优质供水技术在佛山市新城区的应用.pdf

第6期（总第176期） 2014 年 12 月 CHINA MUNICIPAL ENGINEERING No.6 (Serial No.176) Dec. 2014 30 优质供水技术在佛山市新城区的应用 乐 重 庆 （佛山市水业集团有限公司，广东 佛山 528000） 1 工程概况 提供高质量饮用水是目前水行业的焦点问题。 当前，原水水质污染日益严峻，工业污染与生物性 污染层出不穷。以混凝 - 沉淀 - 过滤 - 氯消毒为 代表的传统工艺，无法彻底解决水的化学污染性和 以“两虫”为代表的生物污染的新问题 ； 其次，管 网老化、漏损和维修产生的二次污染也对饮用水水 质构成一定的威胁。以佛山市新城区优质供水为 例，旨在介绍一种深度水处理技术以及保障管网优 质供水的技术措施。 佛山市新城区对饮用水提出更高的水质要 求，该区一步到位执行欧美发达国家水质标准。 水质目标共 114 项，其中关键指标有 ：细菌总 数 50 CFU/L，出厂水浊度 0.3 NTU，贾第虫、 隐孢子虫 1 个 /10 L，亚氯酸盐 0.7 mg/L， 甲醛 0.9 mg/L，溴酸盐 0.025 mg/L。在微生 物指标、理化指标、有机物指标、消毒副产物指 标上均提出更高的要求。 2 优质水处理工艺 2.1 优质水处理工艺流程 针对新城区优质供水水质目标，通过多个方案 技术经济比较、论证，最后选定以市政自来水为原 水，经过“活性炭浸没式超滤 + 臭氧和二氧化氯 收稿日期：2014-01-06 作者简介：乐重庆（1982），男，工程师，本科，主要从 事给排水设计及市政施工。 摘要：综述佛山市新城区优质水厂、优质水管网的工艺特点，介绍优质供水技术在新城区开展优质供水应用研究 情况，重点分析活性炭 + 膜处理 + 臭氧消毒为核心的深度水处理技术，最后总结优质供水管网的设计、施工及维 护对防止水质二次污染的经验。 关键词：优质水；膜技术；超滤；深度处理；优质水管网；二次污染 中图分类号：TU991 文献标志码：A 文章编号：1004-4655(2014)06-0030-03 DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2014.06.010 消毒，通过优质水循环供水管网，达到优质供水目 的。该工艺能够有效地去除水质中的有害物质，系 统运行稳定可靠，处理后的水质优良，循环管网水 新鲜、卫生、安全。简化工艺流程见图 1。 图 1 工艺流程图 2.2 净水核心工艺、系统组成及参数 净水系统主要由活性炭过滤系统、超滤膜过滤 系统、臭氧消毒系统、二氧化氯消毒系统、变频供 水系统、水质监测仪表系统及清水池组成。 1）活性炭过滤系统。主体设备为 2 个大型不 锈钢活性炭滤罐。每个炭罐直径 3.2 m，高 4.2 m， 设计滤速为1314 m/h； 活性炭采用煤质柱装炭 （直 径为 1.5 mm， 长度为 3 5 mm） ， 炭层厚度为 1.5 m。 另外直接利用进厂管网水压力进行反冲。 利用活性炭对进水进行前处理，去除自来水中 大部分的浊度、色度，有效去除自来水中的有机物 和异味，减轻后续超滤膜的工作负荷 , 防止自来水 水质突发事故。 2）超滤膜过滤系统（UF） 。超滤膜工艺流程 见图 2。 31 2014 年第 6 期 乐重庆：优质供水技术在佛山市新城区的应用 图 2 超滤膜工艺流程图 超滤膜过滤系统由 2 个独立的浸没式超滤膜列 组成，膜池采用 316 不锈钢材料。每列最多安装 60 个膜组件，实际每列只需安装 39 个膜组件（每个膜 组件产水量约为 2.67 m3/h） 。每个膜列最大产水量为 117 m3/h。超滤膜采用中空纤维膜丝，材质为聚偏氟 乙烯（PVDF） ，膜标称孔径为 0.02 m，20 时的 设计膜通量为 57.5 L/ （m2 h） ，系统总有效膜面积 为 3 623.1 m2，透膜压差为 -7 -70 kPa。该系统进 行自动反冲洗、膜完整性检测和化学清洗。 膜丝、膜组件及膜列见图 3，膜标称孔径为 0.01 m，孔径范围为 0.005 0.100 m，截留 相对分子质量为 1 000 300 000，介于微滤与纳 滤之间，去除水中的悬浮物、胶体、微粒、大分 子有机物、细菌、病毒和大分子物质。膜材料为 PVDF（聚偏氟乙烯） ，具有优良的机械强度，同 时耐高温、耐化学侵蚀性好，在 -40 260， 强酸、强碱和多种有机溶剂条件下使用。 图 3 膜丝、膜组件及膜列 Log 去除率见表 1。超滤膜过滤系统有效去除 水中的胶体、细菌、病毒、 “三致”物、重金属、 以溶解状态存在的痕量有机化合物，有效降低自来 水的浊度，解决以“两虫”为代表的生物污染的新 问题。 表 1 Log 去除率 项目贾第虫隐孢子虫埃希氏大肠杆菌病毒 Log 去除率 6.0 6.0 6.0 4.0 大量医学研究表明，饮用水是人体摄取必需的 矿物质微量元素的重要途径。 “健康水”的标准应 是含有一定量的硬度 ( 理想的是 170 mg/L 左右 )， 要有一定量的溶解性总固体 ( 理想的是 300 mg/L) 和 pH 值偏碱性 ( 略高于 7.0)。超滤膜保留人体必 需的微量元素，确保水质安全又保证水质健康，提 高饮用水水质安全性和健康性 1。 3）臭氧 + 二氧化氯消毒系统。臭氧能杀灭水 中可能存在的细菌、病毒等微生物，保证清水池水 质，同时亦有助于减少后续的二氧化氯消毒剂的投 加量，降低二氧化氯消毒副产物的生成量，有效改 善供水水质口感。二氧化氯能高效、持续地杀灭管 网中可能滋生的细菌、病毒等微生物，保持管网的 消毒能力，保证管网水水质优良。 臭氧消毒设备共 2 套，1 用 1 备。每台臭氧 发生器产量为 100 g/h，所产生臭氧浓度为 80 100 g/Nm3( 气源为富氧源 )。臭氧采用水射器投加， 投加量根据超滤膜系统的产水量自动调节。二氧 化氯消毒设备共 2 套，1 用 1 备。每台二氧化氯发 生器产量为 100 g/h。二氧化氯发生器选用高纯型， 反应原料采用浓度为 8的盐酸和浓度为 10的亚 氯酸钠（均为食品级） 。二氧化氯采用水射器投加， 投加量根据出厂水中余二氧化氯浓度（浓度控制在 0.1 0.2 mg/L ）自动调节。 4）水质监测仪表系统。全厂安装 15 个类别、 共 21 台的水质在线监测仪表，包括有颗粒计数器、 电导率仪、激光浊度仪等。在线仪表的数据上传到 中控室，对各工艺流程的水质情况进行实时监控。 2.3 保障管网优质供水而采取的技术措施 1）循环供水管网（见图 1） 。循环管网按水流 方向的不同 , 分为出水主干管道与回水主干管，其 中由出厂主干管至用户支管为单向供水。出厂水经 过出水主干管输送到用户，其余出厂水再经过回水 管回流，回流水再经膜过滤和消毒，优质水在管网 中的停留时间平均为 5 h，最多不超过 10 h。始终 保持供水水质新鲜卫生，有效地解决启动区初始用 水量少造成供水水质难以保障的难题。 2）供水安全性能。在出厂水管与回厂水管之 间设置联通阀门。在某一路段水管爆管的情况下， 关闭该路段两端的阀门 , 关闭回水阀， 启动连通阀， 单循环管网变成 2 条枝状管供水。出水管和回水管 同时向用户供水，实现正向、反向双向供水，极大 提高供水安全，并能够在管道维修后双向冲洗管 道，避免管道二次污染。 3）管材的选择及采取的措施。根据水质标准 要求和水业集团多年推行新型管材经验，确定优质 32 2014 年第 6 期 乐重庆：优质供水技术在佛山市新城区的应用 水管材主要由螺旋缝钢管、PE 管、薄壁不锈钢管 组成。 （1）薄壁不锈钢耐腐蚀性强、使用寿命长、维 修费用小、绿色环保、输送水质佳 , 是理想的输送 优质水管材，但价格昂贵。弯管、管件连接方式为 凸奇卡箍式。由于薄壁不锈钢厚度薄，刚度小，易 引起管道接口处形变，在覆土较浅的机动车道上受 压漏水。可增加钢筋混凝土保护层保护管道。 （2）PE 管造价低、卫生性能良好。材质不含 重金属，无毒性，无结垢层，不滋生细菌，较好地 解决优质水二次污染。完工后必须做好成品保护， 安装管道走向标识。新城区施工单位众多 , PE 管 很容易被挖烂、破坏 , 因抢修引起水质二次污染不 容忽视。 （3）螺旋缝钢管的内表面刷涂无毒饮水仓，内 防腐一次成型 , 符合卫生要求。考虑到钢管焊接处 的焊缝无法做内防腐，所以接口采用法兰连接，以 解决内防腐的问题。 3 生产运行效果 原水、出水水质和其他同地区直饮水水质的对 比见表 2。 表 2 水质对比表 采样地点 原水（管 网水） 丽景花园管 道直饮水出 水 新城区优质水 厂出水 公共直饮 水 浊度 / NTU0.2040.128 0.116（膜滤 后为 0.081） 0.131 pH7.497.377.506.74 耗氧量 / mgL-11.090.620.840.44 细菌总数 / CFUmL-1 2312 总大肠菌群 / cfu100 mL-1 0000 粪大肠菌群 / cfu100 mL-1 0000 TOC/ mgL-10.4740.200.752 铁 / mgL-10.04 0.02 0.040.02 锰 / mgL-1 0.01 0.01 0.01 0.01 注：检验依据 GB/T 57502006生活饮用水标准检验方法，执行 标准 GB 57492006生活饮用水卫生标准，本次检测项目结果均 符合 GB 57492006生活饮用水卫生标准的规定 新城区优质供水水质监测结果表明 ：出厂水 细菌总数、总大肠菌、粪大肠菌合格率为 100 ； 浑浊度平均值为 0.091 NTU，pH 值为 7.33，呈弱 碱性 ； CODMn平均值为 0.74 mg/L，全部理化及毒 理指标合格率为 100，水质优良，达到优质供水 水质标准。 4 结语 1）有机物的去除效率较高。活性炭过滤对 CODMn的控制效果显著，炭滤后水质耗氧量一直稳 定在 0.9 mg/L 以下，远小于 GB 5749-2006生活 饮用水国家标准规范的 3 mg/L。 2）浊度的控制作用显著加强。根据在线激 光浊度仪和化验室的检测结果，出厂水浊度基本 稳定在 0.1 NTU 左右，远小于 0.3 NTU 标准 ；由 于采用浸没式超滤工艺，水质稳定 ; 膜滤后水中 2 15 m 颗粒数很少，基本稳定在 100 个 /mL 以下 ； 细菌总数采用平皿记数法，基本稳定在 1 2 CFU/100 mL, 远小于 50 CFU/100 mL 标准，效果 显著。 3）出厂水和回水中微生物指标包括细菌、粪 大肠菌等完全满足佛山市中心组团新城区启动区 优质供水水质目标的要求。有效解决以“两虫 “ 为代表的生物污染的新问题。 4） “浸没式超滤 + 活性炭”为核心的深度净 水工艺能有效去除一些有害物质（包括“三致”物、 重金属、以溶解状态存在的痕量有机物、微生物） ， 处理效果显著。 5）由于采用新型管材，未发现水质二次污染 现象。另外主管网水每 5 h 回流一次，管网水始终 保持新鲜卫生，有效地保障了供水水质安全。 6）以“浸没式超滤 + 活性炭”为核心的深度 净水工艺，水