（环境工程专业论文）大生活用海水水质控制技术.pdf

中文摘要 本文主要是根据大生活用海水示范工程的实际需要，研究了大生活用海水水 质控制技术。选用次氯酸钠和二氧化氯作为消毒剂，研究了其投量与b o d 。、缃菌 总数、大肠菌群数去除率之间的关系。结果为：二氧化氯对海水中大肠菌群的去 除率较次氯酸钠高，3 0m g l 的次氯酸钠对海水中大肠菌群的去除率为9 7 8 9 ， 而相同浓度的二氧化氯对海水中大肠菌群的去除率则高达9 9 9 4 。对海水中细菌 总数及b o d ；的去除率也是二氧化氯较次氯酸钠高，5 om g l 的二氧化氯对海水中 细菌总数、b o d 。的去除率分别为9 9 9 6 、7 4 5 ，出水中残余细菌数及b o o 。分别 为4 7 0 个l j 、0 7 9m g l ；而相同浓度的次氯酸钠对细菌总数及b o d 。的去除率分 别为9 9 9 2 、7 2 9 ，出水中残余细菌数、b o d 。分别为i 0 0 0 个l 、0 8 4 m g l 。当 取水水质较好时，只需采用加消毒剂工艺就能杀灭海水中的生物，丽保证管网末 端余氯浓度o 2m g l ，就可抑制藻类等的生氏繁殖，并可保证管道中有足够的 溶解氧。如果取水海域的海水水质较差，那么要进行曝气，以增加海水中的溶解 氧含量。 通过对海水供水系统中溶解氧的现场实测发现，在管道运行中，海水中的溶 解氧会逐渐降低，尤其是从取水泵后到厂区使用前这段，由于管道较长，使得 封闭时间也相应较长，外界充氧能力大大降低，海水中的生物消耗氧的速度相对 升高，导致海水中的溶解氧浓度明显降低。 通过调研和查阅文献发现：沿海污损生物的分布受季节、温度、盐度和水流 畅通程度的影响；电解海水制取次氯酸钠是最经济有效的防海洋生物附着措施， 大生活用海水也应采用此法防止生物附着；为了有效防止海生物附着，海水中的 有效余氯浓度不应低于0 5 m g l 。对于连续加氯方式，初始投加量应控制在1 j 2 0 m g l ，并确保海水的余氯浓度为0 5 1 0 m g l ；对于间歇投加方式，应密切 监视余氯，当其不足时应及时投加，每次加入量为2 4 m g t ，加氯时间为2 0 m i n 。 关键词：大生活用海水；污染物；微生物：异味；水质；防生物 f 着 a b s t r a c t a c c o r d i n gt ot h ea c t u a ld e m a n do f s e a w a t e rd e m o n s t r a t i o np r o j e c t ，t e c h n o l o g yo f s e a w a t e r q u a l i t yc o n t r o l f o rd o m e s t i cu s ew a ss t u d i e d r e l a t i o n s h i p sb e n v e e n d i s i n f e c t a n td o s a g ea n dt h er e m o v a lo fb o d 5 ，t o t a lc o u n to fb a c t e r i aa n dd e n s i t yo f c o l i f o r mw e r ei n v e s t i g a t e db yu s i n gs o d i u mh y p o c h l o r i t ea n dc h l o r i n ed i o x i d ea st h e d i s i n f e c t a n t t h er e s e a r c hr e s u l ti sa sf o l l o w ：t h eh i g h e rr e m o v a le f f i c i e n c yo n c o l i f o r mi nt h es e a w a t e rc a nb ea c h i e v e db yu s i n gc h l o r i n ed i o x i d ea sd i s i n f e c t a n tt h a n s o d i u mh y p o c h l o r i t eu n d e rt h es a m ed o s a g ea n dr e a c t i o nt i m e ，t h er e m o v a le f f i c i e n c y o fc o l i f o r mc a r tb ea c h i e v e da b o u t9 7 8 9 b yu s i n gs o d i u mh y p o c h l o r i t ew i t hd o s a g e o f3 o m g l a n di tc a l lb ea c h i e v e da b o u t9 9 9 4 b yc h l o r i n ed i o x i d eu n d e rt h es a m e d o s a g e t h er e m o v a le f f i c i e n c yo ft o t a ln u m b e ro fb a c t e r i ai nt h es e a w a t e ri sh i g h e rb y u s i n gc h l o r i n ed i o x i d ea sd i s i n f e c t a n tt h a ns o d i u mh y p o c h l o r i t e ，t h er e m o v a le f f i c i e n c y o ft o t a lc o u n to fb a c t e r i ai nt h es e a w a t e rc a nb ea c h i e v e da b o u t9 99 6 b yc h l o r i n e d i o x i d eu s i n gw i t hd o s a g eo f5 0 m g l ，a n dt h er e s i d u a lc o u n to fb a c t e r i ai s4 7 0 c f u l i tc a nb ea c h i e v e da b o u t9 9 9 2 b ys o d i u mh y p o c h l o r i t eu n d e rt h es a m ed o s a g e ，t h e r e s i d u a lc o u n to fb a c t e r i ai sl0 0 0 c f u l t h eh i g h e rb o d sr e m o v a le f f i c i e n c yi nt h e s e a w a t e rc a nb ea c h i e v e db y u s i n gc h l o r i n e d i o x i d ea so x i d a n tt h a ns o d i u m h y p o c h l o r i t eu n d e rt h es a m ed o s a g ea n dr e a c t i o nt i m e ，t h eb o d sr e m o v a le f f i c i e n c y c a nb ea c h i e v e da b o u t9 4 5 b yu s i n gc h l o r i n ed i o x i d ew i t hd o s a g eo f3 0 m g l a n d t h er e s i d u a l b o d si so 7 9 m g i 。i t c a nb ea c h i e v e da b o u t9 2 9 b ys o d i u m h y p o c h l o r i t eu n d e rt h es a n l ed o s a g e ，a n dt h er e s i d u a lb o d 5i so 8 4 m g l c h l o r i n e d i o x i d ei sb e r e rt h a ns o d i u mh y p o c h l o r i t ei nb o t ho r g a n i cp o l l u t a n t sa n dm i c r o b e r e m o v a l i ft h es e a w a t e rq u a l i t yi ni n t a k ea r e ai sg o o d ，d i s i n f e c t i o nt e c h n o l o g yi s n e e d e do n l yt or e m o v em i c r o b ei nt h es e a w a t e r , a n ds h o u l dg u a r a n t e er e s i d u a lc h l o r i n e i nt h ee n do fp i p en e t w o r kt ob em o r et h a n0 2m g lt or e s t r a i nt h eg r o w t ho fa l g a a n d e n o u g hd i s s o l v e do x y g e ni nt h ep i p ec o u l db eg u a r a n t e e d ，s oa n a e r o b i ce n v i r o n m e n t w i l ln o tb ed e v e l o p e di nt h ep i p e l i n e s e a w a t e rs h o u l db ea e r a t e dd u r i n gp r e t r e a t m e n t p r o c e s st oi n c r e a s ed i s s o l v e do x y g e nc o n c e n t r a t i o nw h e nf o rd o m e s t i cu s ei f t h ew a t e r q u a l i t yi ni n t a k es e a a r e ai sn o ts og o o d o n s i t em o n i t o r i n go ft h es e a w a t e rs u p p l ys y s t e mf i n d st h a td oc o n c e n t r a t i o j ni n t h es e a w a t e rw i l lr e d u c eg r a d u a l l yd u r i n gt h ep i p et r a n s p o r t a t i o n ，e s p e c i a l l yf r o mt h e w a t e ri n t a k ep u m ps t a t i o nt ot h et r e a t m e n tp l a n t 、b e c a u s et h el e n g t ho fp i p ea n d t r a n s p o r t a t i o nt i m ea r er e l a t i v el o n g ，t h ea b i l i t yo fo x y g e nr e f i l l i n gi sg r e a t l yd e c r e a s e d a n do x y g e nc o n s u m p t i o ns p e e do ft h em i c r o b ei nt h es e a w a t e ri sr e l a t i v eh i 曲，, h i c h w o u l dc a u s eae v i d e n tr e d u c t i o no fd oc o n c e n t f a t i o ni nt h es e a w a t e r t h r o u g hi n v e s t i g a t i o na n dr e s e a r c h ，c o m p r e h e n s i v ea n a l y s i sw a sm a d eo i l t h e c o m m o nu s e da n t i b i o l o g i c a lf o u l i n gt e c h n o l o g i e s ，c o n c l u s i o nc a nb em a d ea st b l l o w s ： t h ed i s t r i b u t i o no fi n s h o r ef o u l i n go r g a n i s m si sa f f e c t e db yf a c t o r ss u c ha ss e a s o n ， t e m p e r a t u r e ，s a l i n i t y , a n dw a t e rc u r r e n ts m o o t h n e s se t c i ns e a w a t e ru t i l i z a t i o np r o j e c t ， t h es o d i u mh y p o c h l o r i t ep r o d u c t i o nb ys e a w a t e re l e c t r o l y s i si st h em o s te c o n o m i c a l a n de f f e c t i v em e t h o df o rp r e v e n t i n gb i o l o g i c a lf o u l i n gc a u s e db ys e ao r g a n i s m s l h e e l e c t r o l y s i sm e t h o ds h o u l db ea l s ou s e df o ra n t i - b i o l o g i c a lf o u l i n go fd o m e s t i cu s e d s e a w a t e r i no r d e rt oc o n t r o lb i o l o g i c a lf o u l i n ge f f e c t i v e l y ，t h er e s i d u a lc h l o r i n el e v e li n s e a w a t e rs h o u l dn o tb el e s st h a no 。5m g l f o rc o n t i n u o u sc h l o r i n ed o s i n g t h ei n i t i a l d o s a g es h o u l db ec o n t r o l l e d a t1 5 20m g l a n dr e s i d u a lc h l o r i n ec o n c e n t r a t i o n s h o u l db e0 5 - - 1 0m g l f o ri n t e r m i t t e n td o s i n g t h er e s i d u a lc h l o r i n el e v e ls h o u l db e m o n i t o r e dc a r e f u l l y , d o s i n gs h o u l db ec a r r i e do u tw h e nt h e r ei sn o te n o u g hr e s i d u a l c h l o r i n e ，w i t hd o s a g eo f 2 - - 4m g la n dd o s i n gt i m eo f 2 0r a i n k e y w o r d s ：s e a w a t e rf o rd o m e s t i cu s e ；p o l l u t a n t s ；m i c r o o r g a n i s m ；o d o r ；w a t e r q u a l i t y ；a n t i b i o l o g i c a lf o u l i n g 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得叁望盘鲎或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：j 胁气 签字慨 d d r 年 f 月，o f j | 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解鑫盗盘茔有关保留、使辟j 学位论文的规定。 特授权玉凄盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索：并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：胚气 签字f ：i 期：p 。r 年 1 月i 口f i 导师签名 签字日期：nf vj 天津人学工程硕士学位论文第一章大生活州海水的发展与问题 第一章大生活用海水的发展与问题 1 1 采用大生活用海水的重要意义 随着社会经济的高速发展和人口的急剧增加，淡水资源危机已经成为仪次于 全球气候变暖的世界第二大环境问题。联合国水资源委员会早在1 9 7 7 年3 月就 向世界各国发出警报：“供水不足将成为个深刻的社会危机。世界上在石油危 机之后的下一个危机便是水的危机”。1 9 9 9 年3 月1 8 日，联合国再次发出警告， 除非各国政府采取有力措施，否则到2 0 2 5 年，全世界将有近1 3 的人口( 约2 3 亿) 无法得到安全的饮用水，其主要原因是这些地区的淡水资源短缺。2 0 0 2 年， 由联合国组织编写的全球环境琼望面世，1 1 0 0 名科学家为我们赖以生存的 地球勾画出了这样一幅景象：3 0 年后，地球上7 0 的自然环境将遭受严重破坏， 许多物种灭绝，一半以上的国家严重缺水；水这一生命的源泉，在今天已非常紧 缺，而可怜的地球还要再养活2 0 亿的新增人口。根据列全球气候变化和人i _ _ _ l 的 预测，到2 0 2 5 年全球1 3 人口将生活在用水紧张或水荒中。t _ t f 界的水危机已严 重制约人类的可持续发展。自1 9 7 0 年以来，由于全世界人口的激增，世界人均 供水量已经减少了1 3 。自1 9 8 0 年以来，全球用水量增长了3 倍多，估计目前用 水量已经达到4 3 4 0 亿m 3 。总之，淡水资源的短缺已成为全球的危机，水是2 l 世纪国际社会争论最激烈的问题之- - i 。 我国是一个水资源严重短缺的国家，水资源总量约为2 8 0 0 0 亿m 3 ，在巴西、 俄罗斯、加拿大、美国和印度尼西亚之后，居世界第六位，但人均占有量仪为世 界平均水平的l 4 ，居第1 0 9 位，被联合国列为世界上最贫水的国家之一。加 之我国淡水资源的时空分布及人口分布不均和社会发展不平衡，造成部分城市淡 水资源严重短缺。目前全国现有缺水城市4 0 0 多个，3 0 多个人口超过1 0 0 万的 大城市严重缺水，全国城市日缺水量达1 6 0 0 万m 3 。淡水资源紧缺已严重影响到 这些地区的人们生活和经济发展，每年造成的直接经济损失约2 3 0 0 多亿元l 2 | 。 沿海地区是我国人口较多、经济晟发达的地区，是我国对外开放的前沿和窗 口。由于人口的增长、经济的持续发展和人民生活水平的提高，对水的需求量越 天津大学工程硕士学位论文第章大生活剧海水的发屉与问题 来越大，对水质的要求也越来越高，而水资源的严重污染，使本来紧张的水资源 供需矛盾更加尖锐化。沿海地区的1 4 个开放城市，有9 个淡水供应不足，年缺 水6 0 多亿m 3 ，城市人均水平大部分少于5 0 0n f ，尤其是天津、青岛、连云港、 上海，竞少于2 0 0m 。，远远低于国际公认人均1 0 0 0m 3 的严重缺水标准。沿海城 市的水资源短缺问题严重制约了地区经济和社会的发展。一些岛屿，如舟山和长 岛等的进一步开发，也受到水资源短缺的限制1 3 j 。 地球上水资源分布很不均衡，在由海洋、河流、湖泊、地下水等共同构成的 水系统中，海水占地球总水量的9 6 5 ，而人类生存和发展不可缺少的淡水储量 只占总量的2 5 3 ，而且其中的1 7 4 贮藏在极地的冰川和雪盖中，o 7 6 埋藏 在地下，可供人类直接使用的淡水仅占全球总水量的o0 3 【4 】。 我国沿海地区含1 1 个省、区和直辖市，陆地面积占国土总面积的15 ，有 1 8 0 0 0 多公里的海岸线和6 5 0 0 多座岛屿，人口占全国的4 0 以上，社会总产值 占6 0 左右【3 】，是我国经济最发达的地区。但该地区的的可持续发展也面临着相 当严峻的形势，土地、水和其它资源的日趋紧缺，近岸海域的污染和近岸海洋环 境质量的退化等，严重制约了该地区经济和社会的发展。因此，向占全球水总储 量9 6 5 的海洋要水，要其它资源，大力发展海水利用技术，是解决沿海地区资 源短缺和繁荣沿海经济的重要措施。 面对浩瀚的海洋，许多发达国家都投入大量的人力、物力研究，f ：发海水直接 利用技术。海水直接利用技术包括海水作为工业用水和大生活用水，其中大生活 用水约占城市生活用水的3 5 。因此，采用海水作为大生活用水是节约淡水资源 的重要途径之一，是缓解我国沿海城市淡水紧缺局面的有效措施之。我匿【沿海 仅城市就约有2 亿居民，若有5 0 的居民采用大生活用海水，则每年可节约淡水 2 5 亿m 3 。因此，大生活用海水技术具有广阔的应用前景，社会效益和经济效益 显著【5 1 。 1 2 大生活用海水利用现状 香港是世界上最早采用大生活用海水技术的城市。作为国际上重要的工业、 金融和贸易中心，其人口密度是世界上最稠密地区之。香港平均年降水量约 2 2 0 0m m ，折合水量约2 4 亿m 3 。按东江流域平均年径流系数o ，5 6 计算，乎均年 径流深约1 2 0 0r 1 1 i i l ，径流量约1 3 亿m 3 ，入均地表水资源量仅约2 0 0n - ? o 因此， 天津大学工程硕士学位论文第一章犬生活川海水的发展与问题 香港供水不能全靠当地淡水资源【6 1 。 为了解决水资源短缺问题，从2 0 世纪5 0 年代末开始，在香港的部分建筑物 中开始利用海水冲厕。考虑到可操作性和经济因素，对不同地区提出了不同的强 标和要求。香港岛在2 0 世纪6 0 年代以前已有相当发展，由于建筑密度商，再铀 设一套海水供应系统相当困难，故这里的进度相对较慢，至今该岛海水供应覆盖 率仅为6 5 。九龙半岛在2 0 世纪6 0 年代爿开始大规模的市区开发，海水供应 系统与其它基础设施同时建设，发展较快，现海水供应覆盖率已达9 3 以上。 另外，在新开发市镇时。须同时铺设淡水、海水两套管网系统。从经济方面考虑， 当住户较少时，先用淡水冲厕，在人口达到一定数量后即将冲德淡水改为海水。 起初，香港尝试用政府建筑物经水冷式空调系统排热的海水进行冲厕，结果获得 成功，后来在政府机关及政府补助的高密度住宅作冲厕用，汪明利用海水冲厕的 技术是可行的：于是香港水务署开始在全市逐步推行海水冲厕计划，历经4 0 多 年的发展，将冲厕海水供应逐渐扩展至市区及新市镇。到2 0 0 3 年，香港6 9 7 多 万总人口之中，获取海水供应的人数占总人数的8 0 ，每年冲厕海水量达2 4 5 亿m 3 ，占总冲厕用水量的9 0 。目前，香港特区政府正实施新界西北部新发展 区海水冲厕工程，完工后，可使用海水冲厕的人口比率提高至9 0 。截至2 0 0 3 年，香港特区拥有海水抽水站( 泵房) 3 0 座，总装机容量为1 ，6 5 1 0 6r f l 3 d ，另有 7 座海水与淡水合并抽水站( 泵房) 7 座，装机容量为o 2 6 1 0 61 1 3 3 d ；海水配水库 4 5 座，总容量为0 2 1 1 0 6m 3 d ；d n 2 0 d n l 2 0 0 的海水管道长度为1 4 5 0k m 。 海水冲厕技术涵盖海水提取、输配和净化技术、防腐防渗技术、防生物附着 技术、污海水生化处理技术、海洋处置技术以及制定冲厕海水水质标准、排放标 准和相关政策法靓等项内容。目前，我闺香港是世界上惟一广泛使用海水冲顶i 白勺 地区，有4 0 多年的发展历程，已形成了较成熟的海水冲厕体系，备受国际关注。 香港海水冲厕的供水系统【6 】：海水先由隔滤网( 每格1 2i b m 2 ) 除掉较大的 杂质后，然后加氯消毒，以防止配水库和输水管内海生物附着和繁殖，降低输水 能力。投氯量为2 3 m g ，l ，以出水中余氯浓度1 m g l 来定，对于水质变化较 大地区的抽水站还需安装曝气设备，用来增加海水中的溶氧量，以防厌氧分解而 产生臭味，最后用泵输往配水库和用户，利用配水库中海水的势能，可将海水直 接供到离地面六、七层楼的高度。而高层建筑则由自设的抽水系统，把海水送至 楼顶的高位水箱，再供用户。 香港海水冲厕经济分析【7 j ：香港水务署根据1 9 8 3 年沙田镇的发展规划，按该 天津大学工程硕士学位论文第一章火生活h j 海水的发展与问题 镇人口7 9 4 万人、工业占地2 3 0 4 4 5h m 2 ( 5 6 9 0 英亩) ，确定沙阳镇冲厕水( 包括 少量的冲洗水) 需求量为7 2 0 0 0m 3 d ，供水系统的设计能力为9 0 0 0 0r l l 3 d 。对 于利用三种水源( 即淡水、海水、中水) 进行了较为全露的经济分析，结果如裘 1 1 所示，可以看出，大生活用海水系统的经济性最好。 表1 一l 沙田冲厕供应系统的经济分析( 单位：百万h k $ 年) 费用淡水 海水 中水同j ： = l 小计7 4 8 2 1 05 0 0 a 接受和输送设备 4 3 9o 0 00 4 5 b 处理厂 2 4 80 5 42 7 3 投资 c 泵站 03 81 5 61 5 5 费用 d 配水库顶盖 o 2 3o 0 0 o - 2 3 e 配水管网相等相等相等 f 监测设备 0 o o0 0 00 0 4 小计2 3 6 5 1 0 66 0 9 a 买水 2 0 4 90 0 0o o o 运行b 泵水 2 6 7o o o0 o o 费用c 处理0 4 9 o2 62 9 0 d 人工 o ，o o0 8 02 8 9 e 质量监测 0 o oo 0 0o 3 0 总计 3 1 1 33 1 61 1 0 9 备注： ( i ) 仅对取决于资源不同的费用列表比较： ( i i ) 采用的年贴现率为4 ； ( i i i ) 土地费用未作考虑： ( i v ) 费用以1 9 8 5 年价格为基准。 近年来，我国东部沿海地区随着社会和经济的高速发展，淡水紧缺问题f 1 趋 严重。1 9 9 9 年，中高会海洋分会承担了国家科技部下达的滨海、岛屿城镇居 民海水冲厕示范区方案建议研究( 9 9 0 2 5 ) 课题。来自建设部国家城市给水排水 天津大学工程硕士学位论文第“章人! l - 活刚海水的发展与问题 工程技术研究中心、水利部中国水利水电科学研究院、国家海洋局海水淡化与综 合利用研究所的专家和海洋分会的专家一起，对香港利用海水冲删技术、我国沿 海地区开展海水冲厕的必要性和可行性、海水冲厕工艺及工程估算进行了研究并 提出了具体措施建议。国家海洋局海水淡化与综合利用研究所承担了国家下达的 “九五”、“十五”重点攻关任务，对与大生活用海水技术和示范工程有关方面开 展了全方位的工作，成功培养、驯化出适应高含盐量环境的污泥，探讨了不同海 盐下生化处理系统的c o d 去除率、耗氧量、基质氧利用率的变化和污泥沉降性 能，取得了冲厕海水进入城市污水处理系统后，混合污水生化处理系统的设计参 数等成果。目前该所正在为青岛建设好2 0 万m 2 利用海水冲厕的居民区( 青岛示 范工程) 努力拼搏，他们与青岛市供水管理处共同奋斗，又取得了海水净化新型 絮凝剂、大生活用海水生物塘处理技术研究等一系列成果，对取永、储水及输水 系统进行了优化设计，青岛市小区海水冲厕示范工程建设成功已指日可待。2 0 0 3 年底，该课题通过了国家科技部的阶段性验收。2 0 0 3 年青岛市供水管理处又与 青岛建筑工程学院联合承担了“青岛市海水冲厕技术研究与应用”科研项目，蘑点 对冲厕海水的后处理技术和有关经济技术指标进行了研究，其示范工程设在双星 集团热力厂综合楼。2 0 0 4 年，中高会海洋分会把帮助天津建设海水冲厕示范工 程引资作为一项任务，正在积极开展工作。总的来说，我国对大生活用海水方瓣 的研究已较深入，具有较高学术水平。但沿海地区开展海水冲厕! i ：程1 作尚属于 起步阶段，除青岛的示范工程正在建设外，仅有的极个别零星工厂、单位的小型 海水冲厕设臆，根本不成系统。在沿海城镇开展大生活用海水推，1 工作，一定要 下大功夫，力争把该项事业促上去。 近年，我国内地海水利用的发展也较快，但利用海水作为大生活用水还很少。 目前，除青岛的示范工程正在建设外，仪有的极个别零星工厂、单位的小型海水 冲厕设施，根本不成系统。国内外除对远航、工业用海水有一定研究外，针对大 生活用海水异味的去除和防生物附着技术方面的研究较少。 据预测【5 j ，随着我国沿海经济和人口的高速增长，到2 0 1 0 年后，沿海城市 用水量还要翻一翻，淡水资源将更加紧缺。而我国东部沿海城市和地区，具有经 济发达、人口密集的特点，它以国家1 3 的土地，养活了全国4 0 的人口，创 造了约6 0 的国民生产总值，在我国经济和社会发展中占有的十分重要地位。海 水占地球总水量的9 6 5 ，若加以合理利用，可以节约大量宝贵的淡水资源。海 水作为大生活用水是缓解沿海城市淡水资源紧缺局面的有效措施之一，莅犬生活 天津大学1 ：程硕士学位论文第一章大生活_ i = j 海水的发展与问题 用海水技术示范工程中，对海水异味的去除和防生物附着技术研究具有十分重要 的意义，它直接影响到海水质量以及大生活用海水示范工程的实用性及掩厂应用 前景。大力开展海水冲厕利用是缓解沿海缺水的一个重要途径，为此，青岛先行 一步，正在加快建设海水冲厕示范工程，并计划在取得海水冲劂示范一1 ：程经验的 基础上，再分别在麦岛、团岛、高科园等地建立海水冲厕系统工程，同时结合青 岛电厂、海水厂、碱厂等已有的海水利用设施，逐步在全市推广海水冲橱。根据 青岛目前的城市规划，到2 0 15 年，海水冲厕规模将达到4 力m 3 7 d ，2 0 3 0 年， 将达到8 万i t i d 。天津在“十五”期间，将在某占地面积为2 万m 。的住宅小区内 铺设海水冲厕管道，建立示范工程。塘沽区正在做海水冲厕工程的立项工作。深 圳市水务局正积极与规划国土部门进行协调，在对东部南澳、葵涌、大鹏三镇的 城市规划中要统一考虑建设海水利用系统，主要用于海水冲删等，以缓解其水资 源紧缺的矛盾。大连也在海水冲厕方面做了不少工作。另外，脚家发展利改革委 员会与水利部联合发布的水利工程供水价格管理办法规定，我凼水利： ：程供 水价格将纳入商品价格范畴管理，实行超定额累迸加价、丰枯季节水价和季节浮 动水价制度，该办法自2 0 0 4 年1 月l 霸起实施。它的颁布是我国水价改革的一 个重要里程碑，标志着水利工程水费作为行政事业性收费管理的模式将彻底改 变。水价改革将极大地推动我国大生活用海水产业的发展。现在，我国东部沿海 开展大生活用海水工作时机已渐成熟。据不完全统计瞄】，城市生活用水占城市供 水的2 0 ，而冲厕用水又占城市生活用水的3 5 左右。目前，我陶沿海城市居 住入口2 亿多，今后l o 年仅以现在沿海城市屠民入口计算，著采用海水冲厕的 人口达到2 5 3 0 ，则每年就可节省1 0 4 亿1 2 5 亿m 3 的淡水。这样会大大 缓解沿海地区淡水资源紧缺的局面，具有非常巨大的社会效益和经济效益。多个 沿海城市，已确定了建立海水冲厕示范区的初步计划，可以预多上，在国家的大力 支持下，推行海水冲厕的前景是广阔的。而海水异昧去除和防生物附巷技术是海 水作为大生活用海水水质控制的关键技术内容，深入进行此项内容的研究，对海 水作为大生活用水的推广具有重要的社会意义和显著的经济收益。 1 3 本课题研究的关键问题 大生活用海水技术是指将海水作为生活杂用水( 主要用于冲侧) 的一种海水 直接利用技术嘲。开展海水综合利用要解决的主要问题是海水的净化技术、防生 6 天津大学工程硕士学位论文 第一章人生活用海水的发觎与问题 物附着技术、设备及管道的防腐蚀技术和利用后的污海水处理技术 9 1 。 在海水综合利用过程中，首先要解决的关键问题是海水水质的控制，其主要 涉及到海水的异味去除技术和海水的防生物附着技术。香港在海边泵站取水渠内 对海水处理是进行粗筛滤，然后加氯以防配水管网内生长海生物和结垢，并杀死 使海水产生气味的微生物。供应海水的质量取决于泵站所抽海水的质量。取水口 格栅挡住了大的漂浮有机残渣，但海水中小的悬浮固体还是被抽进系统并经泵送 出去。为了使取水渠免受漂浮物的干扰，规定海事活动( 如：货船装卸或船只停 泊) 至少距取水渠6 0 m 以外，取水口格栅每周至少清理一次。为进行化学分析 和调整泵站的投氯量，要在系统的不同地方有规律地取水样。为了确保冲厕水的 水质，在海边泵站需要维持l m g l 的余氯浓度。由于污染，在海水质量差的海 域必须增加投氯量，以便抑制细菌增长，减少腐败，并因此去掉水的异味。为确 保可接受的冲厕水的质量，新的海水供水方案规定，海边泵站应坐落在能满足水 务署制定的取水口水质指标的地方。 我图海岸线漫长，近岸海域地质各异，既有沙滩，亦有泥滩，还有浙江海域 的浑水地区，因而海水水质大不相同，为了达到海水利用的水质标准，需要对海 水异味去除技术和海水的防生物附着技术进行研究，以降低海水利用的成本。 本文主要是根据青岛某海水冲厕示范工程建设的实际需要，围绕形成海水异 昧的有机物及微生物去除技术和海水的防生物附着技术进行了深入研究。 天津大学工程硕士学位论文第二：章晦水有机污染物硐| 微生物的去除技术研究 第二章海水有机污染物和微生物的去除技术研究 2 1 海水中有机污染物和海洋微生物对水质的的影响 海水作为大生活用水是缓解沿海城市淡水资源紧缺局面的有效措施之，在 大生活用海水技术示范工程中，对海水异味的去除技术研究和防p 物附着技术的 可行性分析具有十分重要的意义，它直接影响到所利用的海水质量以及犬生活用 海水示范工程的实用性及推广应用前景。 在海水中存在海生物、海洋微生物及有机物，如果其它条件适茸，微生物将 得以增殖，有机污染物得到降解，从而消耗了水中的溶解氧。与此同时通过水而 的复氧作用，海水从大气中得到氧的补充。若微生物的耗氧速率大予海水的复氧 速率，海水将由饱和氧状态到不饱和氧状态，再到缺氧状悫或无氧状态。在海水 缺氧的情况f ，海水中的有机物易被厌氧微生物分解，释放出h 2 s 、n i t 3 和c h 4 等气体，造成海水的“黑臭”现象。当大量有机物沉积于海水底部时，山于有机 物分解耗去了溶解氧，再加上大气复氧很难达到底层，因此该部分处于缺氧状态 在此情况下底混中的有机物厌氧分解同样会使水质恶化。海水中所岔有机物的分 解和水中溶解氟的不足能够引起严重的海水异昧问题。 2 2 水中有机污染物和微生物去除技术的研究现状 张雨山等人应用絮凝泫强化大生活用海水一级处理取得j 较好的效果。无机 絮凝剂和有机絮凝剂p a m 的混合使用能够最著提高c o d 豹去除率，且当p p u m 与聚合硫酸铁( p f s ) 和氯化铁混合使用时的效果最好，对c o d 的去除率最高 达6 1 3 ，同时对b o d 5 的去除率也较单独使用无机絮凝剂时有所提高【l 。】。 在饮用水领域，2 0 世纪8 0 年代初，粉末活性炭p a cl p o w d e r e d a c t i v a t e dc a r b o n ) 是去除水中异味应用较多的工艺。但这种工艺较难有效 地控制p a c 的使用量，为了更稳定高效地去除水中异味，后来进一步拉展，出 现了臭氧+ 生物活性炭b a c ( b l o l o g i c a l a c i 、i 玎e dc a r b o n ) 处理工艺， 现了臭氧+ 生物活性炭b a c ( b i o i 。o g i c a a c j 、i v a t e dc a r b o n ) 处理工艺， 天津大学工程硕士学位论文第二二章海水有机污染物硐i 微生物的去除技术研究 第二章海水有机污染物和微生物的去除技术研究 2 1 海水中有机污染物和海洋微生物对水质的的影响 海水作为大生活用水是缓解沿海城市淡水资源紧缺局面的有效措施之，在 大生活用海水技术示范工程中，对海水异味的去除技术研究和防生物附着技术的 可行性分析具有十分重要的意义，它直接影响到所利用的海水质量以及大生活用 海水示范工程的实用性及推广应用前景。 在海水中存在海生物、海洋微生物及有机物，如果其它条件适宜，微生物将 得以增殖，有机污染物得到降解，从而消耗了水中的溶解氧。! - j _ 【i = l 同时通过水面 的复氧作用，海水从大气中得到氧的补充。若微生物的耗氧速率大于海水的复氧 速率，海水将由饱和氧状态到不饱和氧状态，再到缺氧状态或无氧状态。在海水 缺氧的情况下，海水中的有机物易被厌氧微生物分解，释放出h 2 s 、n i t 3 和c h 4 等气体，造成海水的“黑臭”现象。当大量有机物沉积于海水底部时，由于有机 物分解耗去了溶解氧，再加上大气复氧很难达到底层，因此该部分处于缺氧状态， 在此情况下底泥中的有机物厌氧分解同样会使水质恶化。海水中所含有机物的分 解和水中溶解氧的不足能够引起严重的海水异味问题。 2 2 水中有机污染物和微生物去除技术的研究现状 张雨山等人应用絮凝法强化大生活用海水级处理取得了较好的效果。无机 絮凝剂和有机絮凝剂p a m 的混合使用能够显著提高c o d 的去除率，且当p p u m 与聚合硫酸铁( p f s ) 和氯化铁混合使用时的效果最好，对c o d 的去除率最高 达6 1 3 ，同时对b o d 5 的去除率也较单独使用无机絮凝剂时有所提高【“l 。 在饮用水领域，2 0 世纪8 0 年代初，粉末活性炭p a c ( p o w d e r e d a c t i v a t e dc a r b o n ) 是去除水中异味应用较多的工艺。但这种工艺较难有效 地控制p a c 的使用量，为了更稳定高效地去除水中异味，后来进一步旋展，出 现了臭氧+ 生物活性炭b a c ( b i o l o g i c a la c t i v a t e dc a r b o n ) 处理工艺， 天津大学工程硕士学位论文第二二章海水有机污染物1 i i 微生物的去除拢水研究 实践证明，该工艺对异味的去除效果令人满意i 。 混凝是常规给水处理中非常关键的环节，通过混凝可去掉原水中绝大部分浊 度物质和有机物，其中不少还是消毒副产物( d b p s ) 的前驱物质1 1 2 - 1 5 i 。 近年来，微絮凝深床直接过滤技术在国外得到了迅速发展，它是将混凝与 过滤两个操作单元有机结合为一体的新型工艺技术。该工艺一般采用管道混合 器、大粒径均质滤料，同时加大滤床深度并采用强力水气反冲洗，使处理水在投 加混凝剂后直接进入滤池而得到净化处理。这既利用了滤料介质作为附加颞粒以 提高颗粒碰撞效率，又提高了滤池截污能力和处理效果，故可节省投资和运行费 用。尤其对低浊、低色、富营养化含藻水的良好净化处理效能和经济效益，受到 广泛重视i l ”。 nt e m c h i 等人以陶粒作为填料处理富营养化的的湖泊水，经过两年的运行 得出结论：对致臭物质的去除率达6 0 8 0 ，对n h 4 + - n 、浊度、f c 、m n 、c o dr v _ l 。 也有很高的去除率。他们认为曝气生物滤池预处理微污染源水足非常有效的方法 1 7 1 。 k y e o n gh ol i m 等人在反应器中放入纤维状填料处理d o c 、藻类含量高的 d a e c h u n g 湖源水，长期运行中对污染物的去除效果稳定：h r t 为6 0m i n ，d o c 进水浓度平均3 7m g l ，去除率为2 3 3 ；藻类去除率保持在3 33 4 0 ，5 ； 致臭物质土味素的去除率为4 1 5 5 1 9 ；研究发现，污染物的去除率与t t r 7 、 呈正相关关系【1 8 】。 对于受到致病原生动物污染的水源，必须首先采用过滤等方法进行物理去 除。慢滤池在英国十分普遍，一般来说，新的慢滤床可以去除9 8 的贾第虫，滤 层成熟后的去除率则接近了1 0 0 。慢滤池对隐孢子虫的去除率可达9 9 ，9 9 ，若 短时间内温度由1 5 降至5 对去除效果亦未产生影响引。 有关研究发现比m ，当混凝荆未达到最佳投量时，贾第虫孢囊可以穿透双层 滤料，穿透点出现在混凝荆投加中断、滤速突然提高、过滤周期结束或滤后浊度 增加时。如果处于最佳运行条件( 滤后水浊度为0 1 t 0 2n t u 时) ，贾第虫孢囊的 对数去除率可达3 _ 3 一l g ；隐孢子虫卵囊的去除难度则要大得多，同样情况下其对 数去除率为2 9 1 9 。 粒状活性炭过滤去除贾第虫孢囊、隐孢