常规净水工艺应对黑水的技术措施

陈雪峰

摘要：结合运行实践，系统分析了黑水产生的机理，总结了在罴水现象发生时应对的技术措施，论证了常规净水工艺有能力消除黑水，并对二价铁和二价锰有较好的去除能力。

关键词：黑水，常规净水工艺，活性膜

运城市净水厂日供水量3．5万n13，水源为73km外的黄河滩涂大口井群，见图1。每年进厂水会出现两三次黑水现象，每次持续时间约2 d。初时，由于对其产生的原因不清，无应对经验，只能采取沉淀池排水或排水入库来解决，缩短了向市区供水时间，无法保证市民的用水需求。 经过对原水水质、输水过程及净水工艺的全面分析和研究，并通过近几年的运行实践，现已充分掌握了净水厂应对黑水的措施，既保障了供水量，又保证了出厂水质达标。

1黑水产生的原因分析’ 1)检测分析。为探究黑水来源，我们首先对原水水质和输水管内淤积附着物进行了多次检测分析，结果如下：井水铁含量在0．35 mg/～0．89 mg／L，锰含量在0．18 mg/L～0．27 mg／L，pH值为7．62～7．97，耗氧量小于2．0 mg／L。原水水质偏碱性，有机物含量很小，铁锰含量处于GB／T 14848-93地下水质量标准Ⅲ类和Ⅳ类水质之间。。

在净水厂上游输水管10 km处取管内壁附着物灼烧分析：附着物氧化锰含量占20．50％，氧化铁含量占22．05％。

由此可以推断：原水中所含二价铁和二价锰在输送过程中被氧化为Mn02和

Fe(0H)3，其附着在管内壁形成粘膜状的泥渣，其中的MnO2是黑褐色的。当输水管流速发生突然变化时，产生的扰动冲刷力使管内壁附着物剥离进入净水厂，黑水现象便发生了。 2)机理探讨。地下水从井中抽出到进入净水厂时，有三次接触空气的过程：a．从井中抽升．b．进入加压泵站前池．c．进入1万m3的蓄水池(见图1)。水中的溶解氧不断增多，而原水有机物含量很小，pH值很高，非常有利于提高铁锰氧化的速度。输水距离很长也为铁锰氧化提供了足够时间。 水中溶解氧与二价铁、二价锰发生氧化反应：

Mn02和Fe(0H)3沉积附着在管壁形成铁质和锰质活性膜。而活性膜又吸附二价铁和二价锰，在自催化作用下对其继续氧化：

经过多次检测，在无黑水发生情况下，进厂水铁含量小于O．3 mg／L，锰含量小于0．1 mg／L，符合GB 5749．2006生活饮用水卫生标准要求。只有在黑水发生后的6 d内会产生进厂水略超标情况，铁含量在0．3 mg／L～0．42 mg／L，锰含量在0．1mg/L～0．17 mg／L。据分析是由于部分活性膜被冲刷剥离，降低了对铁锰的吸附氧化能力所致，待活性膜得到恢复“成熟”后，进厂水铁锰含量就会大为降低。

2应对黑水的技术措施

原水(井水)进厂浊度一般在5Ⅳm以下，在不进行滤前加氯和投加聚合铝的情况下，直接过滤，滤后水质也能满足供水水质要求，浊度在1 NTU以下。当黑水发生时，水中的二价铁、二价锰含量会随之增高，浊度也会增大，此时我们主要采取以下几方面应对措施：

1)在混合井加氯，加强对水中的Fe2+，Mn2+氧化，形成微粒和絮体。投氯量控制在3 mg/L～5 mg/L(见表1)。 2)迅速投加聚合铝(在混合井前)，在反应池内Mn02微粒、Fe(OH)，絮体被“矾花”吸附凝聚，在沉淀池中被大量去除。聚合铝投加量较大，控制在10 mg／L～15 mg／L为宜(见表1l。

3)在净水厂旁有容量为15万m3的调蓄水库，如果应对不及时，可直接将原水排入水库。由一级泵房提升进入混合井(见图1)。经和水库水混合稀释的原水，黑色明显降低，又得到一次溶氧过程，对后续除铁锰减轻了负荷。原水浊度也升高至15 NTU～20NTU，有利于“矾花”的形成。

4)进厂黑水结束后，一般6 d内，铁锰含量会较高(见表2)。

水流经过净水工艺，水中溶解氧增多，各工艺池壁附着物有活性催化作用，尤其是石英砂滤池的吸附和接触催化，可有效去除微量超标的铁和锰(见表2)。此时不需要滤前加氯和投加聚合铝。

5)要科学合理调度，保证稳定连续运行，避免输送水量突然发生变化。

进厂水量一般在1 400 m3 h-1 500 m3／h。通过多年运行调度实践，流量每降低或提高100 m3／h，调整时间控制在1．2 h，则不会发生黑水现象。在调度流量突然变化且较大时，应及时通知净水厂做好应对准备，应对时间在2 h左右。

6)为减少黑水现象发生，可利用水库调节供水的同时，加大流速将管内淤积物从各排泄口冲刷排出。一般一年半一次，每次10 h即可。

近几年，通过采取上述技术措施，净水厂供水水质中铁、锰含量全部符合GB 5749—2006生活饮用水卫生标准要求。 3结论及建议 3．1结论

1)当原水耗氧量小于2．0 mg／L，pH>7．5时，原水在长距离输送过程中，如有足够接触大气过程，二价铁和二价锰是可以被大量氧化附着在管壁上的。2)只要采取科学的技术措施，常规净水工艺是有足够能力应对黑水现象的。3)在不进行滤前加氯和投加聚合铝的情况下，原水流经各工艺构筑物后，直接过滤是能够去除部分铁和锰的。 3．2建议

I)由于CIO2氧化能力是CI2的2倍多，以后应将投加液氯改为二氧化氯。2)将滤池石英砂滤料更换为具有除铁除锰优良性能的锰砂滤料。将单一的水反冲方式改造为气水反冲。3)在水源井群、进厂水、出厂水位置设置在线监测仪，随时监测铁、锰、pH值、耗氧量的变化，以利于分析研究。