊微污染水处理技术研究进展1122文/李杨　段小睿　员建　李银磊（1　天津创业环保集团股份有限公司　天津300381;2　天津城市建设学院环境与市政工程系　天津300384）摘要：低温低浊水处理一直是给水处理工程中的难题之一。文章从水温、水中微粒浓度及有机污染物三方面分析了低温低浊微污染水质难于处理的原因，阐述了低温低浊微污染水源水处理的重要性，探讨了该水质的各种预处理技术和深度处理技术，展望了我国低温低浊微污染源水处理发展趋势。关键词：低温低浊水　微污染水　预处理技术　深度处理技术一、引言工艺：混凝、沉淀、过滤、消毒面：低温低浊水是给水处理工不能有效去除这些污染物，造成1、水温对水质净化过程的[1，2，3，4，5]程中最难处理的特殊水质之一，饮用水水质下降。而随着人民生影响也是给水处理工程研究的焦点之活质量的不断提高，检测分析手（1）温度对化学反应速度一。我国北方地区，地表水体段的进步，人们对饮用水水质的有较大影响，一般温度升高，化水质和水温受地理条件和季节要求将更加严格，相应供水水质学反应速度加快。根据范特霍夫性气候的影响变化很大，一年标准也要不断提高。因此，对于法则，温度每升高10℃，反应速中大约有4～5个月的时间被冰封低温低浊微污染原水的净化处理度增加2～4倍。低温对混凝剂水盖，此时江河水体的温度降低到已成为一项非常重要和迫切的新解速率影响很大，水解是吸热反0～1℃，浊度为5～30NUT；水课题。为此，本文综述了目前主应，温度低，反应平衡常数小，库水体的温度降低到2～4℃，浊要的低温低浊微污染水预处理技低温使水解反应速度减慢，混凝度为5～10NUT，均为低温低浊术和深度处理技术，同时指出今剂水解进行不完全。水；我国南方地区，也有部分后的发展方向。（2）低温时水中气体溶解水系每年随着冬天到来，水温度增加，混凝剂水解过程产生的和浊度逐渐下降，水温一般在二、低温低浊微污染水难处CO2难以及时散出，水解就进行3～7℃，浊度一般在20～50NUT理原因分析的不彻底，且溶解气体大量吸附之间变化，同样会遇到低温低浊低温低浊微污染水具有温在絮体周围，也不利于其沉淀。水的问题。度低、浊度低、耗氧量低、碱度（3）低温时水的粘度大，近年来，水环境污染越来越低、水粘度大、微污染等物理化增大了水流的剪切力，单位时间严重，导致水源水质日益恶化，学特性，而且水中微粒尺寸小且单位体积颗粒的碰撞次数减少，水中痕量或微量的化学污染物粒径分布均匀。因此，常规混凝不利于水中微小颗粒碰撞、凝聚质—微污染物质不断增加，尤工艺处理，一般难以达到饮用水和絮凝体的成长，使絮体含水率其是那些难于降解、易于生物富标准或后续水处理的进水水质要上升，絮体变得疏松，密度下集和具有三致作用的优先控制有求，常需进行预处理或深度处降，絮体沉降性能变差。毒有机污染物，对人体健康造成理。影响低温低浊微污染水净化（4）低温时胶体颗粒的极大危害。而自来水厂常规净水效果的因素主要有以下几个方Zeta点位比较高，胶体颗粒间的水工业市场2010年第5期51 技术与应用http://www.jsbwater.comTechnology&Application排斥势能较大，相互接近需要克而有机物颗粒在总颗粒中所占的水处理的每个环节。目前，我国服的位能大，而且此时胶体颗粒比例很大。国内外的研究结果表对低温低浊微污染水的处理主要[6，7]布朗运动动能减少，不利于胶体明，地表水中的有机物对水是在常规处理基础上增加预处理颗粒间的碰撞凝聚，使胶体颗粒体中胶体的稳定性具有重要影和深度处理，来提高净水效果。脱稳困难。响，有机物可吸附在胶体颗粒表1、预处理技术（5）水温低，胶体的溶剂面，形成有机保护膜，不但使胶预处理是指在常规处理工艺化作用增强，颗粒周围水化膜体表面电荷密度增加，而且阻碍之前，增加新的处理单元主要去加厚，粘附强度降低，妨碍其凝了胶体颗粒间的结合。这是由于除水中的有机污染物，同时也具聚，而且水化膜内的水由于粘度有机物一般带有较高的表面电有除味、除臭及除色作用。从而增大，影响了颗粒间的结合强荷，如富里酸的表面电荷密度使后续处理工艺变得简单易于操度，形成的颗粒密度小，强度(10C/mgDOC~15C/mgDOC)远高作，减少药剂剂用量，降低运行低，絮体松散易破碎。于粘土颗粒(0.1C/mgDOC~1.0C/成本，改善出水水质，提高饮[8]2、水中微粒浓度对水质净mgDOC)。低温低浊微污染水用水的安全性。常采用预处理技化过程的影响中的微粒尺寸都较小使这种作用术有：化学氧化预处理技术、吸[9]（1）低温低浊微污染水中更明显。据报道，当高岭土或附预处理技术及生物预处理技术的杂质，主要是以细的胶体分散硅氧化物吸附5mg/L～10mg/L腐等。体系溶于水中，而且胶体颗粒比殖酸后，其在水中的稳定性提高(1)化学氧化预处理技术较均匀，胶体颗粒具有很强的动一倍，或混凝过程中碰撞效率降化学氧化预处理是一种传力稳定性和凝聚稳定性，且带负低一倍；此种影响随有机物浓度统处理方法，是指向微污染水电的胶体微粒数量很少。所以，升高或溶液pH值降低而更加显源水中投加化学氧化剂，以氧化[10]为达到电中和所需的混凝剂也著。分解水中的有机物。化学氧化少，形成的絮体细、小、轻，难水中有机物对胶体保护作法同时还能有效提高常规混凝工于沉淀，易穿透滤层。用导致混凝剂投量大幅度提高。艺效率，其主要原因在于氧化剂[9]（2）研究认为在任何水体Edzwald基于富里酸与无机颗粒能破坏无机胶体颗粒表面的有机中，保证单位体积内颗粒的数量所带电荷量的差异，指出如果向涂层，从而降低其稳定性。高锰和有效碰撞次数是至关重要的，某个含有10mg/L无机胶体悬浮液(铁)酸盐复合药剂法正是基于此因为良好的混凝处理效果是基于中加入3mg/L富里酸，混凝剂投点提出的，该药剂由高锰(铁)酸混凝过程中微粒具有较多的碰撞量需增加6倍才能使之脱稳。水钾(主剂)和其它多种药剂(辅剂)机会。浊度较低时，单位体积内中有机物浓度高使混凝剂药耗增组成在处理微污染水体中表现出胶体颗粒数目较少，水中微粒浓大、制水成本升高。由于我国多极好的协同作用，针对低温低浊度很低，颗粒相互碰撞而聚集数水厂采用的是含铝混凝剂，造微污染水体，其助凝、助滤、去的机会也减少，势必影响混凝效成出厂水中铝离子浓度过高，影除有机污染物的效果尤其明显。[11]果。响居民的身体健康。此外，由于高艳娇等采用次氯酸盐氧化法（3）低温低浊水由于固相天然有机物在水中含量较高(mg/制备高铁酸钾，对高铁酸钾处理浓度很小，分散相的面积较小，L数量级)，会与加入的水处理药低温低浊水原水进行研究。试验易形成最易溶解的产物－羟基剂(如消毒剂Cl2、O3等)作用，转表明：高铁酸钾具有混凝作用，络合物，由于其空间网格没有交化为有害的有机物或中间产物。对原水浊度去除效果好于聚合氯联的键，因而容易破坏。化铝。在原水浊度为20NTU，3、水中有机污染物对水质三、低温低浊微污染水处理pH值为7.7，水温为6℃的条件净化过程的影响技术现状下，投加高铁酸钾30mg/L，滤低温低浊微污染水中一般低温低浊微污染水对水质净后水浊度为0.2NTU，高铁酸钾粘土、砂等铝硅酸盐矿物很少，化过程产生的不利因素，影响着具有消毒作用，经其处理的原52水工业市场2010年第5期 Technology&Applicationhttp://www.jsbwater.com技术与应用水细菌总数和大肠菌群数等细菌浊度、色度、臭和味等，大幅度有：膜生物反应器技术、膜分离技学指标均能满足国家生活饮用水降低水的致突变活性，使之由阳术、臭氧－生物活性炭技术等。[12]一级标准。马军等用具有一定转阴，处理后的水达到国家生活(1)膜生物反应器技术氧化能力的高铁酸盐复合药剂作饮用水水质标准。膜生物反应器（MBR）是混凝剂，强化混凝处理低温低浊(3)生物预处理技术由膜分离技术与生物反应器相结的松花江水，沉淀后的浊度可降生物预处理是指在常规净水合而形成的一种生物化学反应到2～4NTU，滤后浊度达到小工艺之前，增设生物处理工艺，系统，其实质是生物降解与膜[13]于0.5NTU。梁恒等考察了高借助于微生物群体的新陈代谢活分离相互影响，共同作用的过锰酸盐复合药剂(PPC)安全强化动，去除水中可生化有机物特别程，即MBR在利用微生物对水低温低浊水的处理效能，试验表是低分子可溶性有机物、氨氮、中可生物降解污染物进行生物明：PPC预处理技术在助凝、助亚硝酸盐、铁、锰等污染物。研转化的同时利用膜组件分离水滤、去除水体中有机污染物等方究表明：生物预处理技术是去除中不可生物降解杂质，并截留面都具有比预氯化更好的处理效微污染水源水中氨氮和有机污染生化反应的产物－生物体。由果。该项技术对于低温低浊水处物的一种行之有效的方法，在环于具有固液分离率高、出水水理具有很好的应用前景。境温度适宜的条件下，氨氮去除质好、处理率高、占地空间小、(2)吸附预处理技术率可达80%以上；并改善了混凝运行管理简单、剩余污泥少等优吸附预处理技术是指利用沉淀性能，减少混凝剂用量，降点，膜生物反应器在饮用水深度物质的吸附性能或交换作用来去低运行成本，使后续处理工艺变处理领域已经受到越来越多的关[16]除水中污染物的方法。目前用于得简单易于操作，最大可能地发注和应用。针对低温低浊水处[17]水处理的吸附剂有活性炭、硅藻挥了处理工艺整体作用；而且还理的难题，左金龙等采用膜生土、二氧化硅、活性氧化铝、沸可以减少水处理中氯的消耗量，物反应器(MBR)工艺对松花江冬石及离子交换树脂等。近年来又减少水中卤代有机物的生成量，季原水进行处理试验研究，考察研制开发了一些新型吸附材料，改善出水水质，提高饮用水的安MBR工艺对浑浊度和有机污染[15]如多孔合成树脂、活性炭纤维全性。胡江泳等针对低温低浊物的去除效果及膜过滤周期。等。其中用的最多的是对水中有微污染水源，采用生物预处理的试验结果表明：MBR工艺对浑机污染物和臭味有较强吸附作用手段进行现场试验研究。结果发浊度的去除率在90％以上，出水的疏水性物质－活性炭。活性现：以陶粒为载体的生物预处理浑浊度低于1NTU。对高锰酸盐炭属于一种非极性吸附剂，对极工艺，能去除水中有机物TOC或指数和UV254的去除率分别可性、弱极性的有机物有很好的吸COD20%~30%、SS50%~70%、达40％～50％和30％～45％，膜附能力。在水处理中，活性炭由氨氮80%。低温时去除率受到一过滤周期较长，可达60～70h。于具有发达的细孔结构和巨大的定影响，但仍有一定的去除有机MBR工艺可有效处理低温低浊比表面积，不仅对除臭、去味、物及氨氮的能力，水库水的低浊水，出水水质优于常规工艺出除浊具有良好的效果，还对水中度和有机物含量较多的性质有利水水质；在原水有机物污染严溶解性有机物、人工合成有机物于生物预处理工艺对水中有机物重时，可投加PAC，形成PAC与及生物法和化学法难去除的有机的控制。MBR组合工艺，增强对有机污染物也有很强的去除效果，也可以2、深度处理技术物的去除效果。用来吸附去除部分重金属离子。深度处理通常是指在常规处(2)膜分离技术[14]李英等对粉末活性炭处理微污理工艺以后，采用适当的处理方膜分离技术是一种绝对的染低温低浊水的研究，实验结果法，将常规处理工艺不能有效去物理过滤作用，通过膜孔滤过，表明：粉末活性炭具有助凝作除的污染物或消毒副产物的前体将水中杂质截留，没有化学变用，在常规水处理工艺基础上结物加以去除，提高和保证饮用水化。由于膜过滤技术具有出水水合投加粉状活性炭，可降低水的质。应用较广泛的深度处理技术质稳定可靠，自动化程度高，水工业市场2010年第5期53 技术与应用http://www.jsbwater.comTechnology&Application占地面积小，便于管理操作等优物活性炭滤池。臭氧－生物活又具有自动化程度高，操作方便点，在我国水处理行业得到广泛性碳工艺对有机物的去除包括三的特点，从而有着更为广阔的应[18]的应用。刘晓飞等采用低压膜个过程：臭氧氧化、活性炭吸附用前景。直接过滤处理低温低浊水的试验和生物降解，三者是相互促进、今后的水处理技术将越来表明，低压膜过滤原水的滤后水相互影响的，三者相互补充、扬越强调将物理、化学、生物等方浊度明显低于滤池的过滤出水，长避短。臭氧活性炭技术能够有法有机结合起来，充分发挥各自滤出水可达1NTU以下，滤速可达效地去除水中的有机物和氨氮，的技术特点和优势进行综合治20m/h，过滤周期可达150h，运对水中的无机还原性物质、色理，以达到最低成本下的最佳去行上优于滤池；低压膜过滤可采度、浊度也有很好的去除效果，除效果。在探索经济、高效、适用原水直接过滤，不需投加混凝并且能有效地降低出水致突变活应性强的净水工艺的同时，还应剂，出水可以满足要求，节省性，保证了饮用水的安全。李伟充分充分利用现有水处理设施，[20]药剂费用；低压膜过滤反冲洗光等根据寒冷地区低温低浊水改造升级净化方法，结合具体情简单方便、易操作、消耗水量的特点，考察了国内外应用臭氧况，因地制宜地选择合适的净化少，膜的耐污染能力较强，可长生物活性碳技术处理低温低浊水工艺，以最小的经济代价，达到[19]期使用。孙丽华等用混凝－的效果。通过臭氧生物活性碳对最大水处理效益。当然，要真正超滤法处理低温低浊水，试验天然有机物、消毒副产物、氨解决饮用水水质问题，除加强水结果表明：混凝－超滤较常规氮、金属离子等去除的机理探究处理工艺技术发展和水处理设施工艺处理低温低浊水浊度去除和效能评价，得出臭氧生物活性的改造升级外，还应加强源头控效果优异，膜出水浊度恒低于碳技术是一种适合处理寒冷地区制，加强环境保护的力度，提高0.3NTU；混凝－超滤较常规工低温低浊水的安全饮用水保障技全民的环境意识等。艺处理低温低浊水有机物去除术。效果好，投加20mg/L聚合氯化参考文献铝时，超滤膜对CODMn去除率四、结语达到50％～58％，膜出水色度为综上所述，低温低浊微污[1]许保玖.给水处理理论与设计6～8度；混凝－超滤膜法混凝染水预处理技术和深度处理技术[M].北京:中国建筑工业出版社，剂的投加可增加膜通量，并延缓很多，具有各自特点。在预处理1992.通量下降速度；混凝－超滤处方面，低毒高效的金属复合药剂[2]陈培康.给水净化新工艺[M].理低温低浊水获得满意试验结一直是研究的焦点，且越来越重北京:学术书刊出版社，l990.果，可作为低温低浊水处理的有视不同药剂在水处理中的协同作[3]霍明昕，刘馨远.低温低浊效方法。用；因新型吸附材料的发展，使水质特性分析[J].中国给水排(3)臭氧－生物活性炭技术吸附预处理具有较好的应用前水.1998，14(6):33-34.臭氧－生物活性碳工艺是景；生物预处理则是目前研究的[4]HansonAT.Theeffects20世纪70年代发展起来的新工热点，因其具有减少混凝剂用ofTemperatureonTurbulent艺，最早用于德国，目前在美量，降低成本的优点使得它更易Flocculation:FluidDynamicsand国、日本、荷兰、瑞士等发达国于推广使用。在深度处理方面，Chemistry.J.AWWA.1990.82(11).家已成为给水净化处理技术的主臭氧－生物活性炭技术将逐渐[5]MorrisJK.Temperature要工艺。该工艺是将活性炭物理成为低温低浊微污染水处理的主effectsontheuseofmetal-ion化学吸附、臭氧化学氧化、生物流工艺；膜分离技术因具有可以coagulantsforwatertreatment[J].J.氧化降解及臭氧灭菌消毒四种技有效去除水中有机物、微生物、AWWA.1984，76(3).术合为一体的工艺，即在传统水臭味、色度及消毒副产物前驱物[6]陈忠林，马军，王东田，处理工艺的基础上，用臭氧氧化等优点而有着较好的应用前景；等.松花江低温低浊时期的强化混代替预氯化，在快滤池后设置生膜生物反应器技术则在此基础上凝生产性实验[J].哈尔滨建筑大学54水工业市场2010年第5期 Technology&Applicationhttp://www.jsbwater.com技术与应用学报，1996，29(5):73-77.[11]高艳娇，高晓红，程秀梅，低浊水的工艺研究[J].环境科[7]GibbsRJ.Effectofnatural等.高铁酸钾的制备及其对低温学.2007，28(2):376-381.organiccoatingsonthecoagulation低浊水的处理[J].工业用水与废[18]刘晓飞，杜茂安，马军，ofparticles[J].EnvirSci&Technol，水，2005，36(5):75-77.等.低压膜直接过滤处理低温低1983，17(4):23-240.[12]马军，刘伟，李圭白.高铁酸浊水性能研究[J].哈尔滨工业大学[8]JekelMR.Thestabilization盐复合药剂强化混凝处理低温低学报，2003，35(8):983-985.ofdispersedmineralparticlesby浊水的试验研究[J].给水排水，[19]孙丽华，李圭白，李星，adsorptionofhumicsubstance.1997，11(23):9-l1.等.用混凝-超滤法处理低温低WaterResearch，1986，20[13]梁桓，李圭白，李星，等.高浊水[J].膜科学与技术，2007，(12):1543-1554.锰酸盐复合药剂(PPC)安全强化27(6):59-62.[9]EdzwaldJK.Coagulation低温低浊水的处理[J].环境化学，[20]李伟光，曲艳明，何文杰，indrinkingwatertreatment:2005，24(2):143-145.等.臭氧生物活性碳技术在低温particles，organics，and[14]李英，李军，刘景祥.粉末低浊水处理中的应用[J].水处理技coagulants.InIAWQ/IWSAJoint活性炭处理微污染低温低浊水的术，2006，32(11):4-6.SpecializedConference，Control研究[J].黑龙江水专学报，2003，ofOrganicMaterialbyCoagulation30(2):21-22.作者联系方式andFlocSeparationProcesses，[15]胡江泳，方振东，王占生.低1-3September1992，Geneva，温低浊微污染水源水的生物净化联系人：李银磊Switzerland，1-15.技术研究[J].环境科学，1996，通讯地址：天津市西青区津静公[10]CamelV，BermondA.17(1):54-59.路26号天津城市建设学院环境Theuseofozoneandassociated[16]鄂学礼.饮用水深度净化与水与市政工程系08市政研oxidationprocessesindrinking质处理器[M].北京:化工工业出版邮编：300384watertreatment[J].Water社，2004.手机：13820320253Research，1998，32，(11):[17]左金龙，崔福义，杨威，E-mail：liyinlei1983@126.com3208-3222.等.膜生物反应器处理低温低标准城市排水管道难抵暴雨侵袭近日，广东多个地区受到强暴雨展的规模。当提高。针对广州的问题有关专家认侵袭。不少街道、商铺、停车场等遭有关专家认为，暴雨考验的是城为：应急处理绝对不应是局部的，而遇水淹，经济损失惨重。一位长期研市规划的科学性、市政设施的达标性是全局性、系统化的，应急之后更要究广州城市排水的专家说，巴黎早在和开发商配套建设的质量关。国家对着重建立长效防范机制。在有条件的19世纪中期就着手兴建规模宏大的地城市主干道要求的排水能力标准是一地方修大管径的排水管，同时增加能下排水系统，而长期用河涌水系行洪年一遇，但这个标准是很久以前制定够调洪蓄洪的人工湖、能够涵水的湿泄洪的广州人并没有这种意识。建国的，与如今城市发展的规模已经不适地绿地，对于治理广州“水浸街”来之后广州开始大规模兴建城市排水系应。近年来，南方地区强降雨天气增说，是一条可行的道路。统，但当时也没有估计到今天城市发多，城市的排水系统设计标准应该适曹妃甸与北控水务签署协议将建超大型海水淡化基地曹妃甸工业区与北控水务集团有曹妃甸工业区建设超大型海水淡化产司是香港联合交易所主板上市公司，限公司签署了海水淡化产业基地及基业化基地，并全面启动工业区周边及也是国内污水处理领域具有核心竞争础设施建设战略合作协议。副市长、北京地区供水工程的相关工作，把曹力的大型专业水处理集团，在北京、曹妃甸工业区党工委副书记、管委会妃甸工业区海水淡化产业打造成为国广东、浙江、山东、湖南、四川、广副主任唐文弘出席签字仪式。内、国际一流的海水淡化产业集群。西、海南及贵州等省市拥有6座自来水按照协议，签约双方将共同在据了解，北控水务集团有限公厂和24座污水处理厂。水工业市场2010年第5期55'