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上海源江水厂臭氧生物潘悦艺生产运行优化研究上海源江水厂臭氧生物潘悦艺生产运行优化研究 -- 5 元

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治活汪水厂烫物澎住爰产优化研宠张晓平朱斌段冬ix海市自来水闵行有限公司,上海200543摘要为提高供水区域内饮用水安全性,上海源江水厂于2010年9月开始运行臭氧生物活性炭深度处理工艺。对该工艺生产运行情况进行了调查研究,并就出厂水水质与常规处2_r艺进行了比较分析,以评价臭氧一生物活性炭工艺对黄浦江原水的处理效果,归纳了日常运行中相关管理经验,对水厂生产中出现的问题提出了应对措施。研究表明,源江臭氧一生物活性炭工艺能够有效去除黄浦江原水中的污染物质,显著改善出厂水水质安全性,但也存在着一些运行隐患,有待进一步深入研究与解决。关键词饮用水臭氧生物活性炭运行优化Studyontheoptimizationofthe03一BACprocessinPntZhangXiaoping,ZhuBin,DuanDongMinhangBranchofShanghaiWaterGroup,Shanghai200543,ChinaAbstractToimprovethedrinkingwatersafetyinwatersupplyarea,O3一BACadvancedwatertreatmentprocesswasusedinShanghaiYuanjiangWaterTreatmentPlantsinceSeptember2010.Astudywascarriedoutontheoperationofthisprocess,andacomparedanalysisoneffluentwaterqualitywasalsomadebetweenthisprocessandconventionalprocess.Inthisway,thetreatmenteffectsof3一BAConrawwaterfromHuangpuRiverwereevaluated.Theexperiencesofdailyoperationmanagementweresummarized,andthecorrespondingmeasuresfortheexistingproblemsinwatertreatmentplantoperationwereproposed.TheresultsshowedthattheO3一BACinYuanjiangWaterTreatmentPlantcouldeffectivelyremovethepollutantsinrawwaterfromHuangpuRiverandimprovetheeffluentwatersafetygreatly.However,somepotentialproblemsexistedinoperation,whichshouldbesolvedbyfurtherstudy.KeywordsDrinkingwaterOzoneBiologicalactivatedcarbonOperationoptimization根据上海市统一规划,自来水闵行公司和奉贤公司所属水厂的原水仍然取自黄浦江上游,与青草沙水库和陈行水库形成两江并举的原水供应格局。相对于长江原水,黄浦江上游原水属于典型的微污染水,主要问题为感官指标色度较高,常年具有明显泥土味,NH。一N随季节性水温变化而波动很大,在夏季高温期间低于0.5mg/L,而在冬季低温期间大于2.0mg/L,COIXan常年维持在5.5mg/L左右。由于常规净水工艺对原水中溶解性有机物及NH。一N的去除能力十分有限,黄浦江原水经常规工艺处理后,出厂水水质无法全面达到国家生活饮用水卫生标准GB57492006的要求。臭氧生物活性炭深度处理工艺能够有效地去除NH。一N、CODM及消毒副产物的前驱体,同时使色度、臭味等多项水质指标得以全面改善,且具有节约矾耗、运行效果稳定等特点,因此在国内外给水领域备受关注而被大规模推广应用E4。面对黄浦江上游微污染原水水质和国家生活饮用水卫生标准的严格规定,上海市自来水闵行有限公司于2007年年底开工建设采用了臭氧一生物给水排水Vo1.39No.10201331活性炭深度处理工艺的源江一期,并于2010年9月18日正式投入运行。1水厂简介1.1工艺流程源江一期设计流量为3O万rn。/d,共建16组生物活性炭池,其中1~8采用颗粒破碎炭,9~16采用柱状破碎炭,其工艺流程如图1所示。出图1源江一期工艺『氚程1.2工艺设计参数预臭氧接触池臭氧投加量为0.5~1.5mg/L,接触时间5min絮凝时间16min,沉淀池水平流速13.8mm/s,停留时问105minV型砂滤池设计滤速7.9m/h,采用气水反冲洗加表面扫洗方式,其中石英砂有效粒径0.85InlTl,K8o20℃时,炭池出水NH。一N均在0.1mg/L以下,当水温1O℃时,在取样期间原水NH。一N变化的情况下炭池出水的NH3一N仍可以满足GB57492006中出厂水NH。一N小于0.5mg/L的标准要求。但是,当原水温度低于l0℃,原水NH。一N变化的浓度较高时,生物活性炭池对NH。一N的去除效果较差,生物活性炭池出水NH。一N出现升高趋势,可能会超过0.5mg/L。这主要是因为在水温较低时,去除NH。一N的硝化细菌的生长受到抑制,且活性较低,因此过程水中的NH。一N去除率下降6。2.4助凝作用由图5可以看出,在水温较高的6~8月,源江深度处理的的矾耗明显低于常规处理工艺,臭氧一生物活性炭工艺在水温适宜季节具有明显的助凝作用,能够节约矾50左右。这主要是因为臭氧具有较强的氧化能力,在氧化有机物的过程中,有机物分子中许多炭原子的位置由氧原子占据,形成羧酸、醛、酮和醇,所有这些产物比未经臭氧处理的化合物具有更高的极性,这些极性化合物能够与氢结合,这样能有效地提高它们的分子质量,如接触到铁、铝这类多价金属阳离子,就导致氧化后的产物出现絮凝现象_5。另外,臭氧还可以快速氧化低价态的铁、锰,形成许多絮凝体颗粒,在水中形成一些聚合物,从而促进絮凝沉淀|_7。6050耋4。0露2010O图5g011年6~8月深度处理与常规处理【耗的比较3臭氧一生物活性炭工艺运行控制3.1臭氧投加量的控制在源江臭氧一生物活性炭工艺生产运行中,预臭氧的主要作用为去除铁锰和提高后续混凝沉淀效果,但是过量的预臭氧投加量将会使得过程水中的一些大分子有机物转化为小分子有机物,从而不利于后续的混凝沉淀7。通过长期的生产性运行分析,在日常运行中源江预臭氧投加量控制在0.5~0.8mg/L,此时预臭氧能够很好地发挥去除铁锰和助凝作用,并能有效控制溴酸盐的生成。后臭氧的主要作用是将大分子难降解的有机物转化为小分子易降解物质,同时为后续的生物活性炭池提供充足的氧气。但是,过量的后臭氧投加量将导致生物活性炭池进水中存在一定臭氧余量,影响活性炭表面的生物膜活性。在源江的生产运行中,后臭氧投加量主要以臭氧接触池出水中的余臭氧含量和生物活性炭池出水水质为控制指标,一般情况下控制在0.8~1.2mg/L。3.2加氯加氨随季节水质变化的控制季节的变化不但影响原水水质,而且影响微生物的活性。特别是在气温随着季节变化较大的上海地区,季节变化直接影响水厂的处理效果,水厂需要适时调整相关运行参数。由图1可以看出,目前源江主要两个加氯加氨点沉淀池前和生物活性炭池后,针对季节性水温和水质变化,对投加点及投加量进行工艺调控,以在保障出厂水水质安全的前提下,给水排水Vo1.39No.10201333提高工艺运行的稳定性。在高温期间,沉淀池前投加点会适当加氯,以保持沉淀池出水余氯控制在0.1~O.2mg/L,抑制沉淀池和砂滤池中的藻类及微型动物过度生长,保证砂滤池运行周期稳定为48h。生物活性炭池后的加氯加氨点在水厂的生产运行中尤为重要,其直接影响出厂水中的余氯和NH。一N含量。目前水厂出厂水采用化合氯消毒,在气温适宜季节生物活性炭池出水中基本没有NH。一N,因此将炭池后的加氨量控制在0.5mg/L左右,以在达到安全消毒的前提下,控制出厂水中的NH。一N达到国标要求随着气温的下降,原水中的NH。一N含量增加且炭池对其处理效果变差,当生物活性炭池出水中NH。N≤0.5mg/L时,采取适当补充加氨,使得在加氯之前过程水中的NH。一N控制在0.5mg/L左右且出厂水中小于0.5mg/L,并通过加氯加氨后的在线仪表反馈进行投加量控制当生物活性炭池出水中的NH。N0.5mg/L时,生物活性炭池后投加点只进行加氯。此外,在后臭氧接触池前还设置了加氨备用点,当黄浦江原水中溴离子较高且原水NH。一N较低时,可通过在后臭氧接触池前投加适量NH。N,以抑制后臭氧氧化过程中溴酸盐的生成_8。3.3生物活性炭池运行周期的调控在夏季高温期间,炭池进水中藻类及微型动物往往较多,且生物活性炭池中的环境非常适宜其孳生,生物活性炭池出水有一定的生物安全性风险。同时,活性炭表面过度生长的生物会引起生物活性炭池堵塞,影响工艺运行稳定。因此,需要在夏季高温期间适当缩短生物活性炭池运行周期,加强生物活性炭池的反冲洗。在冬季低温期间,活性炭表面的生物系统生长缓慢且活性较低,特别是硝化细菌的数量和活性受水温影响更大,并最终影响出厂水水质。因此,在冬季低温期间应当适当延长炭池的运行周期,以尽可能地保持活性炭表面的生物稳定性及活性。目前,在源江的生产运行中,当水温稳定在25℃时,生物活性炭池运行周期为72h。34给水排水Vo1.39No.1020134存在问题与应对措施4.1高温期间藻类孳生在臭氧一生物活性炭工艺中,由于一般情况下原水只经过预臭氧氧化而不进行预氯化,构筑物壁上易滋生大量藻类,感官上不适。而且,这些藻类不仅会造成滤池堵塞,还会成为微型动物繁殖的温床,影响水厂的安全稳定运行。因此,在藻类孳生期间,水厂采取适当前加氯,保持沉淀池及砂滤池中有一定余氯,以抑制藻类孳生。同时,将砂滤池出水余氯控制稳定在0.1mg/I以下,消除余氯可能会对后续生物活性炭池运行造成的影响。此外,水厂还加强对处理构筑物如沉淀池出水堰、砂滤池排水槽及池壁等的清洗。4.2砂滤池中出现沙蚕源江深度处理工艺自运行以来,在每年的3月份上旬,砂滤池中均会出现大量的沙蚕,持续时问约20d,且在上海的临江水厂和杭州的南星水厂及清泰水厂均出现相似情况。。。沙蚕的长度在3~15cm不等,有很多对象蜈蚣一样的脚,是生活在沿海滩涂上的一种海洋底栖生物,喜栖息于有淡水流入的沿海滩涂、潮间带中区到潮下带的沙泥中,对人畜无害_1。每年3月是沙蚕繁殖时期,其会从海洋滩涂回游至淡水水域繁殖,因此在此期间黄浦江原水中会存在大量的沙蚕。由于源江臭氧一生物活性炭工艺除高温季节外不采取预氯化措施,使得黄浦江原水中的沙蚕无法在混凝沉淀时被去除,而直接进入砂滤池中。因此,必须对其进行有效控制,以保障出厂水水质。在生产运行中,通过对原水进行适量预氯化,使其在混凝沉淀时尽可能地被灭活沉淀。同时,保持砂滤池进水含有一定的余氯,确保进入砂滤池中的沙蚕能够被有效拦截,并最终通过对砂滤池的反冲洗将其去除。4.3低温期间出厂水NH。一N可能超标黄浦江原水的NH。一N呈现冬季高、夏季低的特点,从2011年水质年报中的原水水质检测数据看,原水中NH3一N如下最高值为2.40mg/L,最低值为0.04mg/L,且波动大,年平均值为0.89mg/L。从运行近一年的实际情况看,受水温和黄浦江原水的限制,要使经深度处理的出厂水氨氮一直小于0.5mg/L,工艺上有缺陷,在水温低于10℃且运行流量较大时,出厂水NH。一N浓度达到新国标的相关规定有一定困难。为此,可以考虑将水厂的取水口前移至松浦大桥取水口处,利用输水管网中的硝化作用,降低水厂进水NH。一N浓度El13。此外在必要时,还可以采取对黄浦江原水进行生物接触氧化预处理EJ。同时,在不同季节特别是气温变化和低温期间,源江工艺对NH。一N的去除受到众多因素影响,应当对整个工艺流程的NH。一N去除情况进行深入系统分析,采取综合手段,以强化低温期间臭氧一生物活性炭工艺对NHsN的去除效果。4.4微型动物泄露隐患通过取样分析发现,源江水厂臭氧一生物活性炭工艺存在着一定的微型动物泄露风险,尤其是在高温期间,应当引起足够重视。这是因为黄浦江微污染原水中含有大量的微型动物,其进入净水系统后,适应环境的个体会穿透沉淀池及砂滤池进入生物活性炭池,池中丰富的溶解氧及活性炭表面的生物膜非常适合其生长繁殖,因此生物活性炭池出水中多含有一定量的微型动物。而且,在源江制水工艺中生物活性炭池作为最后一级处理工艺,出水中微型动物的泄露增加了水厂消毒工艺的控制难度。在生产运行中,高温期间通过强化预氯化与混凝沉淀的协同作用,优化控制砂滤池的运行效果,尽可能地降低进入生物活性炭池中的微型动物数量。同时,缩短生物活性炭池运行周期,加强滤池的反冲洗,并设置了初滤水排放装置,而且在设计时采用了50cm的砂垫层,有效地控制了生物活性炭池微型动物泄露风险。目前,通过在线颗粒计数仪及相关取样分析表明,生物活性炭池出水中2肚m的颗粒物数量基本稳定在5O个/mL以下,源江臭氧一生物活性炭工艺的微型动物泄露风险整体可控。5结论1臭氧一生物活性炭工艺对于黄浦江原水具有较好的处理效果,可有效去除原水中的色度、臭味、溶解性有机物和NH。一N,显著改善出厂水水质,除低温期间NH。一N指标外,均能满足GB57492006的相关要求。而且在水温适宜季节还具有明显的助凝作用,节约矾耗效果明显。2通过在生产运行中不断摸索,对预臭氧与后臭氧投加量、不同水质条件下的加氯加氨控制和生物活性炭池运行周期的调控,形成了一整套运行管理经验,有效地保障了出厂水的水质安全。3在源江生产运行过程中存在着一些新问题,主要有高温期间藻类孳生、砂滤池中会季节性的出现沙蚕、低温期间出厂水NH。一N可能超标和生物活性炭池出水存在微型动物泄露风险等,虽然通过对运行工艺的优化在一定程度上有效地应对了上述问题,但今后仍需进一步进行深入研究,以解决运行过程中存在的安全运行隐患,使源江臭氧一生物活性炭工艺更加高效稳定运行。参考文献1黎雷,高乃云,张可佳,等.饮用水臭氧生物活性炭净化效果与传统工艺比较.同济大学学报自然科学版,2010,3891309~13142SimpsonDR.Biofilmprocessesinbiologicallyactivecarbonwaterpurification.WaterResearch,2008,4212283928483吴强.臭氧生物活性炭工艺在大型饮用净水厂中的应用研究学位论文.广州华南理工大学,20064蒋福春.臭氧一生物活性炭工艺的优化运行研究学位论文.哈尔滨哈尔滨工业大学,20065汪晶.0sBAC组合工艺对黄浦江微污染原水的净化效果研究学位论文.上海同济大学,20056AnderssonA,LaurentP,KihnAImpactoftemperatureonnitrificationinbiologicalactivatedcarbonBACfiltersusedfordrinkingwatertreatment.WaterResearch,2001,3512292329347yonGuntenU.OzonationofdrinkingwaterPartI.Oxidationkineticsandproductformation.WaterResearch,2003,3771443~14678陈国光,童俊,朱慧峰,等.高溴离子原水深度处理溴酸盐的控制与对策.给水排水,2012,38320229朱洁,张东,陈洪斌,等.微污染水源臭氧预氧化的生产性应用于生物风险探讨.给水排水,201l,37213~191O代荣,赵安瑜.砂滤池微型生物生长剂控制.给水排水,2012,385l6~1811陈国光,乐林生,吴今明,等.黄浦江上游引水渠道中的生物氧化作用研究.净水技术,2005,2421~512夏四清,徐斌,高廷耀,等.悬浮填料床生物预处理黄浦江原水中试研究.同济大学学报,2001,318977981oEmailzhxpchengtou.eom收稿日期20130725给水排水Vo1.39No.10201335
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