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2 0 1 0. 1 2. 1 3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n 混 合 设 施 的 基 本 要 求 n 混 合 效 果 的 测 定n 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n 现 有 絮 凝 设 备 效 果 的 测 定n 运 行 参 数 的 确 定 a.絮 凝 效 果 的 测 定 b.絮 凝 过 程 的 测 定 n 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n 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 n 现有沉淀池效果的评价 n 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n 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；过 滤 工 艺 的 升 级 与 改 造n 滤料级配的合理选用 n 滤池冲洗方法的改进 n 助滤剂的应用 n 滤池冲洗废水的回用n 初滤水的排放与控制n 超滤技术的应用滤 料 级 配 的 合 理 选 用 n 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 n 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 48hn 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 0.951.35mm，厚 800 1500mm，相应的滤速为 7 20m/h n 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n 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 n 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 n 滤料取出清洗后重新使用；n 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 n 冲洗强度过大，造成细粒滤料流失；n 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；n 冲洗方式与滤料组成和级配不相适应 n 冲洗强度过小或冲洗历时不充分；滤 池 冲 洗 方 法 的 改 进 n 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n 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 n 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 1 0.00.1 最优 5 0.00.1 次2 0.10.2 优 6 2.55.0 差 3 0.20.5 佳 7 5.0 极差 4 0.51.0 良 8助 滤 剂 的 应 用 n 降低滤后水浊度n 有效防止浊度的洩漏n 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n 另一方面也将使水头损失增长加快 初 滤 水 的 排 放 与 控 制 n 降速冲洗的方法可以降低初滤水的浊度，最后阶段以3.8L/sm2 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，n 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；n 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 ： n 在过滤前投加高分子助滤剂 0.010.005mg/L与在混凝过程中投加高分子助凝剂 0.20.3mg/L相比较，二者可以获得同样的过滤效果；n 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；n 高分子絮凝剂作为助滤剂，当其投加率为0.040.02mg/L时，水头损失急剧上升；当加注率采用0.010.005mg/L时，能获得理想的效果；n 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 5.40 2.4 0.8 191.0 8.0TTHM(g/l ) 未检出 21.8 0.6 未检出 198.0 55.0HAA6(g/l) 未检出 21.5 1.9 未检出 211.0 46.1Br(mg/l) 未检出 0.68 0.038 未检出 0.46 0.033Al(mg/l) 未检出 30.0 0.72 未检出 145.8 14.7Fe(mg/l) 未检出 56.6 1.2 未检出 132.0 8.7Mn(mg/l) 0.01 5.50 0.11 0.01 17.90 1.4Zn(mg/l) 未检出 0.50 0.03 未检出 1.00 0.1滤池冲洗废水与原水水质对比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。n 超滤工艺确保滤后水浊度小于 0.1ntun 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n 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 600CFUmL-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 。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