低温低浊铝超标怎么破？回用排泥水有疗效！

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陈虹,张亮,林春敬,等.低浊原水导致铝超标的水厂技术控制措施[J]. 2022,41(4):164-168,174.  

本期摘要  

 

在常规的水处理工艺中，低浊原水的混凝效果可能不佳，一方面出水浑浊度的控制存在风险，另一方面对残铝的精准控制存在一定难点，低浊水的处理一直是供水领域中的一个值得反复研究和实践的话题。本文结合生产实际，提出通过回收排泥水，利用排泥水中的颗粒物质为低浊原水提供“聚核”，并优化混凝剂配比的方法解决实际问题，思路对相关水厂有一定指导意义。  
 

铝是一种人体非必须微量元素，但有医学研究表明，长期摄入过量的铝会引起营养不良、小儿小头畸形、发育迟缓、老年痴呆、食欲减退、血液和心脑血管等疾病的发生，因此严格控制出厂水余铝，是保障水质安全的重要指标之一。

受环境和地理位置影响，某市东部原水浑浊度常年较低，每年1-3月，受冷空气影响，城镇供水厂原水温度降低，并处于低浊状态，因原水缺少聚核，且水温下降导致颗粒物碰撞概率降低，造成混凝效果差，絮体难以沉降，最终导致出水浑浊度、余铝等参数偏高，影响供水安全。在冬季，原水水温下降、低浊现象凸显，水厂使用固态聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂，但混凝效果欠佳，与其他季节相比，出厂水常有浑浊度及余铝偏高现象，尤其在每年1月左右，出厂水出现余铝偶有超内控标准情况。

 

 

出厂水余铝为何偏高？  

 

 

低水温低浑浊度情况下出厂水余铝偏高的原因主要有以下两方面：

（1）絮凝效果差，聚合氯化铝（PAC）难以沉降。

在原水浑浊度最低仅为0.92 NTU，温度最低达10.9℃条件下，水厂投放的混凝剂聚合氯化铝（PAC）难以完成电荷中和、吸附架桥等过程，成核效果差，由此在混凝沉淀过程中未能彻底反应生成絮体被滤池过滤截留，残留的铝离子进入清水池，造成出厂水余铝偏高。有研究表明原水中的铝和投加铝盐混凝剂后，经常规水处理工艺混凝-沉淀-过滤-消毒，仍有约11%的铝含量残留于出厂水中，在采用铝盐作为混凝剂的水厂中，其出水铝含量有40%~50%高于原水铝含量的机率，含量可达0.01~2.37 mg/L。

（2）助凝剂成分含铝，溶解铝含量增加。

水厂预处理过程常采用石灰作为助凝剂调节原水pH值和碱度，增强混凝效果。而石灰成分中含铝，溶于水后会增加溶解铝的含量，有造成出厂水余铝含量升高的风险。有研究表明：经石灰成分的测定，石灰本身成分含有铝的化合物，其中Al ₂ O ₃ 成分浓度最大值为2.14%，最小值为2.05%。投加石灰后使原水成碱性，增加了铝的溶解度，过量的投加还会增加矾的消耗。故水中溶解铝含量与石灰投加量的多少相关。

 

 

出水厂余铝超标如何应对？  

 

 

一般情况下，改善混凝效果的措施有两类，一是启用高锰酸钾预氧化，通过产生水合二氧化锰改善吸附卷扫能力；二是投加石灰，提高pH值和聚核，压缩双电层并加速絮凝。前者因需投加高锰酸钾，运营费用大幅度提高，后者过度投加将影响聚合氯化铝（PAC）絮凝效果。因低浊原水应对问题的核心在于提高聚核含量，可考虑通过回收排泥水，并投加石灰以强化絮凝的方式，改善出水浑浊度及余铝偏高问题。

> > > > 回收排泥水，提高原水浑浊度

对于低水温低浑浊度、原水颗粒物粒径小、多为胶体，现有工艺难以形成易沉降大粒径絮体的情况，改善沉淀池效果，提高原水浑浊度可达到去除污染物效果。将滤池反冲洗水、沉淀池排泥水根据原水浑浊度，按照10%~15%的回流比，回流至反应池，提高原水浑浊度，使原水浑浊度由2-5 NTU提高至10 NTU左右，回流污泥作为絮凝剂参与混凝反应，增加胶体颗粒运动和相互碰撞的机率，促进胶体凝聚成核。

> > > > 优化药剂投加量，强化助凝效果

措施前，该水厂石灰投加量约为2.8 mg/L，聚合氯化铝投加量约为3.2 mg/L。有研究表明，石灰对胶体微粒有助凝作用且可使混凝剂处于适宜的pH值范围。pH值过高不利于混凝反应，易造成溶解性铝离子不能高效利用形成沉淀物，不利于滤前水余铝控制,不适宜的pH值还可能增加矾的消耗。因此，通过烧杯实验，优化得出石灰、聚合氯化铝（PAC）的投加量，以确定实际生产过程中混凝剂、助凝剂的最加投药量，合理优化水处理效果。最终将石灰投加量确定为3.0 mg/L，聚合氯化铝投加量确定在5.0~6.0 mg/L，此时混凝效果最好，其反应后水处理效果最佳。

> > > > 提高排泥频次，保证沉淀池出水水质

为改善排泥水沉降性能，水厂将沉淀池排泥由常规24h/次强制改为8h/次，以避免沉淀池产生翻泥现象，使泥水更好的分离，增强沉淀效果，保障出水水质。

> > > > 提高检测频次，反馈优化工艺参数

为应对低水温低浑浊度原水带来的水质风险，水厂制定《原水水质突变应急预案》，每年1-3月期间，水厂参照烧杯试验结果，结合实际情况将石灰投加量控制在3.0 mg/L左右，聚合氯化铝（PAC）投加量控制在5.0~6.0 mg/L范围内。水质检测人员对水厂原水、过程水、出厂水、管网水进行3次/日的余铝检测，对水厂其他水质指标进行2次/日的早晚监测，并对检测结果进行对比分析，核算出平均值以便及时提供水质信息，作为运行人员调整投药量及应对措施的依据，保障供水水质安全。

实践效果如何？

原水温度下降低浑浊度期间，通过回收排泥水，提高原水浑浊度，强化助凝等一系列措施的应对，出厂水余铝及浑浊度偏高的问题得到了全面解决。

> > > > 出水浑浊度

原水温度下降低浑浊度期间，措施前后全过程水浑浊度方面，出厂水及管网末梢水完全符合 水厂内控标准 和 《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006 限制要求。

> > > > 出水余铝含量

原水温度下降低浑浊度期间，措施前后全过程水余铝含量方面，出厂水及管网末梢水完全符合水厂内控标准和《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006限制要求，实践证明采取的措施合理得当，可有效控制出厂水余铝含量。

> > > > 其他出水指标

目前，我国并没有回用废水运行的规范指导，原水低水温低浑浊度期间，回收排泥水易引起悬浮物、重金属和有机物含量高、生物稳定性差等风险，为考察是否对出水水质造成不利影响，其他原水及出厂水水质参数如表所示，出厂水均满足 《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006） 限制要求。该结果说明水厂采取的应对措施科学有效，可保障供水水质安全。

 

 

总结  

 

 

针对每年1-3月本地水库原水呈水温低浑浊度低的特征，混凝反应单元因缺少聚核难以絮凝，易导致出水余铝及浑浊度等偏高的问题，利用排泥水颗粒物含量高的特点，通过烧杯试验优化得出适度回流排泥水提高原水浑浊度至10 NTU左右，同时辅助投加石灰至3 mg/L左右，并优化聚合氯化铝（PAC）投加量为5.0~6.0 mg/L，可有效改善原水絮凝效果。

长期运行实践表明，原水平均浑浊度为1.57 NTU，平均温度18.2℃的情况下，基于烧杯试验优化参数，可有效改善出厂水水质，在保证各项水质指标均满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）前提下，出厂水和管网末梢铝浓度分别降低了48.9%和43.1%；浑浊度分别降低了10.7%和85.4%。

回收排泥水易引起悬浮物、重金属和有机物含量高、生物稳定性差等风险，回用排泥水时应注意过程水水质监测，并考察回用排泥水是否对出水水质造成不利影响。