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我國水源水質(zhì)情況 與凈水廠改造的適用工藝清華大學 王占生 劉文君 報告提綱一、我國的水源水質(zhì)情況二、我國自來水廠現(xiàn)有工藝的欠缺三、水廠工藝改造的技術四、當前凈水廠的核心技術應是活性炭吸附五、臭氧-生物炭工藝存在的問題與解決辦法六、臭氧-生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運轉(zhuǎn)費用報告提綱一、我國的水源水質(zhì)情況二、我國自來水廠現(xiàn)有工藝的欠缺三、水廠工藝改造的技術四、當前凈水廠的核心技術應是活性炭吸附五、臭氧-生物炭工藝存在的問題與解決辦法六、臭氧-生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運轉(zhuǎn)費用一、我國的水源水質(zhì)情況 我國第一次污染源普查結(jié)果顯示，2007年我國水污染情況如下： 廢水排放總量2092.81億噸（比2008年公報值 571.7億噸多1500億噸）； 廢水中化學需氧量3028.96萬噸，含農(nóng)業(yè)源1324.09萬噸（比2008年公報值1320.7萬噸多出一倍多）； 氨氮172.91萬噸； 重金屬（鎘、鉻、砷、汞、鉛）0.09萬噸； 總磷42.323萬噸。一、我國的水源水質(zhì)情況一、我國的水源水質(zhì)情況水中臭味的來源自然界中藻類代謝物質(zhì)工業(yè)廢水中的致臭物質(zhì)城市污水中的致臭物質(zhì)水中的氨氮凈水廠投加的氯報告提綱一、我國的水源水質(zhì)情況二、我國自來水廠現(xiàn)有工藝的欠缺三、水廠工藝改造的技術四、當前凈水廠的核心技術應是活性炭吸附五、臭氧-生物炭工藝存在的問題與解決辦法六、臭氧-生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運轉(zhuǎn)費用二、我國自來水廠現(xiàn)有工藝的欠缺 95%以上還是常規(guī)工藝：混凝沉淀-過濾-消毒，不能有效去除溶解性有機物、氨氮、臭味物質(zhì)。水源水CODMn可達5~6mg/L，新標準規(guī)定CODMn應小于3mg/L，常規(guī)處理只能去除30%左右，無法達標。常規(guī)工藝的不足：缺乏去除有機物的氧化與吸附技術。 報告提綱一、我國的水源水質(zhì)情況二、我國自來水廠現(xiàn)有工藝的欠缺三、水廠工藝改造的技術四、當前凈水廠的核心技術應是活性炭吸附五、臭氧-生物炭工藝存在的問題與解決辦法六、臭氧-生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運轉(zhuǎn)費用三、水廠工藝改造的技術 在水源水質(zhì)不斷惡化的條件下，要使自來水達到新的水質(zhì)標準要求，必須將常規(guī)工藝改造成深度處理工藝，主要是增加去除溶解性有機污染、臭味與氨氮的能力。深度處理首先應是強化常規(guī)處理，不用增加構(gòu)筑物，然后就是增設活性炭吸附、生物預處理等構(gòu)筑物。三、水廠工藝改造的技術 1、投加氧化劑 加氯或投加高錳酸鉀、臭氧、過氧化氫、二氧化氯等氧化劑取代氯，使氯的消毒副產(chǎn)物減少，可以改善水的混凝條件，將粘附在膠體表面的有機物氧化，使膠體容易凝聚下沉。三、水廠工藝改造的技術 2、活性炭吸附有機物或臭味偶然超標時，用粉末炭。不能再生，成本高，加10mg/L需0.05元/m3水。采用炭砂濾池解決有機物超標現(xiàn)象（炭易吸附飽和）。有機物較少，但CODMn略高時設置炭吸附池（炭易飽和）。原水有機物含量多，增設臭氧-生物炭技術（可連續(xù)使用3年以上）。三、水廠工藝改造的技術 3、生物預處理（氨氮高時）水中氨氮可在混凝沉淀過程中去除20%左右，在砂濾池中去除30~50%（不預加氯時），在生物炭池中去除30~50%，最后加氯過程還可部分去除。一般情況下，如有臭氧－生物炭技術，當氨氮小于3mg/L時，可不設生物預處理。三、水廠工藝改造的技術 4、膜技術 1）微濾（孔徑約0.1µm）和超濾（孔徑約0.01µm，可截留約10萬分子量）在給水廠可取代砂濾，超濾可去除細菌、病毒等顆粒污染物，但對溶解性小分子有機污染物和臭味物質(zhì)不能去除，可去除CODMn約10%（主要去除1萬以上分子量）。三、水廠工藝改造的技術表1 水源水中不同分子量有機物占總DOC的百分比（%）三、水廠工藝改造的技術從表１可見，河水受污染較多，分子量大于1萬的有機物占26%，湖泊、水庫水則絕大多數(shù)有機物分子量小于1萬。超濾膜截留10萬分子量，去除的有機物量是有限的，大多數(shù)小分子有機物不能去除。三、水廠工藝改造的技術近年來日本由于擴大供水量，用于取代濾池，超濾的應用發(fā)展較快。我國海南立昇公司采用自主產(chǎn)權(quán)的聚氯乙烯制成的超濾膜，通量大，價格便宜，已經(jīng)用于東營自來水廠和將用于北京水源九廠反沖洗水的凈化。膜技術的造價約為300元/m3/d左右。膜的價格有望進一步降低以適應水廠改造。三、水廠工藝改造的技術 4、膜技術 2）納濾（能截留300分子量）和反滲透（截留200分子量）能去除溶解性小分子有機污染物，并能去除硬度、鹽和重金屬離子等，是今后水廠進一步提高水質(zhì)有希望用的技術，但目前還存在經(jīng)濟、技術等問題有待解決。三、水廠工藝改造的技術表2 凈水技術對水源中PPCPs的去除效果 報告提綱一、我國的水源水質(zhì)情況二、我國自來水廠現(xiàn)有工藝的欠缺三、水廠工藝改造的技術四、當前凈水廠的核心技術應是活性炭吸附五、臭氧-生物炭工藝存在的問題與解決辦法六、臭氧-生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運轉(zhuǎn)費用四、當前凈水廠的核心技術 應是活性炭吸附我國水源水中分子量<3000Da的有機物占40~50%。活性炭可以吸附3000~500分子量的有機物，因而可去除60~10%的有機物（隨使用時間逐漸降低） 。臭氧-生物炭由于臭氧的氧化作用，可將大分子有機物降解為較小分子，便于活性炭的吸附，同時可將難降解有機物氧化成易降解有機物，使生物炭上微生物能發(fā)揮生物降解能力，這樣臭氧-生物炭組合技術就能有效去除溶解性有機物和臭味。四、當前凈水廠的核心技術 應是活性炭吸附浙江嘉興地區(qū)已有10多家水廠采用這種工藝，實踐證明可以長期有效去除CODMn20~25%，有的水廠活性炭已用了3~5年尚未再生，仍可正常使用。上向流炭池采用30×60目（約0.3~0.6mm）炭粒，可以減少水頭損失（約0.30m水頭損失），膨脹床膨脹率約25~30%，由于粒徑小，吸附的表面積大，又因上升水流環(huán)繞充分，比下向流炭池CODMn多去除5~10%。報告提綱一、我國的水源水質(zhì)情況二、我國自來水廠現(xiàn)有工藝的欠缺三、水廠工藝改造的技術四、當前凈水廠的核心技術應是活性炭吸附五、臭氧-生物炭工藝存在的問題與解決辦法六、臭氧-生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運轉(zhuǎn)費用五、臭氧-生物炭工藝 存在的問題與解決辦法 1．原水中Br-濃度過高（>100µg/L）時，投加臭氧會引起出水中溴酸鹽超標（>10µg/L）�？刂其逅猁}超標的有效方法： 1）少投加O3，并使O3池出水中剩余O3濃度控制在0.1mg/L 。溴酸鹽產(chǎn)生量與水中剩余O3濃度有關。 2)先投加H2O2，使O3與H2O2反應生成OH自由基，OH自由基與有機物反應無選擇性，可以控制溴酸鹽濃度在限值之內(nèi)。高級氧化能比單獨O3氧化多去除CODMn5%左右。 五、臭氧-生物炭工藝 存在的問題與解決辦法黃河下游濟南原水Br->100µg/L，投加H2O2后BrO3-可控制在限值以下。濟南市供排水監(jiān)測中心與清華大學通過試驗研究發(fā)現(xiàn)H2O2:O3摩爾比為1.5~1較佳，H2O2約1萬元/t，投加3mg/L，約0.03元/m3。鄭州市自來水總公司的實驗結(jié)果與濟南市相同。上海黃浦江水中Br-濃度達300~400µg/L，投加O3后檢測不到BrO3-，原因應該是臭氧優(yōu)先與水中的有機物發(fā)生反應，不能將Br-氧化為BrO3-。 五、臭氧-生物炭工藝 存在的問題與解決辦法 2．生物炭池出水泄漏微生物，增加消毒難度�？刹捎萌缦罗k法：濾池、炭池加蓋，防止搖蚊下卵，防止日光照射、水蚤生長。生物炭池出水處設不銹鋼網(wǎng)（200目）截留微生物。消毒改成紫外線與氯聯(lián)用，紫外線能有效殺滅兩蟲與細菌、病毒，氯可維持管網(wǎng)的消毒劑余量。將濾池置于炭池后，炭池出水可加助溶劑、消毒劑，濾池濾料采用細濾料（d=0.5~0.8mm）截留微生物。 五、臭氧-生物炭工藝 存在的問題與解決辦法 嘉興南郊貫涇港水廠最后濾池出水濁度0.02~0.09NTU，粒徑2~8um的顆粒數(shù)在0~30個/mL，一般<10個/mL，達到美國水廠建議標準<50個/mL要求，有效避免微生物泄漏風險。 綜上所述，臭氧-生物炭存在的問題是可以解決的。 報告提綱一、我國的水源水質(zhì)情況二、我國自來水廠現(xiàn)有工藝的欠缺三、水廠改造可選工藝四、當前凈水廠的核心技術應是活性炭吸附五、臭氧-生物炭工藝存在的問題與解決辦法六、臭氧-生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運轉(zhuǎn)費用六、臭氧-生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運轉(zhuǎn)費用六、臭氧-生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運轉(zhuǎn)費用結(jié) 語 針對我國水源水微污染水質(zhì)，無論是作為把關技術去除溶解性大分子有機污染物與臭味，還是從經(jīng)濟適用觀點出發(fā)，臭氧-生物炭技術目前仍然是經(jīng)濟有效的深度處理技術。OSs紅軟基地