改善水质的目标和措施

#持在设计的厚度；要注意初滤水水质，一般根据初滤水最高浊度允许值确定反冲洗废水结束时的浊度，一般小于20NTU，或小于10NTU；运行时要避免滤层产生负水压，避免滤速变动过快；当水量低于设计流量时尽量降低运行滤速有利于提高去除率。如沉淀池，积泥少有利于提高沉淀效果，要综合考虑沉淀效果及排泥用水量等因素，使积泥维持合适高度；如果净水量有一定减少，静态混和器和各种隔板絮凝池的效果将有所降低而沉淀池效果却提高，要比较仃用部份混凝沉淀池的合理性。在日常运行中更关键的是合理加注混凝剂，判别加注是否合理的标准是沉淀水浊度能稳定在目标幅度要求的程度。滤池反冲水重复利用的水厂要注意反冲水的水质。利用反冲水往往把滤池所截留的污染物又回到原水中去，浓缩了原水中某些污染物的浓度。上述密尔沃基市隐性孢子虫水质事故，直接触发原因是出厂水浊度提高，但内在的原因是利用反冲水后进水中的隐性孢子虫的数量较原水有很大提高。要权衡对水质影响及节约水源的利弊，因地制宜加以合理利用。3、合理选用混凝剂、消毒剂，助凝剂和助滤剂合理选用混凝剂是提高净水效果的重要方面之一，这方面大家比较熟悉这里不再重复。为降低氯的副产物或加强消毒，对氯胺或二氧化氯消毒大家比较关心。氯胺消毒的主要好处是产生的副产物比自由氯少；管网中余氯不易消失，容易做到保持管网要求的余氯值。但氯胺消毒也有缺点，德国Benrhardt教授归纳为：消毒能力很差；当存在其他氧化物时氯胺将在管网中氧化为亚硝酸盐；二氯胺及三氯胺会使水产生不良溴味；一氯胺是可疑致突变物质；对进行透析的病人会引起不良反应。因此德国水质标准不允许使用氯胺。另外1985年（Ohya等）发现用氯胺消毒水，因带氨离子的氯与有机物反应产生氯化氰副产物。因评价该化合物的资料不足，影响副产物产生的因素也知之甚少，故美国环保局要求供水人口10万人以上用氯胺消毒的水厂每季度在管网进口及最远处检验氯化氰，以便积累资料再行决策。二氧化氯的主要优点是：消毒能力强于氯；基本上不产生氯消毒的副产物。但它的主要缺点是：二氧化氯及其副产物也有毒性；二氧化氯在管网中比氯更容易消失，造成无剩余消毒剂现象。二氧化氯的毒性主要表现为分泌甲状腺素降低；当饮食中脂肪和钙的含量较高时将提高血浆胆固醇含量和血小板数量从而增加心血管病患病率。亚氯酸盐的毒性主要表现为影响血液中的红细胞使正铁血红肮增加。因二氯化氯消失较快，世界卫生组织认为从毒性角度可不设准则值，设亚氯酸盐指标值已能保证毒性要求。从感官性要求，二氧化氯要小于0.4mg/l；亚氯酸盐的指标值为0.2mg/l。美国《消毒剂和消毒副产品规则》(D/DBPR)规定亚氯酸盐的月平均最大允许值为小于lmg/l,二氧化氯日平均小于0.8mg/l,但二氯化氯的最大允许目标值为0.3mg/l，亚氯酸盐为0.08mg/l。选用什么消毒剂好,应该是在保证消毒充分,消毒剂及消毒副产物浓度符合水质要求以及保持必要的剩余消毒剂量的前提下,比较其他利弊得失,择优选定。?美国是对氯消毒副产物要求很严格的国家，根据美国自来水协会1990〜1991年数据库的资料，据1256个供水企业,服务人口为2.09亿人的统计,所使用的消毒剂如按水厂数比例统计,64％用氯，12％用氯胺，0％用臭氧，6％用二氧化氯，18％用高锰酸钾。如按服务人口统计，46％用氯，25％用氯胺，2％用臭氧，6％用二氧化氯，21％用高锰酸钾。使用助滤剂特别是聚合物将明显改变过滤性能。通常在一定的原水、滤料结构和混凝剂加注条件下，滤池的出水浊度大致和进水浊度成正比，而与滤速的a次方成反比。但加注聚合物后出水浊度和进水浊度、滤速基本上没有关系，较高的进水浊度和较高的滤速(15〜30m/时)也能使出水浊度达到0.1或0.2NTU,当然滤层的含泥能力会制约允许的进水浊度和滤速。以一般混凝剂作为助滤剂也能改变过滤性能，但改变的程度低于聚合物。是否使用助滤剂是常规净水运行中值得比较选择的。使用助凝剂是提高混凝沉淀和过滤性能的一个重要措施，尤其是低温低浊等难以处理的水。助凝剂日本主要限于水玻璃，美国则较多使用聚合物。我国在使用有机及无机助凝剂方面积累了相当经验，对沉淀水浊度难以控制的水，值得比较使用助凝剂的合理性。需要注意的是使用助凝剂后对过滤性能也含有一定改变。四、必要的合理的技术改造是充分发挥常规处理效果的重要保证。常规处理通常包括混和，絮凝，沉淀，过滤和消毒等几个工艺过程。就降低浊度等物质而言，混和是成功的关键，絮凝是提高沉淀效果的重点，沉淀是保证滤前水质的条件，滤池是达到目标浊度要求的保证。1、快速而均匀地混和是成功的关键在加注量较低的情况下，如无有效的快速混和，滤后水浊度不会低于0.2NTU,除非再以聚合物作助凝剂或助滤剂。相反，有效的快速混和即使直接过滤也可使滤后水浊度小于0.1NTU。要达到快速而均匀地混和，关键是采用合理的参数和混和型式。美国的基本经验的以及多数的实践，比较合适的参数是速度梯度G=500—2000秒一1,停留时间T=1〜3秒。比较合适的混和方式是：•当加压泵距絮凝池较近时，利用水泵混和是一种效果较好的因地制宜方式。•机械混和。为减少短路机械混和宜二级，二级机械混和效果较好，但较易损坏，维护工作量大。•管道混和器。设计较好的混和器在设计流量时效果较好，流量降低时影响混和效果。•水泵扩散式混和系统如附图1。不少美国文献推荐这种混合方式。美国Kawamura教授提供的资料，这种混和方式的投资比机械省50％，水厂运行证明混凝剂省25％〜35％。如水厂混和条件不够理想，改善混和条件将是化钱很少，效益很大的改造措施。2、絮凝要完善沉淀池出水浊度决定于绒体粒径，比重和沉淀池沉淀条件。要使绒体更有效地沉淀，绒体要凝结得大而均匀。从微小的悬浮颗粒到多大的粒径的绒体决定于GTC。G为速度梯度（秒一1）,T为停留时间（秒），C为原水浊度（NTU）。GTC值可在1〜10间选择。这里可见当原水浊度较高时可选择较低的GT值，反之要选择较高GT值。G的最大值有一定制约，随着绒体在絮凝池中逐步增大，绒体能承受剪力（UG）值逐步降低。所以絮凝池设计成G值逐步降低的方式是合理的。确定合适的GT组合，较理想的办法是做搅拌试验。是先用六联搅拌机求得原水的合适混凝剂加注量。然后用六联搅拌机，以同样的混和条件和混凝剂加注率，试验不同絮凝条件，测其同样沉淀时间后的浊度。如先用G=100秒一1,t=0、1、2、3、4、5分；再G=80,t=0、2、4、6、8、12；再G=60,t=0、4、8、12、16、20、24；再G=40,t=0、5、10、15、20、25；再6=20,t=0、5、10、15、20、30、50分。可测得浊度回线为附图2。合适的组合是G1T1、G2(T2—T3)；G3(T4—T5)；G4(T6—T7)；G5(T8—T9)。如果进行上述试验有困难,也可借鉴类似水源的成功经验。在考虑絮凝时要强调完整,不必强调减少絮凝时间。如絮凝设备不完善要靠增加混凝剂或增加沉淀时间来补偿,在极大多数情况是不经济的,考虑絮凝时间时宜留有一定余地。・絮凝设备的形式絮凝设备基本上可分为二大类：机械式和隔板式。机械式的优点为：水量降低时,絮凝效果不降低并稍有提高；根据温度等条件变化G值可调节。但主要缺点是：短流相对较大,设备较易损坏,维修量大。隔板式有多种型式如水平往复式,垂直往复式,水平回转式,网格式,水平或垂直折板式。隔板式的主要优点是设备相对简单,短流相对少。主要缺点是随着流量降低,絮凝效果相对有所降低；多数型式G值在絮凝过程中分布相对不均匀。在城市地面水供水厂通常夏季供水多，冬季供水少；夏季水温高可用较高G值，冬天水温低宜用较低G值，一定程度上可以抵销。？选择隔板的形式主要宜考虑絮凝过程中G值分布均匀程度。如水平往复式隔板絮凝池在转变处G值较大，在直槽部分G值较小。为了不打碎绒体，形成一定绒体时最大G值受转弯处控制，因此直槽部分絮凝效果较差。为了降低直槽部份距离，日本倾向于上下式，但也带来其他矛盾。回转式可以减少转弯和直槽部份的G值差距，从而提高总体絮凝效果。折板式G值分布相对均匀，同样时间的絮凝效果更好。在水量允许的条件下,水平折板比上下折板在设备和管理上更方便些。美国和日本过去较多使用机械式絮凝池。但在近15年内东京、大阪的多数水厂及美国部份中型水厂均采用隔板式絮凝池。检查现有絮凝池效果的较好办法是以生产池同样的水样和混凝剂加注量的搅拌试验与生产池进行比较。在搅拌机上，先以G=500〜1000秒一1快速搅拌1〜2秒，再以上述方法求得的理想GT组合进行絮凝，然后在烧杯中停留一定时间取样分析浊度。另外在生产絮凝池结束处用烧杯在不打碎绒体条件下取样，放在池壁走道上沉淀同样的时间，取样测定其浊度。二者的浊度差别，大致就是改造可能获得的效益。3、过滤效果决定于滤料结构，能否经常维持这个效果决定于合理冲洗。在一定的原水水质，混凝剂加注条件和滤速条件，过滤效果决定于滤层。滤层越细，越深，越均匀，过滤效果越好；滤层越粗，越深，越均匀则含泥能力越大，即允许的过滤周期，滤速或进水浊度可以更高。1970年后美国普遍使用双层滤料，0.5m煤(Es=1.0mm,Uc=1.5)，0.25m砂(Es=0.5mm,Uc=1.5)。这里Es为有效值径；Ue为均匀系数。1980年后深层(1.8m)粗粒(Es=1.3mm,Uc=1.5)煤，下面0.3m砂(Es=0.75mm)(或者没有)的滤层盛行起来。近年来国内较多使用粗粒(d=0.95mm)深层(L=1.2m)砂滤层。粗粒深层滤料即使较高的滤速(15〜20m/时)，出水浊度仍可W0.1NTU。为了保证过滤效果,滤层厚度L与有效直径d之间宜维持一定比例；普通砂滤池和标准双层滤池L/d±1000粗粒深层滤池L/d±1300为使出水浊度达到0.1NTU,双层滤池及粗粒深层滤池如不加聚合物助凝剂时，L/d比需在此基础上增加25%。Kawamura教授总结美国水厂滤池运行经验认为，当滤层厚度V0.9m时，表面冲洗和气水冲是同样有效，表面冲洗不亚于气水冲洗。当〉0.9m时宜用气水冲洗加(或不加)表面冲洗。现有水厂滤池的技术改造受滤层深度甚至冲洗强度的制约，为提高过滤效果，常规滤池翻砂时宜改为均粒滤料，其深度要尽量利用，均匀系数宜尽量小，有效粒径为厚度的1/1000，最好冲洗强度能满足新滤层的需要，否则加表面冲洗。是否较彻底地改造为粗粒深层滤池决定于技术经济比较。五、如常规处理不能满足要求则需探索优化的深度处理工艺如超标的指标是细菌学指标，水厂内部应从加强消毒和降低浊度着手，对外争取环境保护。加强消毒主要是延长接触时间和合理选择消毒剂，不一定要增加新的工艺构筑物。如果是有毒有害物质指标或经过投入和效益分析仍要解决的感官性指标，则要研究优化的深度处理工艺。净水厂的任务是经济合理地把原水和水质目标要求之间的差额污染物处理掉。因各地的原水水质和水质目标要求各不相同，因此深度处理应针对不同矛盾因地制宜选用，不宜简单套用。优化处理工艺就是针对本身特点，寻找总费用最低而且可行的工艺处理方案。1、分析超标污染物的特性我国原水中有相当一部份是有机物含量高，那末首先分析生物可降解的有机物占多少。如氨氮高将产生一系列矛盾，也产生嗅味。世界卫生组织列出＞1.5mg/l,人们难以接受；欧共体标准则要求V0.5mg/l。氨氮属于可降解的。区分是否可降解，可测定总有机碳（TOC）中，溶解性有机碳（DOC）占多少，溶解性有机碳中可降解的（BDOC）和不可降解（NBDOC）名占多少；也可进行物生滤池的模型试验。如果降低可降解有机物能解决矛盾，一般讲用生物预处理方式是经济合理的。生物预处理有几种方式，我们均有了模型试验资料和生产实践经验，尤其深圳水司对其进行了平行比较，可以择优选用。要注意生物预处理在水温降低时，去除效率降低的问题。用生物处理能解决的问题不要用臭氧活性碳方式解决，这是不经济合理的。超标物质是否能够氧化。水厂常用的氧化剂有臭氧、高锰酸钾、过氧化氢等。水中很多种有机物通过上述氧化剂有较高的去除率。判别超标污染物能否氧化，可查阅有关资料，也可进行化验室试验。用氧化方式能解决的，在工艺上尚比较简单，尤其是用高锰酸钾等成品氧化剂。而且有利于间隙性投加。采用氧化方式需要注意氧化后是否产生大量新的有机物，在后续工艺中还要处理这类有机物。用高锰酸钾作氧化剂的要注意其可能还有相当的吸附能力。超标物质是否可用吸附所去除。一般分子量低的很多种有机物用吸附方法有较高去除率。如经常性需要吸附的需用颗粒活性碳，如短时使用的宜用粉末活性碳。超标物质是否可用加强混凝法去除，一般分子量高的有机物，加强混凝法有相当去除效果。美国对总有机碳高的原水，为降低氯的副产物，建议用加强混凝法去除一定比例的总有机碳。根据试验加强混凝法宜把PH调正到5.5〜6.5间，混凝剂加注量将很大。2、从模型试验到生产性验证对超标指标进行上述特性分析后，可能得出一种或几种可能的处理的工艺方案，然后需要进行模型规模的试验或对比试验。如有条件，宜做几个方案的对比试验，以便选出优化方案。生物预处理，氧化、吸附及加强混凝等措施均能以小规模的模型来模拟。模型试验要包括最不利情况和几个典型情况。如进行生物预处理或臭氧活性碳试验，还要包括冬季水温低时的情况，低温时处理