城市给水处理主要问题及水厂工艺设计

城市给水处理工艺设计,张炯北京市市政工程设计研究总院2012年3月,城市给水处理面临主要问题,城市给水处理主要技术,1,2,案例分析,3,目录,1城市给水处理面临主要问题,各主要河流和湖泊流域水质不断恶化有机物、重金属、有毒化学物质污染；富营养化严重。水源地水质超标环保部2007年根据地表水环境质量标准(GB3838-2002)对全国32个省、直辖市和自治区的4002个水源地水质进行分类统计。受污染地表水源地个数比例约为5%。受污染地下水源地个数比例约为15.6%。突发水污染事件频发松花江硝基苯污染；广东北江镉污染；无锡饮用水危机,1.1水源污染严重，水污染事件频发,1城市给水处理面临主要问题,1.2水质标准提高及公众关注和需求,饮用水水质标准现状及发展趋势,增加了71项；修订了8项；农药、消毒副产物、微生物学指标增加较多。,1城市给水处理面临主要问题,1.2水质标准提高及公众关注和需求,深圳市优质饮用水工程技术规程（SJG16-2007）优质饮用水的定义：原水经水厂净化、消毒处理后，通过输配水管网供给用户，符合深圳市生活饮用水水质目标要求，达到欧、美等发达国家的水质标准，可以直接饮用的自来水。,深圳市生活饮用水水质标准与国标对比,1城市给水处理面临主要问题,1.2水质标准提高及公众关注和需求,随着社会、经济的发展，人们对于饮用水水质的关注和需求日益增多。根据北京市自来水公司的统计，用户投诉中大于90%的投诉针对嗅味，包括：土腥味、氯味、装修材料的异味等。综合市民对于自来水水质投诉的各种问题表明，普通市民对于饮用水水质的关注主要反映在感官指标，包括：龙头出水浊度颜色异嗅口感结垢生物安全性,1城市给水处理面临主要问题,常规处理工艺仍为主流工艺，约占92%无法有效去除水源污染带来的有机物、氨氮、藻类等指标超标的问题。无法有效应对突发水源污染带来的各类特性污染问题。在当前水源条件下无法满足新的水质标准要求。无法保障管网输配的水质稳定性问题。新技术、新工艺的问题O3-BAC：溴酸盐问题、微生物泄露问题等。水厂升级改造，引进的一些国外专利技术，目前主要存在管理、运行等问题，并且如何与原有系统更好的协调运行也是目前关注的焦点之一。,1.3水厂处理工艺主要问题,城市给水处理面临主要问题,城市给水处理主要技术,1,2,案例分析,3,目录,2城市给水处理主要技术,预处理技术强化常规处理技术深度处理技术安全消毒技术管网稳定性控制技术应急处理技术,2城市给水处理主要技术,预处理技术,2城市给水处理主要技术,强化常规处理技术,2城市给水处理主要技术,深度处理技术臭氧-活性炭、超滤,近10年，深度处理工艺建设规模总计达640万吨/日以上，占新增供水量13。,2城市给水处理主要技术,安全消毒技术,2城市给水处理主要技术,管网稳定性控制技术,图2-1实际管网管垢分层示意图,给水管网管垢分为3层，即表面沉积层、致密壳层和内部疏松层。当管垢表面致密壳层被破坏，管垢内层松散结构的二价铁和三价铁就会大量进入水流主体。其中二价铁在主体水流中被余氯和溶解氧氧化成三价铁，形成不溶于水的氢氧化铁胶体颗粒，再凝聚长大成为铁锈悬浮颗粒，增加了水的浊度和色度，即产生“黄水”问题。,管垢特性初步分析,2城市给水处理主要技术,硫酸盐对于铁释放的影响主要表现在：硫酸根离子能够与管垢表面的FeOOH发生反应，生成(FeO)2SO4增加溶解性，同时较高的电导率加快反应速率，从而增加铁释放速率。有研究表明，硫酸盐促进管垢钝化层破坏溶解，破坏管网铁稳定性。2FeOOH+SO42-(FeO)2SO4+2OH-(FeO)2SO4+2H2O2Fe3+SO42-+4OH-对于以硫酸根、氯离子等中性离子的侵蚀为基础的铁稳定性判别指数主要是拉森指数（LarsonRatio）。Larson指数的计算公式如下式：当拉森指数大于1时，水具有严重腐蚀性。,硫酸根对管垢铁释放的影响,2城市给水处理主要技术,城市给水处理面临主要问题,城市给水处理主要技术,1,2,案例分析,3,目录,3案例分析：北京市第九水厂,总设计规模150万m3/d，分三期建设，分别于1988、1995、2000年运行，每期50万m3/d。为了适应水源水质变化，解决处理工艺和设施等问题，在2004年至2010年，进行了一系列的改造工程。,3案例分析：北京市第九水厂,3案例分析：北京市第九水厂,北京市主要水源系统示意,北京九厂,3案例分析：北京市第九水厂,改造一：二期改为ACTIFLO,3案例分析：北京市第九水厂,采用微砂回流，絮凝时间可以缩短至8min，上升流速可以提高到4060m/h（1117mm/s），缩小了沉淀池的面积，有微砂作为缓冲，对水量和水质的适应性较好。微砂的粒径通常采用0.080.5mm，每m3水消耗微砂最大约为3g。,ACTIFLO,3案例分析：北京市第九水厂,改造二：密云水库取水增加PAC,PACdosing,3案例分析：北京市第九水厂,改造三：关西庄泵站,由于原水水质不确定增加预氧化,ozonegenerator,KMnO4dosing,规模:1,500,000m3/d;预臭氧:1mg/L;KMnO4:0.52.5mg/L,3案例分析：北京市第九水厂,改造四：回流水处理,技术先进、短流程、占地小、处理效果好,3案例分析：北京市第九水厂,原水混合井高效澄清池砂滤池主臭氧接触池炭滤清水池配水泵房管网,北京第三水厂改扩建,3案例分析：北京市第三水厂,3案例分析：北京市第三水厂,特殊的絮凝反应器设计，兼具物理和化学反应。在中心区域的轴流叶轮，使絮凝区产生的流量约10倍于处理流量，絮凝时间约810min，沉淀区至絮凝区采用可控的外部泥渣回流应用有机高分子絮凝剂：通过投加聚合物来提高矾花密度。,高密度沉淀池,3案例分析：北京市第三水厂,3案例分析：北京市第三水厂,预臭氧水射器进水增加网罩,高密池排泥系统增加切换阀,炭池V型槽增加档板,污泥卸泥车间增加外廊（冬季防冻）,田村山水厂改扩建,1985年建设，原规模17万m3/d，北京市提供生活饮用水的第一座深度处理地表水厂，建成之初为亚洲最先进的水厂之一。,原水混合井机械搅拌澄清池虹吸滤池臭氧接触池活性炭池清水池配水泵房管网,燕化田村水厂（工业用水水厂）1976年建设，总规模34万m3/d。,原水配水井隔板反应池板沉淀池虹吸滤池清水池配水泵房,3案例分析：北京市田村山水厂,改造前水源：密怀水库、张坊应急水源改造后水源：密怀水库、张坊应急水源、河北四库、丹江口水库,改扩建工程总规模34万m3/d，其中新建综合池规模17万m3/d。改扩建工程利用燕化水厂50%产水能力（17万m3/d），取用燕化水厂出水做为田村山水厂改扩建工程的水源。,燕化出水输水管道混合井砂滤池臭氧接触池炭滤池清水池配水泵房,田村山水厂改扩建,3案例分析：北京市田村山水厂,3案例分析：北京市田村山水厂,深圳笔架山水厂改扩建,原水混合井水力絮凝池V型滤池臭氧接触池活性炭池清水池配水泵房管网,3案例分析：深圳笔架山水厂,1988年建设，原规模12万m3/d，采用微絮凝直接过滤处理工艺。1992年扩建，增加了混合、絮凝、沉淀工艺，提高了原滤池滤速。1993年为缓解深圳市中部供水紧张的矛盾，实施应急扩建工程，新建V型滤池。1997年将原有混合絮凝沉淀池改造成为机械混合、侧向流波形斜板沉淀池，微絮凝池停用，使供水能力挖潜到32万m3/d。,3案例分析：深圳笔架山水厂,小格网反应池,3案例分析：深圳笔架山水厂,平流沉淀池,3案例分析：深圳笔架山水厂,炭滤池,3案例分析：深圳笔架山水厂,滤池设备间,3案例分析：深圳笔架山水厂,污泥处理系统,工艺路线,排泥池,脱水机房,浓缩池,污泥提升泵房,外运填埋,排泥水,3案例分析：深圳笔架山水厂,均衡池（浮动槽）2座单池平面尺寸WB=18m18m，有效水深4m中心幅流式进泥固体负荷为1kg/m2h,污泥处理系统,浮动槽,3案例分析：深圳笔架山水厂,浓缩池,中心幅流式重力浓缩池2座单池平面尺寸WB=18m18m，池边有效水深4m固体负荷为1kg/m2