（市政工程专业论文）纤维束过滤技术处理微污染水源水试验研究.pdf

摘要 摘要 纤维束过滤技术自发明以来的二十年多年时间里，广泛应用于各行业的工 业用水、生活用水及其废水的深度处理领域，但是针对黄浦江支流原水水质的 饮用水处理还缺乏相应的中试及生产性试验经验。针对黄浦江支流原水微污染 水质的特点，在上海石化水厂进行纤维束过滤技术及均质滤料过滤技术的中试 试验及生产性试验的对比研究。 中试试验主要研究了微污染原水经过混凝、沉淀( 气浮) 工艺处理后，纤 维束过滤与均质滤料过滤在设计滤速及高速过滤条件下对各水质指标的去除效 果以及运行周期的规律；生产性试验主要研究了在生产规模下，纤维束滤池与 均质滤料滤池在设计滤速及高速过滤条件下对水厂澄清池出水各水质指标的去 除效果，探讨了纤维束滤池与均质滤料滤池在过滤初期( 一小时内) 的出水效 果以及滤池运行周期的规律。通过试验确定了纤维束滤池运行最佳工艺参数， 并且通过对一个有机玻璃纤维束滤柱四个月的水质监测，探讨了纤维束过滤性 能各种影响因素。 基于以上研究，得到以下主要结论：中试试验中，微污染原水经过混凝、 沉淀( 气浮) 工艺处理后，纤维束过滤较均质滤料过滤对浊度和色度的去除有 明显的优势，可将水中悬浮物质处理到较低水平，浊度去除率可达到9 5 ，且 纤维束过滤对有机物指标c o d m n 的去除明显好于均质滤料过滤。但两种过滤均 对进水中氨氮处理效果较差。纤维束过滤在高速过滤条件下对浊度和色度的去 除较设计滤速没有明显区别。纤维束过滤运行周期较均质滤料过滤周期更长。 在生产规模下，纤维束滤池较均质滤料滤池设计滤速下对浊度和色度的去除效 果比中试试验更显著。与中试试验相似，纤维束滤池与均质滤料滤池对氨氮和 c o d m 。的去除效果均不好。在过滤开始一个小时内，设计滤速下，纤维束滤池 与均质滤料滤池相比，达到稳定出水指标的时间更短。在高速过滤条件下，纤 维束滤池达到稳定出水指标的时间和滤速的大小呈负相关性。纤维束滤池的运 行周期比中试试验3 6 小时运行时间更长，可达到4 2 小时。均质滤池只能达到 2 4 小时的设计运行。有机玻璃滤柱的试验表明，纤维束过滤性能受纤维束滤池 滤速、滤料填充密度、压缩层高度及密实度的影响。 摘要 关键词：微污染原水，纤维束过滤，均质滤料过滤，中试，生产性试验 u a b s t r a c t a b s t r a c t f i b e rb u n d l ef i l t r a t i o np r o c e s sh a sb e e nw i d e l ya p p l i e di ni n d u s t r i a lw a t e r 、w a t e r s u p p l y 、a n de f f l u e n tp o l i s h i n ga th o m es i n c ei tw a si n v e n t e di n19 8 0 s h o w e v e r , t h e r ei ss t i l ll a c ko fe n o u g hp i l o t - s c a l ea n dp r o d u c t i o n - - s c a l ee x p e r i e n c ei nt e r mo f a p p l y i n gt h i sp r o c e s si nt h er a ww a t e rf r o mb r a n c ho fh u a n g p ur i v e r as p e c i a l s t u d yw a sc o n d u c t e di nw a t e rp l a n to fs h a n g h a ip e t r o c h e m i c a lc o l t d i no r d e rt o c o m p a r et h ep r o c e s so ff i b e rb u n d l ef i l t r a t i o nw i t ht h eo t h e rp r o c e s so fh o m o g e n o u s f i l t r a t i o n i nt h i sp a p e r , t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o n v e n t i o n a lw a t e r q u a l i t yp a r a m e t e r sb y t h ef i b e rb u n d l ef i l t r a t i o na n dh o m o g e n o u sf i l t r a t i o np r o c e s sa f t e rt h em i c r o - p o l l u t e d r a ww a t e rw a st r e a t e db yt h ec o a g u l a t i o na n ds e d m i n a t i o n a i r - f l o a t i o na n dt h er u l eo f o p e r a t i n gp e r i o dw e r em a i n l yd i s c u s s e di n t h ep i l o t s c a l et e s t a n di nt h e p r o d u c t i o n s c a l et e s t ，t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fm a n yw a t e rq u a l i t yp a r a m e t e r so f c l a r i f i e re f f l u e n tw h i c hi sf o rt h ep r o d u c t i o nb yt h ef i b e rb u n d l ef i l t r a t i o na n d h o m o g e n o u sf i l t r a t i o nw a sd i s c u s s e d t h er u l eo ft h eo p e r a t i n gp e r i o da n dt h e b e g i n n i n g ( 1h o u r s ) e f f l u e n tw a t e rq u a l i t yp a r a m e t e r so ff i b e rb u n d l ef i l t r e ra n d h o m o g e n o u sf i l t e rw a ss t u d i e d s o m eo p t i m a lo p e r a t i n gp a r a m e t e r sf o rt h ef i b e r b u n d l ef i l t r a t i o np r o c e s sw e r ed e t e r m i n e dt h r o u g ht h ee x p e r i m e n t u s i n go n eo r g a n i c g l a s sp o s t ，s e v e r a li n f l u e n c i n gf a c t o r s f o rt h ef i b e rb u n d l ef i l t r a t i o na r ea l s o r e s e a r c h e d ，b a s e do nt h em o n i t o r so fw a t e rq u a l i t yp a r a m e t e r sf o rm o r et h a nf o u r m o n t h s t h em a i nr e s e a r c ha c h i e v e m e n t so ft h i sp a p e ri n c l u d e ：i nt h ep i l o t s c a l et e s t ，t h e f i b e rb u n d l ef i l t r a t i o nh a sg r e a ts u p e r i o r i t yf o r t h er e m o v a lo ft u r b i d i t ya n dc o l o ru n i t a f t e rt h e m i c r o - p o l l u t e d r a ww a t e r i st r e a t e d b y t h e c o a g u l a t i o n a n d s e d i m e n t a t i o n a i r - f l o a t i o n ，c o m p a r e dw i t ht h eh o m o g e n o u sf i l t r a t i o n i tc a nm a k et h e q u a n t i t yo fs u s p e n s i o ns u b s t a n c ei nal o wl e v e l ，a n dt h ee f f i c i e n c yo ft u r b i d i t y r e m o v a lc a nr e a c h9 5 b e s i d e s ，t h ee f f i c i e n c yo fr e m o v a lc o d m n b yf i b e rb u n d l e f i l t r a t i o ni sm u c hb e t t e rt h a nt h eh o m o g e n o u sf i l t r a t i o n b u tt h e s et w of i l t r a t i o n i i i a b s t r a c t p r o c e s s e sh a v el o w r e m o v a le f f i c i e n c yf o rt l l en h 3 - n ，n l ef i b e rb u n d l ef i l t r a t i o nh a s t h es a m er e m o v a le f f i c i e n c yf o rm et u r b i d i t ya n dc o l o ru n i tw h e ni t i so nt h e h i g h r a t ea si t i so nt h en o r m a lr a t e t h eo p e r a t i n gp e r i o do ft h ef i b e rb u n d l e f i l t r a t i o ni sm u c hl o n g e rt h a nt h eh o m o g e n o u sf i l t r a t i o n i nt h ep r o d u c t i o ns c a l et e s t ， t h ee f f e c tt h a tf i b e rb u n d l ef i l t e rh a sm o r es u p e r i o r i t yo nt h er e m o v a lo ft u r b i d i t ya n d c o l o ru n i tt h a nt h eh o m o g e n o u sf i l t e ri s m u c hm o r er e m a r k a b l et h a ni nt h e p i l o t s c a l et e s t t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fn h 3 - n a n dc o d m nb yf i b e rb u n d l ef i l t e r i ss i m i l a rt ot h ee f f e c ti nt h ep i l o t s c a l et e s t w i 廿1 i nlh o u ro ft h eb e g i n n i n go ft h e f i l t r a t i o n f i b e rb u n d l ef i l t e rh a sm u c hs h o r t e rt i m et or e a c ht h en o r m a lw a t e rq u a l i t y p a r a m e t e r st h a nh o m o g e n o u sf i l t e ro nt h en o r m a lf i l t r a t i o nr a t e o nt l l eh i l g hl o a d i n g f i l t r a t i o nr a t e t h et i m et h a tf i b e rb u n d l ef i l t e rr e a c ht h en o r m a lw a t e rq u a l i t y p a r a m e t e rh a sn e g a t i v ep e r t i n e n c ew i t ht h ef i l t r a t i o nr a t e a n d t h eo p e r a t i n g p e r i o di s m u c hl o n g e rt h a np e r i o di nt h ep i l o t s c a l et e s tw h i c hi s3 2h ，r e a c h i n g4 2 h t h e h o m o g e n o u sf i l t e rc a no n l yb eo p e r a t e df o r 2 4 h t h eo r g a n i cg l a s sp o s ti n d i c a t e st h a t t h ef i l i t r a t i o ne f f i c i e n c yi si n f l u e n c e db yt h ec o n t r u c t i o no ft h ef i l t e r 、t h ed e n s i t yo f t h ef i l t e r i n gm e d i aa n dt h eh e i g h ta n dd e n s i t yo ft h ec o m p r e s s e dl a y e r k e yw o r d s ：m i c r o p o l l u t e dw a t e rs o u r c e ，f i b e rb u n d l ef i l t r a t i o n ，h o m o g e n o u s f i l t r a t i o n ，p i l o t - s c a l et e s t ，p r o d u c t i o nt e s t i v 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：彳季名的 弘1 年玛够e i 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在卫年解密后适用 本授权书。 砌阳 孙 月 签 者 f 懈 年 文 刁 敝 叼 藿i 和 琴 7 倚日 1，r 3 门1 心 、况 寻 、 月 名 多 登 年 币、， i y 、j ， 狮哆 导 7 匕日pr 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名：么穗户 1 年只l 箩b 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 饮用水及水源污染现状 随着我国经济的发展、社会的进步和人民群众生活水平的提高，人们对饮 用水水量和水质两个方面的需求都大大的增加了。然而，我国的水资源形势是 非常严峻的。据对我国6 6 9 个城市调查，有4 0 0 个城市常年供水不足，其中1 1 0 个城市严重缺水【l 】。据多年平均统计结果显示，我国每年的人均占有水资源量 只有2 4 0 0 m 3 ，约为世界年人均水资源量的1 4 ，1 9 9 8 年被联合国列为最贫水的 1 3 个国家之一【2 1 ；而且目前我国水资源污染问题日益严重。国家环保局提供的 资料表明，2 0 0 4 年全国污水排放总量高达4 8 2 亿吨；全国7 大水系和内陆河的 1 1 0 个重点河段统计结果表明，属于地面水环境质量标准、v 类的占3 9 ， 长江、珠江水质为、v 类的占2 0 ，黄河、松花江、辽河属、v 类的江段 已超过6 0 ，淮河枯水期大部分支流的水质，常年在v 类以上；与此同时，我 国地下水污染程度也相当严重。水源水的污染不仅给人类的健康带来了较大的 危害，而且对传统净水工艺和水质的影响所造成的各种损失更是难以估量【3 1 。 e d z w a l d t 4 】基于富里酸与无机颗粒物所带电荷量的差异，指出如果向某个含有 1 0 m g l 无机胶体悬浮液中加入3 m g l 富里酸，混凝剂投量需增加6 倍才能使之 脱稳。水源水质的恶化，一方面势必额外投加大量的混凝剂，使制水成本大大 增加；另一方面由于传统净水工艺对水中微量有机污染物没有明显的去除效果， 相反还可能使出水氯化后的致突变活性有所增加，水质毒理学安全性下降，对 人体健康造成危害。早在1 9 7 2 1 9 7 4 年，美国国家环保局( u s e p a ) 在新奥尔 良市的流行病学调查中，就发现自来水水质与自人男性癌症死亡率之间存在联 系【5 】；我国有关研究也表明，癌症发病率与水源水的污染程度呈正相关性【6 1 。 同时，国家相关管理部门对饮用水水质指标的控制也越来越严格。我国卫 生部2 0 0 1 年6 月7 日颁布，并从当年9 月1 日起执行的最新生活饮用水卫生 规范，提出了9 6 项水质指标及其限值：而2 0 0 5 年建设部颁布实施了城市供 水水质标准( c j t 2 0 6 2 0 0 5 ) ，其检测指标总数已经达到了1 0 3 项，其中常规 指标4 2 项，规范还特别强调了要加强对水中微量有机污染物的检测。出水水质 指标的日益严格以及水源水质量的日益恶化，对自来水厂制水工艺提出了更高 第1 章绪论 的要求。因此，在保证居民饮用水优质安全的基础上，研究经济高效的饮用水 处理工艺已成为目前水处理行业需要研究解决的重要问题。 1 2 微污染水源水处理工艺发展现状 1 2 1 强化传统处理工艺 强化传统处理工艺包括强化混凝【7 , 8 , 9 】、强化沉淀和强化过滤。 强化混凝是指改善混凝剂匹配和优化混凝工艺条件，提高混凝沉淀对有机 物的去除率。 强化沉淀是指在传统的沉淀分离水处理工艺的基础上采用新的强化沉淀技 术针对改善沉淀水流流态，减小沉降距离，大幅度提高沉淀效率。 强化过滤是让滤料既能去浊，又能降解有机物、氨氮、亚硝酸盐氮。目前 强化过滤的研究主要从滤料的角度来进行考虑：( 1 ) 改性滤料【l o 】( 2 ) 新型滤料 1 1 1 ( 3 ) 生物活性炭滤池 1 2 2 预处理工艺 预处理通常是指在常规处理工艺面前，采用适当物理、化学和生物的处理 方法，对水中的污染物进行初级去除，同时可以使常规处理更好地发挥作用， 减轻常规处理和深度处理的负担，发挥水处理工艺整体作用，提高对污染物的 去除效果，改善和提高饮用水水质。主要包括吸附预处理【1 2 , 1 3 】、生物预处理【1 4 1 5 ， 1 6 ，1 7 ，1 8 ，1 9 1 和化学预处理等。 1 2 3 深度处理工艺 深度处理通常是指在常规处理工艺以后，采用适当的处理方法，将常规处 理工艺不能有效去除的污染物或消毒副产物的前体物加以去除，提高和保证饮 用水质，应用较广泛的深度处理技术有：活性炭吸附、臭氧氧化【2 0 1 、臭氧活性 2 第1 章绪论 炭t k 物活性炭【2 1 2 2 2 3 】和膜技术【2 4 ，2 5 ，2 6 ，2 7 ，2 8 ，2 9 】等。 1 3 过滤基本原理 过滤理论的探讨主要涉及两个方面的内容，即是过滤机理与过滤过程。前 者主要是探讨滤料截留杂质的作用原理，后者则侧重于研究过滤过程中滤后水 质和过滤阻抗随时间的变化规律。下面就从上述两个方面简述过滤理论及其研 究状况。 1 3 1 过滤机理 滤料去除水中悬浮颗粒的作用机理十分复杂。目前，一般认为过滤主要是 两种作用的结果，即迁移作用和粘附作用。前者使悬浮颗粒脱离水流流线向滤 料表面靠近；后者使悬浮颗粒粘附于滤料的表面。 在过滤过程中，滤层孔隙中的水流一般属层流状态。被水流挟带的颗粒将 随着水流流线运动。它之所以会脱离流线而与滤料表面接近，主要是由于某些 物理一力学因素的作用引起的。这些物理因素包括拦截、沉淀、惯性、扩散和流 体动力作用等【3 0 , 3 1 , 3 2 】。 现代过滤机理认为，过滤是一个胶体物理一化学作用与水动力学作用的共同 过程。事实上，它是一项极为复杂的工艺，有许多影响的变量【3 3 】。故过滤机理 亦是一个包含有许多影响因素的复杂过程的概括【3 钔。 1 3 2 过滤过程 原水过滤时，其中的浊质由于上述各种作用被截留在滤层中，从而得到澄 清。同时，在滤层中，则因截留了大量杂质，增加了水头损失，导致了过滤阻 抗的变化，这就是过滤过程。过滤理论的数学表示式主要有滤层去浊方程式和 滤层水头损失公式。 1 ) 滤层去浊方程式 1 9 3 7 年，日本学者岩畸( 1 w a s a k i ) 3 5 】在对过滤过程进行长期研究的基础 上，首先提出了滤层的去浊方程式： 3 第1 章绪论 一o c ：一a 无c ( 1 1 ) 一= 一i li ij a 接着他又根据平衡原理，导出了过滤的连续方程和兄的表达式： v o _ y _ c + 箜：0( 1 2 ) a l研 旯= 气+ b 6 ( 1 3 ) 式中：c 悬浮物的浓度，c = c ( l ，f ) ( 单位m g c m 3 或无因次单位p p m ) ； 三滤层厚度( c m ) ： 名过滤系数( 1 c m ) ； 厶清洁滤料的过滤系数； y 滤速； f 过滤时间( s ) ； b 常数，为滤料粒径d 、滤速v 和微粒的函数； 万比沉积量。 2 ) 滤层水头损失公式 滤层尚未截留悬浮物的过滤阻力，称为清洁滤层的过滤阻力，也称起始水 头损失。在通常所采用的滤速范围内，清洁滤层中的水流属层流状态，水头损 失与滤速一次方成正比。许多专家提出了不同形式的水头损失计算公式，而几 乎所有研究过滤阻力的成果都是以卡曼一康尼采( c a r m a n k o z o n y ) 公式为出发 点而得到的。 实际滤层是非均匀滤料，计算非均匀滤料层水头损失，可按筛分曲线分成 若干层，取相邻两筛子的筛孔孔径的平均值作为各层的计算粒径，则各层水头 损失之和即为整个滤层总水头损失。设粒径为d ，的滤料重量占全部滤料重量之 比为p ，则清洁滤层总水头损失为： ”驴啪考学守2 1 0 v x 喜c 4 ， 式中符号意义同前。 总之，以岩崎的过滤方程为基本理论研究建立的一系列针对整个过滤过程 的数学模型，较成功地预测了因多变量的变化引起的过滤特性的变化，因而对 设计和操作具有一定的实用价值。但受多种因素影响的过滤过程及其本身的复 杂性决定了要建立一个适用于任何操作条件下的过滤过程并包括各种理论常数 4 第1 章绪论 的精确的数学模式事实上是不可能的。 1 4 纤维束过滤技术在国内外的应用现状 目前我国应用的过滤技术种类较多，市场上主要的过滤技术有传统的砂滤、 超滤膜过滤技术、机械过滤技术【3 6 ，3 7 1 、以及纤维束和纤维球过滤等。 高效纤维束过滤器采用一种新型的软填料丙纶纤维束作为滤元，其滤 料单丝直径可达几十个um 甚至几个l ln l ( 一般选用5 0l lm ) 。它具有巨大的比表 面积而且孔隙率大、过滤阻力较小，解决了粒状滤料的过滤精度受滤料粒径限 制的问题。微小的滤料直径极大的增强了滤料表面自由能，增加了水中杂质颗 粒与滤料的接触机会和滤料的吸附能力，从而提高了过滤效率和截污容量。清 洗时纤维束滤料在其密度调节装置的作用下可以完全放松，在水气同时擦洗的 情况下恢复其过滤性能，因而过滤性能不随时间衰减。纤维束由纤维丝制成， 不掉毛且几乎不磨损，工业生产应用中滤料寿命达1 0 年以上。高效纤维过滤技 术目前主要采用纤维束过滤器的形式，现在采用纤维束滤池的形式在一些自来 水厂已有应用。 高效纤维束过滤器的运行原理：设备运行时，通过纤维密度调节装置和滤 层阻力向滤层加压，使滤层孔隙度沿水流动方向逐渐缩小，密度逐渐增大，相 应滤层孔隙直径逐渐减小，实现了理想的深层过滤。当滤层被污染需清洗再生 时，纤维密度调节装置将滤层放松，使滤料恢复自由状态，即可用水方便进行 清洗。通过气一水混合擦洗工艺，可有效恢复滤元的过滤性能。 因此，纤维束滤料有效解决了传统颗粒滤料所存在的过滤速度低、过滤精 度差、截污容量小、滤料容易板结、自耗水量大、滤料寿命短等各种问题。 与传统粒状滤料相比，纤维束滤料性能上有特殊优势( 见表1 1 ) 。 表1 1 纤维束、石英砂滤料参数 t a b l e2 1p a r a m e t e r so ff i b e rb u n d l ea n ds i l i c as a n dm e d i a 荔塑 纤维束石英砂 直径( um ) 2 05 08 5 0 1 2 0 0 孔隙尺寸( um ) 3 2 5 9 18 1 1 4 8 31 3 6 比表面积( m 2 m a ) 2 0 0 0 0 2 0 0 0 0 08 0 0 0 9 0 0 04 9 2 8 5 第1 章绪论 滤料截污容量( k g m 3 ) 5 1 02 3 滤料孔隙率( ) 7 0 - - 9 04 0 高效纤维束过滤器具有如下特点： ( 1 ) 过滤速度快( 3 0 m h ) ( 2 ) 过滤效率高( s s 去除率9 0 - - 1 0 0 ) ； ( 3 ) 截污容量大( 5 一l o k g m 3 ) ； ( 4 ) 可调节性强； ( 5 ) 占地面积小( 是砂滤的1 3 ) ： ( 6 ) 自耗水率( 1 一2 ) ； ( 7 ) 工程整体投资剖3 8 】。 高效纤维束过滤器按滤料密度调节方式可分为内置加压室型和活动孔板 式，内置加压室型过滤精度较活动孔板式高些，较适合于离子交换器、活性炭 过滤器及反渗透等的前预处理，防止离子交换过滤器等受到污染，起到保护、 延长使用寿命、增加单元用水量；活动孔板式采用一种巧妙的机构，使过滤方 式更简单、方便、节能，较适合于循环水旁滤系统、污水中水回用等场合。高 效纤维束过滤器在我国工业生产中已普遍应用，经过十几年的发展，高效纤维 束过滤器无论在性能和内部结构上都有所改进和提高，高效纤维束过滤器以其 优异的性能势必将取代传统石英砂过滤器。 纤维束过滤技术作为一种新型过滤技术，目前已有二十多年的历史。在国 外的应用较少。初期主要应用于电力、石油、冶金、化工等工业水领域，随着 纤维束过滤技术的改进和革新以及进一步的推广，其已在自来水厂中得到应用。 给水厂典型工程为山东泰安三合自来水厂扩建工程的应用及吉林省桦甸市二水 厂滤池改造工程。泰安市三合水厂二期扩建工程规模5 万m 3 d ，于2 0 0 1 年6 月 开始动工，2 0 0 2 年8 月投产。三合水厂水源取自距水厂1 8 k m 的黄前水库，库 容8 2 4 0 m 3 ，水库上游基本无污染源，清彻透明水质良好，属于国家地表水i 类水 体，有一定的含藻量。水质特点同北方水库水，旱季时低浊，雨季时浊度较高， 平均浊度较低，浊度小于i o n t u 占全年大部分时间。扩建工程中充分利用三合 水厂已有空地实施扩建工程，使其供水规模达到1 0 万m 3 d 。针对三合水厂扩建 用地紧张的情况，采用了占地面积小又保证出水水质的高效纤维束滤池。在原 滤池与综合楼之间空地建滤池l 座。滤池设计滤速2 2 m h ，滤池采用纤维束滤 6 第1 章绪论 料，长柄滤头配水配气。二期扩建工程过滤工艺采用的高效束滤池出水浊度平 均为0 5 n t u 。同时高效纤维滤池对原水中有机物、铁、锰、c o d 阶色度都有良 好的去除作用【3 9 l 。桦甸市二水厂普通快滤池改为纤维束滤池，以扩大制水能力。 桦甸市地处吉林东南高寒山区，年平均气温3 9 ，最低气温- 4 5 。冬季水温 0 - - 2 ，水库原水浊度7 - 9 n t u ，低温低浊期达5 个月之久。原水经澄清池自 然沉淀后，滤前浊度5 一- - 7 n t u ，匀粒滤池去浊率3 6 5 3 ，不加絮凝剂滤后浊 度难以达到3 n t u 以下。纤维滤池去浊率6 8 - - 7 8 ，不加絮凝剂滤后浊度可 达3 n t u 以下。气水冲纤维束滤池对东北低温低浊水的处理，不失为一种有效、 经济、可行的方法【4 0 1 。 1 5 关于本课题的来源 石化水厂是该石化地区最重要的生活给水厂，采用传统的澄清池、普通快 滤池过滤工艺。近年来，随着水厂紫石泾水源遭到污染，水质恶化，成为微污 染原水。如果不采取有效措施改善水厂工艺，出水水质将不仅不能达到国家颁 布的水质标准，也将对石化地区人民的身体健康造成损害，不利于上海石化的 发展。为此，围绕优化制水工艺，改进出厂水水质这一目标，进行改进生产工 艺的研究。针对水厂原有工艺存在的问题以及目前的技术现状，进行关键技术 的研究开发。本课题为纤维束过滤代替水厂传统过滤工艺一普通快滤池寻找工 程应用经验，采用纤维束过滤技术对原水水质进行研究，因此并不将耗氧量和 氨氮的去除作为重点，耗氧量和氨氮的去除在另外的新型药剂试验中作为考察 的内容。本课题属于石化水厂“制水工艺的改进与生产优化的研究 科研项目 的一部分。 7 第2 章研究内容及分析方法 第2 章研究内容及分析方法 2 1 石化生活水厂工艺概况 2 1 1 紫石泾原水水质 石化生活水厂水源为黄浦江支流，现已建成张泾河和紫石泾两个取水车间， 张泾河由于离杭州湾近，受海水潮汐及附近盐碱土壤的影响，水质较差且发现 对一些设备有腐蚀性，因此近年来，大部分原水取自紫石泾，下面是对紫石泾 水源水质的分析。 2 1 1 1 浊度 紫石泾水源原水浊度较低。1 9 9 8 2 0 0 2 年原水平均逐月变化情况如表1 1 所 示。 表2 11 9 9 8 2 0 0 2 年水源水平均浊度逐月变化表( 单位：n t u ) t a b l e2 1v a r i a t i o nd i a g r a mo fs o u r c ew a t e rm e a nt u r b i d i t yf r o m19 9 8t o2 0 0 2 年份 1 9 9 8 年1 9 9 9 年2 0 0 0 年2 0 0 1 年2 0 0 2 年月平均值 一月 5 47 06 43 29 46 2 8 二月 7 34 66 53 26 05 5 2 三月 5 73 7 4 0 3 63 54 1 四月 3 02 93 33 03 43 1 2 五月 2 12 93 51 83 7 2 8 六月1 32 7 1 0 1 53 72 0 4 七月 3 53 0 1 2 2 02 52 4 4 八月 3 23 92 41 42 62 7 九月 2 63 82 42 36 1 3 4 4 十月 3 13 22 84 6 6 94 1 2 十一月3 43 92 34 75 53 9 6 第2 章研究内容及分析方法 十二月 5 27 62 7 7 4 6 6 5 9 年平均值 3 8 24 13 2 13 2 24 9 9 由表1 1 可看出，原水的浑浊度逐年无明显变化规律，逐月平均值变化在2 0 - - 6 3 n t u 之间，低浊度发生在4 一- 1 1 月份，1 2 3 月份浊度较高，6 月最低，1 月最高。 并且，表1 2 所示的原水1 9 9 8 一- 2 0 0 1 年最高浊度数据可看出，近几年来最高日浊度 也只达至u 2 0 8 n t u ，这表明取自黄浦江支流的紫泾河水源的浊度指标相对不太高， 大大减轻了水厂内各处理构筑物的运行负荷。 表2 21 9 9 8 2 0 0 1 年原水最高浊度 t a b l e 2 2t h eh i g h e s tt u r b i d i t yo f s o u r c ew a t e rf r o m1 9 9 8t o2 0 0 1 出现的日期 1 9 9 8 3 31 9 9 9 1 2 2 72 0 0 0 3 22 0 0 1 1 2 2 7 最高浊度值( n t u ) 1 5 02 0 81 1 51 5 4 2 1 1 2 色度 由表1 3 可以看出，色度逐年有增高趋势，19 9 8 年年平均色度3 0 7 5 c u ，至= j 2 0 0 1 年年平均色度已增至3 4 4 2 c u ，2 0 0 2 年上半年统计数字表明，平均值达多j 3 8 c u ， 色度有所增加。 表2 31 9 9 8 - - - 2 0 0 2 年原水平均色度逐月变化表( 单位：c u ) t a b l e 2 3v a r i a t i o nd i a g r a mo fs o u r c ew a t e rm e a nt u r b i d i t yp e rm o n t hf r o m19 9 8t o2 0 0 2 年份 1 9 9 8 年1 9 9 9 年 2 0 0 0 年2 0 0 1 年 2 0 0 2 年月平均值 一月 2 72 42 52 62 92 8 二月 2 6 2 72 92 83 02 8 8 三月 2 62 8 2 63 13 33 5 2 四月 3 33 6 3 1 3 6 4 0 3 8 五月 3 43 73 63 5 4 84 1 六月 3 34 14 1 4 24 8 4 1 8 七月 4 13 84 04 8 4 2 3 4 6 八月 3 13 33 13 84 03 2 2 九月 3 13 13 03 33 63 0 4 十月 3 02 63 23 33 12 9 4 十一月 3 12 52 93 23 02 7 8 十二月 2 62 82 63 12 83 2 8 9 2 1 1 3 耗氧量 由表2 _ 4 所示，耗氧量在5 1 2m g l 之间变动，夏秋季节较高，春冬两季较低。 最高耗氧量为1 5 7 0m g l 。 表2 4 原水平均耗氧量( c o ) 逐月变化情况表( 单位：m g l ) t a b l e2 4v a r i a t i o nd i a g r a mo fs o u r c ew a t e rm e a nc o d m np e rm o n t h 年份 1 9 9 8 年 1 9 9 9 年 2 0 0 0 年 2 0 0 1 年2 0 0 2 年月平均值 一月 6 3 77 4 57 3 76 5 77 5 4 7 0 6 二月 5 7 77 6 18 0 47 3 57 4 7 2 3 三月 6 3 67 7 47 0 67 77 0 6 7 1 8 四月 7 1 67 7 78 2 67 3 87 5 8 7 6 3 五月 7 5 38 1 58 5 97 5 58 0 7 7 9 8 六月 8 5 79 2 97 7 18 1 71 1 5 2 9 0 5 七月 9 2 38 9 38 6 91 1 6 410 4 8 9 7 9 八月 8 6 28 6 87 59 4 89 0 6 8 6 7 九月 8 3 36 6 976 9 78 8 4 7 5 7 十月 7 6 26 3 47 27 1 18 7 5 7 4 0 十一月 6 9 67 0 27 3 16 9 97 6 2 7 1 8 十二月 7 3 27 9 96 53 7 1 67 3 6 7 2 7 年平均值 7 4 8 77 8 07 6 07 8 48 4 4 2 1 1 4 氨氮 由表1 - 5 所示，氨氮月平均值有逐年增高趋势，6 8 月份最高，特别是7 月份。 这主要是由于生活粪便污染和水葫芦等污染所造成，河道来不及自净，地面水 呈进一步恶化趋势。氨氮指标只能达到地表水环境质量标准、v 级标准。 表2 5 原水氨氮逐月变化情况表( 单位：m g l ) t a b l e 2 5v a r i a t i o nd i a g r a mo fs o u r c ew a t e rn h 3 - n p e rm o n t h 年份 1 9 9 8 年 1 9 9 9 年2 0 0 0 年2 0 0 1 年 2 0 0 2 年月平均值 一月 0 7 61 3 11 7 2 0 91 8 7 1 3 1 二月 0 5 71 21 6 3 0 9 51 5 6 1 1 8 l o 第2 章研究内容及分析方法 三月 o 5 51 3 3 1 1 2o 91 3 3 1 0 4 四月 0 5 8 0 8 4o 80 8 3 1 2 5 0 8 6 五月 o 6 5o 7 1o 7 61 1 2 1 3 2 0 9 1 六月 0 8 71 1 20 9 7 1 3 12 1 5 1 2 8 七月 1 8 12 5 71 5 9 2 1 93 9 4 2 4 2 八月 0 4 1 1 1o 5 30 9 42 13 1 0 2 九月 0 7 9 o 5 80 3 8o 5 7o 8 4 o 6 3 十月 o 7 80 4 20 4 7o 5 50 5 6 0 5 6 十一月 o 7 2o 5 10 6 40 7 1o 6 6 0 6 5 十二月 o 9 81 。0 10 9 4o 9 50 7 6 o 9 3 年平均值 0 7 91 0 6o 9 6o 9 91 53 2 1 1 5 水温 水温在每年6 8 月份较高，12 2 月份较低，近几年来最高值为3 1 5 。c ，最低 值为7 8 。c ，水温变化较大，对制水工艺有一定影响。 表2 619 9 8 2 0 0 2 年原水水温逐月变化表( 单位：) t a b l e 2 6v a r i a t i o nd i a g r a mo fs o u r c ew a t e rt e m p e r a t u r ep e rm o n t h 年份1 9 9 8 年 1 9 9 9 年2 0 0 0 年 2 0 0 1 年2 0 0 2 年月平均值 一月 7 8 9 4 8 198 1 8 4 8 二月 9 51 07 99 69 7 9 3 4 三月 1 21 11 2 7131 4 1 2 5 4 四月 1 91 61 7 61 71 8 1 7 5 2 五月 2 32 22 32 32 1 2 2 4 六月 2 52 3 2 6 2 5 2 1 2 4 七月 3 0 2 63 03 12 7 7 2 8 9 4 八月 3 12 93 02 92 7 7 2 9 3 4 九月 2 52 72 62 62 5 6 2 5 9 2 十月 2 22 22 12 12 0 9 2 1 3 8 十一月 1 7 1 5 1 4 1 5 13 7 1 4 9 4 十二月 1 18 81 19 29 9 9 9 8 年平均值 1 9 3 61 8 2 71 8 9 41 8 9 91 8 1 1 原水浊度近几年来变化不大，但色度、耗氧量、氨氮均有所增加，因此总体 第2 章研究内容及分析方法 上说，原水水质有所恶化，但基本上属于地表水环境质量标准i 、级水体。 2 1 2 石化生活水厂工艺 石化水厂是上海石油化工总厂的重要公用配套单位，于7 2 年6 月开始筹建至 今已3 0 余年，随着石油化工工业的迅速发展，总厂已成为现代化工化纤联合企业 为主体的新型卫星城市，而水厂相应经历了三个阶段的扩建( 即一、二、三期建 设) ，成为担负着总厂所属各分厂，生活区和近邻乡镇企业给水服务的大型水处 理厂。 厂区净水车间分为：工业水、生活水、低硅水三个制水车间，实施分质、分管 供水，设计总制水能力8 4 万吨日。其中工业水系统5 5 万吨日，低硅水系统1 6 万 吨，日，生活水系统1 3 万吨日。 其中生活饮用水由两部分生产，一是低硅车间的生活水部分，产量8 万吨日， 工艺流程为： 原 氯碱铝氯氯 每座澄清池设计制水能力为2 万吨，日，分离区上升流速1 m i n i s ，总停留时间 8 5 m i n ，池子内径1 9 2 m ，总高6 3 m ，流入快滤池。8 座快滤池。快滤池采用气一水 反冲洗，平均滤速8 m h ，水冲强度8u m 2 s ，气冲强度1 5u m 2 s ，反冲洗周期1 8