王钢

摘 要：暴雨洪水是形成水源地高浊度水的重要因素之一。沿海台风暴雨期所形成的原水浊度高达1 000 NTU，有时甚至能够保持在5 000～10 000 NTU。农村供水工程水处理能力较差，高浊度水对村镇水厂的影响非常大。针对农村高浊度水的处理，本文主要从预处理工艺、强化处理工艺和后续处理工艺三个环节开展研究，提出解决方案，以期为农村饮水的设计、科研和生产提供技术支撑。

关键词：高浊度;应急处理;水处理工艺;农村饮水工程

Abstract： Rainstorm flood is one of the important factors to form high turbidity water in water source. The turbidity of the raw water formed during the typhoon during the coastal typhoon is as high as 1 000 NTU， and sometimes it can even be maintained at 5 000～10 000 NTU. Rural water supply projects have poor water treatment capacity， and high turbidity water has a great impact on village and town water plants. For the treatment of high turbidity water in rural areas， this paper mainly conducted research from three links， namely pretreatment process， enhanced treatment process and subsequent treatment process， and proposed solutions to provide technical support for the design， scientific research and production of rural drinking water.

Keywords： high turbidity;emergency treatment;water treatment process;rural drinking water project

台风是影响我国沿海地区河口近海水环境最严重的自然灾害之一。由于台风引起的强降雨会使得入海河流的径流量快速增加，大量的陆源物质被不断地冲刷带入河口近海地区，造成河流、湖泊、山涧溪流等地表水体浊度明显上升，形成含有高浓度泥沙和细颗粒的高浊度水，严重威胁农村居民的饮水安全[1]，台风暴雨对于农村水质处理造成的最大问题是使原水浊度显著上升，高达1 000 NTU，有时甚至可以保持在5 000～10 000 NTU。地表水体浊度突增，同时含泥沙量大幅增加，对给水厂的原水处理带来较大困难，尤其是农村地区的水厂和其他处理设施。农村饮水处理设施往往处理量小、工艺简陋，大多数的污水处理构筑物适应浊度变化的能力都比较弱，高浊度水处理难度较大，很难保证出厂水质，甚至导致停厂。因此，加强对福建省农村饮水工程高浊度水应急处理的研究非常有必要。高浊度水的处理效果会受到水温、原水浊度、含沙特性、处理工艺的规模和特点以及混凝剂的种类、用量、投加方式等一系列因素的共同影响[2]，仅采用一种工艺难以有效处理高浊度水。因此，本文根据农村高浊水的不同原水特点，提出高浊水处理中预处理、强化处理和后续处理工艺，为农村高浊水的处理提供借鉴与参考。

1 高浊度水应急预处理方案

1.1 调蓄水池和调蓄水库

1.1.1 调蓄水池。当遭遇台风、特大暴雨或其他自然灾害使水源泥沙含量变大，形成高浊度原水时，设置调蓄水池，不仅能对水质起到缓冲和调节的作用，还能减轻水厂后续工艺设备处理高浊度水的负担。同时，设置调蓄水池，可以提高原水的预沉淀处理效果，减少后续处理流程的加药量，达到节约运行成本的目的。设置与不设置调蓄水池的方案综合分析结果如表1所示。

1.1.2 调蓄水库。有的水厂利用自身独特的地理优势，将水池与水源间的水库作为调蓄水池，对原水进行预沉、均质处理，这就是调蓄水库。当原水水质发生变化时，调蓄水库可以利用自身巨大的调蓄容积对原水水质进行轻易调节，如图1所示。

1.2 预沉池（沉砂池）

设置预沉池（沉砂池），不仅可以提高原水的沉淀处理效果，还能减少后续处理流程，的加药量，达到节约运行成本的目的[3]。在水厂总进水端设置预沉池，这是应对高浊度进水的较好方案。预沉池主要有平流式预沉池、辐流式预沉池及异向流斜管沉淀池等种类，主要考虑新建或利用原水厂预沉池进行改造。预沉池进水浊度高于500 NTU，最高原水浊度按10 000 NTU设计，最大出水浊度为500 NTU。水厂要合理估算不同浊度进水的含沙量，以确定排泥方式和排泥量。预沉池刮泥机采用变频工作，水厂要根据原水浊度调节刮泥机的运转速度。

2 强化处理方案

目前，生活用水处理主流工艺为混凝沉淀过滤消毒，常规处理方案能有效地去除水体中的悬浮物、胶体颗粒、细菌等，但难以去除水体中的溶解性有机物，运行工艺较为复杂。强化处理工艺包括强化混凝、强化沉淀、强化过滤阶段。

2.1 强化混凝

强化混凝是控制有机物污染最经济实用的工艺之一，其侧重于对有机物的去除。强化混凝主要是从工艺研究的角度，改进現有水处理工艺和设施。这种强化可以通过改善混凝和絮凝条件、合理筛选混凝剂、调节混凝剂投加量等来实现。强化混凝旨在加强高浊度水中颗粒物的凝聚与絮凝，以达到除浊目的。强化混凝过程主要是通过增加混凝剂投量、改善混凝剂效能、调节pH、投加助凝剂以及优化水力条件等方式来增强混凝过程的污染处理效果，提升有机物去除率。强化混凝有多种方式，混凝剂包括聚合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）、复配混凝剂等。由于原水水质和工艺的不同，采取的强化混凝方式不同。

强化混凝是应对高浊度水切实可行的方法。针对嘉陵江夏季水浊度高的问题，赖莉[4]研究了聚合氯化铝与聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）复配混凝剂的强化混凝技术，试验结果表明，复配混凝剂与单独投加的PAC相比，不仅可以节约较多的投药量，而且混凝效果较好。采用复配混凝剂处理后，出厂水剩余铝的平均浓度为0.034 mg/L;CODMn平均浓度为1.37 mg/L，平均去除率为66.82%;沉淀池出水氨氮平均浓度为0.11 mg/L，平均去除率为34.81%。

针对突发的高浊度水，赵荣[5]使用PAC与PAM的联合投加，采取单级絮凝，投加次序为先PAC后PAM，间隔时间为60～90 s，这种投加方式对高浊度原水的浊度变化具有良好的适应性，如图2所示。

阳旭[6]考察了混凝剂、助凝剂以及磁粉投加量对浊度去除效率的影响，进行了常规混凝沉淀和磁加载混凝沉淀对比试验研究。研究结果表明，磁加载混凝工艺对高浊度水的处理效果最好。

2.2 强化沉淀

强化沉淀可以采用新型辐流式沉淀池、涡旋低脉动沉淀给水处理技术、高密度澄清池等方式。辐流式沉淀池是我国处理高浊度原水的传统池型[7]。涡旋低脉动沉淀给水处理技术是一种由微涡旋流混凝工艺、小间距斜板沉淀池和小孔眼网格絮凝池构成的高浊度水处理技术。该技术应用广泛，适应能力强，对于低温低浊水、汛期高浊水以及微污染原水均有较好的处理效果。高密度澄清池（DENSADEG）集平流沉淀池、斜管沉淀池、机械搅拌澄清池优点于一身，由法国得利满公司研制开发。它是应用载体絮凝技术的池型之一[8]，表面水力负荷可达23 m3/（m2·h）。相比机械搅拌澄清池，DENSADEG可以减少占地面积，水质适应性和抗冲击负荷能力强，效率高，出水水质好。

2.3 强化过滤

强化过滤主要通过微絮凝强化过滤实现对浊度的去除。龚淑艳[9]等研究指出，天津塘沽中法供水有限公司所辖水厂采用二次微絮凝工艺（见图3），在原有加药方式的基础上增加了沉淀后二次投药点。结果表明，采用FeCl3作为二次微絮凝混凝剂，可以降低40%的滤后水浊度和18%左右的制水药剂单耗。

当前，人们可以使用改性滤料，应对高浊度水处理的挑战。雷国元[10]等的研究结果表明，涂氧化钛的改性滤料去除浊度的能力比普通石英砂滤料强。除了使用改性滤料外，还可以针对高浊水设定特殊的滤料布置方案，例如，原石英砂作为单层滤料，其上部可以增加密度较小的轻质滤料，底层可以增设密度大、粒径小的重质滤料。

3 后续处理工艺

近年来，各种新型膜材料不断涌现。作为一种绿色物理分离技术，超滤技术不仅能够有效去除水体中的浊度、致病微生物等污染物，还能降低后续消毒加氯量，减少消毒副产物的生成，近几年来，被广泛应用于污水处理中。在高浊度水后续处理过程中，改进的超滤技术能够有效降低预处理后的水浊度，极大地提升浊度去除率，使其达到出水标准。超滤可单独使用，也可组合使用，如超滤-反渗透双膜一体化工艺，内、外压超滤膜工艺，混凝-沉淀-超滤一体化工艺等。

4 组合工艺应用

4.1 预处理+常规净水工艺

进厂原水浊度超过预沉池最高进水浊度，而且出水浊度要求低（应急供水），进水由预沉池直接处理，处理构筑物设置超滤处理单元。设置调蓄水库的常规处理工艺流程如图4所示。

进厂原水浊度不超过预沉池最高进水浊度，而且出水浊度要求低（应急供水），进水由预沉池直接处理，处理构筑物不包括超滤处理单元。设置调蓄水库的常规处理工艺流程如图5所示。

4.2 预处理+常规净水工艺+深度处理工艺

进厂原水浊度超过预沉池最高进水浊度，而且出水浊度要求高，原水引自调蓄水库且需要设超滤处理单元，如图6所示。

进厂原水浊度不超过预沉池最高进水浊度，而且出水浊度要求高，由预沉池直接处理，需要设超滤处理单元，如图7所示。

5 结论

当前，我国东部沿海地区台风、暴雨和山洪多发，部分山区原水浊度高，农村生活饮用水安全无法有效保障。人们要加强对农村饮用水的预处理、深化处理及后续深度处理，有效治理农村高浊度水，为保障台风暴雨过后的农村饮水安全提供技术支撑。

参考文獻：

[1]曲久辉.对未来中国饮用水水质主要问题的思考[J].给水排水，2011（4）：1-3.

[2]修春海，李玲，杨月杰.高浊度水作为城市供水原水的水处理工艺浅析[J].城镇供水，2011（2）：27-29.

[3]蒋难先，姚昕.兰州高浊度水预沉处理运行要点[J].净水技术，2001（1）：24-27.

[4]赖莉.复配混凝剂（PAC-PDMDAAC）处理嘉陵江水源水试验研究[D].重庆：重庆大学，2010.

[5]赵荣.常规处理工艺对突发性高浊度原水的适应性研究[D].西安：西安建筑科技大学，2011.

[6]阳旭.高浊度原水磁加载混凝应急饮用水处理试验研究及工艺设计[D].杭州：浙江大学，2017.

[7]刘玉玲，张沛，魏文礼，等.辐流式沉淀池液固两相流力学特性三维数值模拟[J].水资源与水工程学报，2013（4）：25-27.

[8]谢钦.高密度澄清池工艺简介[J].给水排水，2006（1）：38-39.

[9]龚淑艳，郑君，王晓红，等.二次微絮凝工艺在饮用水生产中的应用[J].供水技术，2014（1）：15-18.

[10]雷国元，刘巍，李永成，等.改性滤料强化过滤处理微污染水[J].净水技术，2005（6）：18-21.