我国净水厂处理工艺现状与工程展望

我国净水厂处理工艺现状与工程展望沈裘昌上海市政工程设计研究总院上海2010.12.13我国净水工艺的现状净水厂处理设施的现状我国第一座现代水厂建于1883年，至今已有127年历史不少建于上世纪30年代的生产构筑物目前尚在投入运行城市供水普及率已达95%以上水厂的净水工艺和技术水平差异很大水厂一般采用：混凝、沉淀、过滤、消毒的常规净水工艺混凝剂采用单一的聚合氯化铝、硫酸铝或三氯化铁等我国净水工艺的现状净水厂处理设施的现状助凝剂的应用、混凝过程中pH调节等都很少采用大、中型水厂的沉淀构筑物以平流式沉淀池居多新池型Densadeg、Actiflo等，引起了大家很大的关注多种快滤池都有应用，新建大、中型水厂以V型滤池为主以生物预处理、臭氧-生物活性炭为主的深度处理工艺还在起步阶段我国净水工艺存在问题a.净水工艺和运行参数难以满足出水水质提高的要求b.原水水质的恶化c.检测仪表不完善d.设备陈旧、效率低下e.构筑物结构破损严重净水厂升级改造的实施a.全面规划，有步骤实施b.对原有设施进行科学评价c.确定合理的处理工艺d.充分发挥原有构筑物能力混合工艺的升级与改造混合设施的基本要求混合效果的测定混合设施的更新与改造a.管式静态混合器b.快速机械搅拌c.外加能水力搅拌絮凝工艺的升级与改造现有絮凝设备效果的测定运行参数的确定a.絮凝效果的测定b.絮凝过程的测定絮凝池的更新与改造a.延长絮凝时间b.调整絮凝池布置，改变运行参数c.改变絮凝形式d.改善絮凝池与沉淀池的联结沉淀工艺的升级与改造沉淀池型式的发展与选用水量、原水条件、气候条件、地形、地质条件、占地面积、运行费用、运行经验现有沉淀池效果的评价沉池池的改进措施a.降低沉淀流速b.改善出口条件c.改进排泥设备d.改进排泥设备e.在拆除原陈旧沉淀池重建沉淀工艺的升级与改造气浮池的改进措施a.降低能耗b.合理气浮池体的布置c.撇渣系统的改进措施d.处理好浮渣“新型中置式高密度沉淀池的研发与应用”获上海市科技发明三等奖1项；高效污泥回流沉淀池的研发过程和原理研发成果中置式高密度沉淀池池型过滤工艺的升级与改造滤料级配的合理选用滤池冲洗方法的改进助滤剂的应用滤池冲洗废水的回用初滤水的排放与控制超滤技术的应用滤料级配的合理选用美国长期来曾以5m/h作为滤速控制的上限双层滤料以及混合滤料可以在8～20m/h滤速下成功运行日本净水厂一般采用单层砂滤料，有效粒径0.45～0.70mm，厚度600～700mm，相应采用的滤速为5.0～6.25m/h采用煤、砂双层滤料可在12.5m/h滤速下稳定运行，保持滤后水浊度小于0.1ntu，过滤周期大于48h在法国则以采用均匀级配单层粗砂滤料较多，有效粒径一般为0.95～1.35mm，厚800～1500mm，相应的滤速为7～20m/h我国水厂滤池除少数采用煤砂双层滤料外，大多采用单层砂滤料。滤料的级配主要有两大类：一种为传统的细砂级配滤料，有效粒径0.55mm左右，厚度700mm；另一种为近年来应用较多的均匀级配粗粒滤料，有效粒径0.9～1.2mm，厚度1200～1300mm滤料级配的合理选用衡量滤料过滤性能的主要指标：L—滤料厚度de—有效粒径dp—平均粒径美国《水质与处理》常规细砂和双层滤料合适的级配L/de应大于1000三层滤料和深床单层滤料(de=1～1.5mm)的L/de应大于1250英国手册L/de应大于1000日本《水道设施设计指针》L/dp应大于800。Dp/dedp/de可根据不均匀系数由图求得滤料的更新全部滤料的更换日本大阪规定原则上使用15年后全部滤料需作更换札幌市则规定每10年更新滤料一次横浜市、京都市规定每8年更新一次滤料取出清洗后重新使用；补充部分损耗的滤料砂的有效粒径大于0.70mm(原有新砂为0.55mm)滤层厚度减少100mm以上滤料表面发生坍陷或裂缝造成滤池冲洗不完善的主要原因冲洗强度过大，造成细粒滤料流失；配水系统不完善，造成冲洗分布不均匀，或者滤料流入配水系统；冲洗方式与滤料组成和级配不相适应冲洗强度过小或冲洗历时不充分；滤池冲洗方法的改进冲洗不良可能引起的现象滤层中结泥球滤层表面出现裂痕滤层与壁间产生间隙滤料流失，有效粒径增大滤层减薄滤料层与支承层界面不平整等现象冲洗不良还可以通过测定冲洗排出水浊度以及滤层的含泥量加以判断日本一般最终的冲洗排出水以2ntu作为目标，并希望能降至1ntu以下滤池冲洗方法的改进良好的冲洗效果应使冲洗前、后的含泥量有明显改变，同时保持冲洗后滤层具有较低的含泥量单层滤料含泥量的测定，可以取表面15cm深度的滤层进行测定；对于多层滤料，还应分析不同滤料界面的含泥量滤池冲洗效果的分级分级砂样含泥量%滤料状况分级砂样含泥量%滤料状况10.0~0.1最优50.0~0.1次20.1~0.2优62.5~5.0差30.2~0.5佳75.0极差40.5~1.0良8助滤剂的应用降低滤后水浊度有效防止浊度的洩漏助凝剂可以采用聚合氯化铝、硫酸铝、活化硅酸或者聚丙烯酰胺等另一方面也将使水头损失增长加快初滤水的排放与控制降速冲洗的方法可以降低初滤水的浊度，最后阶段以3.8L/s·m2冲洗3.5mm以上是必要的；在冲洗水中投加聚合氯化铝与不投加聚合氯化铝相比，虽然初滤水的峰值略有降低，但即使聚合氯化铝投加量达5mg/L也不能满足初滤水浊度降至0.1NTU以下的要求；采用降速冲洗与恒速冲洗相比，不仅初滤水浊度可得到控制，冲洗水量也可大幅减少。助滤剂的应用日本福增水厂试验结果：在过滤前投加高分子助滤剂0.01~0.005mg/L与在混凝过程中投加高分子助凝剂0.2~0.3mg/L相比较，二者可以获得同样的过滤效果；高分子絮凝剂同时作为助凝剂与助滤剂投加时，滤层水头损失增长过快；高分子絮凝剂作为助滤剂，当其投加率为0.04~0.02mg/L时，水头损失急剧上升；当加注率采用0.01~0.005mg/L时，能获得理想的效果；用三氯化铁作助滤剂时，可以在一定程度上抑制浊度的洩出，但与高分子絮凝剂相比，效果较差。滤池冲洗废水的回用滤池冲洗废水一般约占水厂制水量的1.5%～3%。因此，滤池冲洗废水的回收和利用，对于水资源的节约具有重要意义，特别是对于水资源紧缺以及需长距离引水的城市，还可能具有经济意义。对于需要进行排泥水处理的水厂，滤池冲洗废水的回用还可减轻后续浓缩工序的负荷。指标原水滤池冲洗废水范围平均范围平均DOC(mg/l)0.7～5.402.40.8～191.08.0TTHM(μg/l)未检出～21.80.6未检出～198.055.0HAA6(μg/l)未检出～21.51.9未检出～211.046.1Br(mg/l)未检出～0.680.038未检出～0.460.033Al(mg/l)未检出～30.00.72未检出～145.814.7Fe(mg/l)未检出～56.61.2未检出～132.08.7Mn(mg/l)0.01～5.500.110.01～17.901.4Zn(mg/l)未检出～0.500.03未检出～1.000.1滤池冲洗废水与原水水质对比超滤技术在水厂技术改造中的应用以超滤工艺代替砂滤工艺使出厂水的浊度有十分保证，同时有可能将水厂的产水能力提高一倍。超滤工艺确保滤后水浊度小于0.1ntu以浸没式超滤膜更换石英砂滤料，产水量可提高一倍，并且可大大降低对待滤水的要求清水池顶部也是挖潜改造，用作压力式超滤膜车间的空间菌落计数高，增大了生物风险生物活性炭吸附池生成部分有害化合物20℃的GAC池出水中，细菌计数为0～600CFU·mL-1。生物活性炭吸附池可以为机会致病菌（如铜绿假单细胞菌属（称为机会病原体）、杆菌属等）提供有利的环境。在低pH值时，水中的亚硝酸盐和仲胺可发生化学反应而生成N-亚硝胺，而微生物也可生成N-亚硝胺。还可将少害的或无害的化合物转化为其他有害化合物。臭氧—生物活性炭作为最后工艺的缺点红虫超滤完全解决了“两虫”和红虫问题甲第鞭毛虫隐孢子虫超滤完全解决藻类问题高密度沉淀池与膜技术的创新组合取水泵房生物预处理中置式沉淀池清水池清水泵房超滤膜高效污泥回流沉淀池与超滤膜的创新组合结束语我国是一个发展中国家，城市化建设正在进行中，城市和村镇的供水事业还将有一个大的发展。我们大约用了三十年左右的时间基本解决了量的供需矛盾，目前更大的矛盾是水质问题。水源水质的恶化，国家新的生活饮用水水质标准出台，为我们的行业提供了一个更大的使展才干的舞台，不断的探索和不断的创新是我们永恒的主题，祝我们水处理技术的百花园更加光彩夺目！