我國(guó)凈水廠處理工藝現(xiàn)狀與工程展望

1、我 國(guó) 凈 水 廠 處理工藝現(xiàn)狀與工程展望沈 裘 昌上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院上海2 0 1 0. 1 2. 1 3 我國(guó)凈水工藝的現(xiàn)狀凈水廠處理設(shè)施的現(xiàn)狀 我國(guó)第一座現(xiàn)代水廠建于1883年，至今已有127年歷史不少建于上世紀(jì)30年代的生產(chǎn)構(gòu)筑物目前尚在投入運(yùn)行城市供水普及率已達(dá)95%以上 水廠的凈水工藝和技術(shù)水平差異很大水廠一般采用：混凝、沉淀、過濾、消毒的常規(guī)凈水工藝混凝劑采用單一的聚合氯化鋁、硫酸鋁或三氯化鐵等 我國(guó)凈水工藝的現(xiàn)狀凈水廠處理設(shè)施的現(xiàn)狀助凝劑的應(yīng)用、混凝過程中pH調(diào)節(jié)等都很少采用大、中型水廠的沉淀構(gòu)筑物以平流式沉淀池居多新池型Densadeg、Actiflo等，引起了大家很大

2、的關(guān)注多種快濾池都有應(yīng)用，新建大、中型水廠以V型濾池為主以生物預(yù)處理、臭氧-生物活性炭為主的深度處理工藝還在起步階段 我國(guó)凈水工藝存在問題a.凈 水 工 藝 和 運(yùn) 行 參 數(shù) 難 以 滿 足 出 水 水 質(zhì) 提 高 的 要 求 b.原 水 水 質(zhì) 的 惡 化 c.檢 測(cè) 儀 表 不 完 善 d.設(shè) 備 陳 舊、效 率 低 下 e.構(gòu) 筑 物 結(jié) 構(gòu) 破 損 嚴(yán) 重 凈水廠升級(jí)改造的實(shí)施 a.全 面 規(guī) 劃，有 步 驟 實(shí) 施 b.對(duì) 原 有 設(shè) 施 進(jìn) 行 科 學(xué) 評(píng) 價(jià)c.確 定 合 理 的 處 理 工 藝 d.充 分 發(fā) 揮 原 有 構(gòu) 筑 物 能 力 混合工藝的升級(jí)與改造混 合 設(shè) 施

3、 的 基 本 要 求 混 合 效 果 的 測(cè) 定混 合 設(shè) 施 的 更 新 與 改 造 a.管 式 靜 態(tài) 混 合 器 b.快 速 機(jī) 械 攪 拌 c.外 加 能 水 力 攪 拌絮凝工藝的升級(jí)與改造 現(xiàn) 有 絮 凝 設(shè) 備 效 果 的 測(cè) 定運(yùn) 行 參 數(shù) 的 確 定 a.絮 凝 效 果 的 測(cè) 定 b.絮 凝 過 程 的 測(cè) 定 絮 凝 池 的 更 新 與 改 造 a. 延 長(zhǎng) 絮 凝 時(shí) 間 b. 調(diào) 整 絮 凝 池 布 置，改 變 運(yùn) 行 參 數(shù) c. 改 變 絮 凝 形 式 d. 改 善 絮 凝 池 與 沉 淀 池 的 聯(lián) 結(jié) 沉 淀 工 藝 的 升 級(jí) 與 改 造沉淀池型式的發(fā)展與選

4、用 水量、原水條件、氣候條件、地形 、地質(zhì)條件 、占地面積 、 運(yùn)行費(fèi)用、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn) 現(xiàn)有沉淀池效果的評(píng)價(jià) 沉池池的改進(jìn)措施 a. 降低沉淀流速 b. 改善出口條件 c. 改進(jìn)排泥設(shè)備 d. 改進(jìn)排泥設(shè)備 e.在拆除原陳舊沉淀池重建 沉淀工藝的升級(jí)與改造 氣浮池的改進(jìn)措施 a.降 低 能 耗 b.合 理 氣 浮 池 體 的 布 置 c. 撇 渣 系 統(tǒng) 的 改 進(jìn) 措 施 d.處 理 好 浮渣 “新型中置式高密度沉淀池的研發(fā)與應(yīng)用”獲上海市科技發(fā)明三等獎(jiǎng)1項(xiàng)； 過 濾 工 藝 的 升 級(jí) 與 改 造 濾料級(jí)配的合理選用 濾池沖洗方法的改進(jìn) 助濾劑的應(yīng)用 濾池沖洗廢水的回用 初濾水的排放與控制超濾

5、技術(shù)的應(yīng)用濾 料 級(jí) 配 的 合 理 選 用 美國(guó)長(zhǎng)期來(lái)曾以5m/h作為濾速控制的上限 雙層濾料以及混合濾料可以在820m/h濾速下成功運(yùn)行 日本凈水廠一般采用單層砂濾料，有效粒徑0.450.70mm，厚度600700mm，相應(yīng)采用的濾速為5.06.25m/h 采用煤、砂雙層濾料可在12.5m/h濾速下穩(wěn)定運(yùn)行，保持濾后水濁度小于0.1ntu，過濾周期大于48h在法國(guó)則以采用均勻級(jí)配單層粗砂濾料較多，有效粒徑一般為0.951.35mm，厚8001500mm，相應(yīng)的濾速為720m/h 我國(guó)水廠濾池除少數(shù)采用煤砂雙層濾料外，大多采用單層砂濾料。濾料的級(jí)配主要有兩大類：一種為傳統(tǒng)的細(xì)砂級(jí)配濾料，有效

6、粒徑0.55mm左右，厚度700mm；另一種為近年來(lái)應(yīng)用較多的均勻級(jí)配粗粒濾料，有效粒徑0.91.2mm，厚度12001300mm 濾 料 級(jí) 配 的 合 理 選 用衡量濾料過濾性能的主要指標(biāo) ： L濾料厚度 de有效粒徑 dp平均粒徑美國(guó)水質(zhì)與處理 常規(guī)細(xì)砂和雙層濾料合適的級(jí)配 L/de應(yīng)大于1000 三層濾料和深床單層濾料(de=11.5mm)的L/de應(yīng)大于1250 英國(guó)手冊(cè) L/de應(yīng)大于1000 日本水道設(shè)施設(shè)計(jì)指針 L/dp應(yīng)大于800。Dp/de dp/de可根據(jù)不均勻系數(shù)由圖求得 濾 料 的 更 新 全部濾料的更換 日本大阪規(guī)定原則上使用15年后全部濾料需作更換 札幌市則規(guī)定每

7、10年更新濾料一次 橫浜市、京都市規(guī)定每8年更新一次 濾料取出清洗后重新使用；補(bǔ)充部分損耗的濾料 砂的有效粒徑大于0.70mm (原有新砂為0.55mm) 濾層厚度減少100mm以上 濾料表面發(fā)生坍陷或裂縫 造成濾池沖洗不完善的主要原因 沖洗強(qiáng)度過大，造成細(xì)粒濾料流失；配水系統(tǒng)不完善，造成沖洗分布不均勻，或者濾料流入配水系統(tǒng)；沖洗方式與濾料組成和級(jí)配不相適應(yīng) 沖洗強(qiáng)度過小或沖洗歷時(shí)不充分；濾 池 沖 洗 方 法 的 改 進(jìn) 沖 洗 不 良 可 能 引 起 的 現(xiàn) 象 濾 層 中 結(jié) 泥 球 濾 層 表 面 出 現(xiàn) 裂 痕 濾 層 與 壁 間 產(chǎn) 生 間 隙 濾 料 流 失 ，有 效 粒 徑 增

8、 大 濾 層 減 薄 濾 料 層 與 支 承 層 界 面 不 平 整 等 現(xiàn) 象沖 洗 不 良 還 可 以 通 過 測(cè) 定沖 洗 排 出 水 濁 度 以及 濾 層 的 含 泥 量 加 以 判 斷 日本一般最終的沖洗排出水以2ntu作為目標(biāo)，并希望能降至1ntu以下 濾 池 沖 洗 方 法 的 改 進(jìn) 良好的沖洗效果應(yīng)使沖洗前、后的含泥量有明顯改變，同時(shí)保持沖洗后濾層具有較低的含泥量 單層濾料含泥量的測(cè)定，可以取表面15cm深度的濾層進(jìn)行測(cè)定；對(duì)于多層濾料，還應(yīng)分析不同濾料界面的含泥量 濾池沖洗效果的分級(jí) 分 級(jí) 砂樣含泥量% 濾料狀況 分 級(jí)砂樣含泥量% 濾料狀況 10.00.1 最優(yōu) 50.

9、00.1 次20.10.2 優(yōu) 62.55.0差 30.20.5 佳 75.0 極差 40.51.0 良 8助 濾 劑 的 應(yīng) 用 降低濾后水濁度有效防止?jié)岫鹊臎┲齽┛梢圆捎镁酆下然X、硫酸鋁、活化硅酸或者聚丙烯酰胺等另一方面也將使水頭損失增長(zhǎng)加快 初 濾 水 的 排 放 與 控 制 降速?zèng)_洗的方法可以降低初濾水的濁度，最后階段以3.8L/sm2沖洗3.5mm以上是必要的； 在沖洗水中投加聚合氯化鋁與不投加聚合氯化鋁相比，雖然初濾水的峰值略有降低，但即使聚合氯化鋁投加量 達(dá)5mg/L也不能滿足初濾水濁度降至0.1NTU以下的 要求；采用降速?zèng)_洗與恒速?zèng)_洗相比，不僅初濾水濁度可得到控制，沖洗

10、水量也可大幅減少。助 濾 劑 的 應(yīng) 用 日本福增水廠試驗(yàn)結(jié)果 ： 在過濾前投加高分子助濾劑0.010.005mg/L與在混凝過程中投加高分子助凝劑0.20.3mg/L相比較，二者可以獲得同樣的過濾效果； 高分子絮凝劑同時(shí)作為助凝劑與助濾劑投加時(shí)，濾層水頭損失增長(zhǎng)過快； 高分子絮凝劑作為助濾劑，當(dāng)其投加率為0.040.02mg/L時(shí)，水頭損失急劇上升；當(dāng)加注率采用0.010.005mg/L時(shí)，能獲得理想的效果； 用三氯化鐵作助濾劑時(shí)，可以在一定程度上抑制濁度的洩出，但與高分子絮凝劑相比，效果較差。 濾 池 沖 洗 廢 水 的 回 用 濾池沖洗廢水一般約占水廠制水量的1.5%3%。因此，濾池沖洗

11、廢水的回收和利用，對(duì)于水資源的節(jié)約具有重要意義，特別是對(duì)于水資源緊缺以及需長(zhǎng)距離引水的城市，還可能具有經(jīng)濟(jì)意義。對(duì)于需要進(jìn)行排泥水處理的水廠，濾池沖洗廢水的回用還可減輕后續(xù)濃縮工序的負(fù)荷。 指 標(biāo)原 水濾池沖洗廢水范 圍平 均范 圍平 均DOC (mg/l)0.7 5.402.40.8 191.08.0TTHM(g/l)未檢出21.80.6未檢出198.055.0HAA6(g/l)未檢出21.51.9未檢出211.046.1Br(mg/l)未檢出0.680.038未檢出 0.460.033Al(mg/l)未檢出30.00.72未檢出145.814.7Fe(mg/l)未檢出56.61.2未檢出1

12、32.08.7Mn(mg/l)0.01 5.500.110.01 17.901.4Zn(mg/l)未檢出0.500.03未檢出 1.000.1濾池沖洗廢水與原水水質(zhì)對(duì)比 超濾技術(shù)在水廠技術(shù)改造中的應(yīng)用 以超濾工藝代替砂濾工藝使出廠水的濁度有十分保證，同時(shí)有可能將水廠的產(chǎn)水能力提高一倍。超濾工藝確保濾后水濁度小于0.1ntu以浸沒式超濾膜更換石英砂濾料，產(chǎn)水量可提高一倍，并且可大大降低對(duì)待濾水的要求清水池頂部也是挖潛改造，用作壓力式超濾膜車間的空間菌落計(jì)數(shù)高，增大了生物風(fēng)險(xiǎn) 生物活性炭吸附池生成部分有害化合物 20的GAC池出水中，細(xì)菌計(jì)數(shù)為0600CFUmL-1 。生物活性炭吸附池可以為機(jī)會(huì)致病菌（如銅綠假單細(xì)胞菌屬（稱為機(jī)會(huì)病原體）、桿菌屬等 ）提供有利的環(huán)境。 在低pH值時(shí)，水中的亞硝酸鹽和仲胺可發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成N-亞硝胺，而微生物也可生成N-亞硝胺。還可將少害的或無(wú)害的化合物轉(zhuǎn)化為其他有害化合物 。紅蟲超濾完全解決了“兩蟲”和紅蟲問題甲第鞭毛蟲 隱孢子蟲超濾完全解決藻類問題高密度沉淀池與膜技術(shù)的創(chuàng)新組合