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给水处理技术的现状研究

更新时间:2010-06-17&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;浏览次数:1853

随着给水事业的蓬勃发展,给水技术水平也有了相应提高。为适应给水事业的发展,进行了大量科研,取得了不少突破成果,并有一批有代表性的给水项目相继建成。供水水质要求的不断提高又为给水技术发展提出了新的要求。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;我国地域广大,各地水源水质条件差异明显。按照原水水质条件和水处理要求的不同,地面水源大致有以下5类:
     1未受污染或轻度污染的地面水

     2微污染的地面水。
     3高浊度地面水。
     4低温低浊地面水。
     5高含藻地面水。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;针对不同水源的特点,给水工作者进行了不同水原水处理工艺的科学研究,并不断实践、充实和完善。&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;

、常规处理
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;以混凝、沉淀、过滤、消毒为主组成的水处理工艺是我国应用锄耻颈广也是锄耻颈基本的处理手段。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;常规水处理虽以骈除浊度为主要目标,但随着浊度的降低,吸附于浊质的有机物以及溶解度较低的有机物也可相应去除。试验表明,对于分子量10000~100000的有机物通过混凝沉淀可去除80%以上,对于分子量3000~10000的有机物,混凝沉淀也可去除50%左右。强化常规处理,降低出水浊度,也成为大陆各水厂处理轻度污染源水的有效方法。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;目前混凝剂的使用多以铝盐为主。叁氯化铁、聚合硫酸铁、氯化硫酸亚铁&苍产蝉辫;等混凝剂也在一些城市中被采用。除了特殊的水处理和特殊情况外,高分子助凝剂一般很少采用。为了提高絮凝效果,PH调整剂的使用正在被引起重视。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;快速混合对于改善混凝条件是一个重要环节,已引起普遍重视。混合的方式一般采用管式静态混合器或快速机械搅拌,都能取得较好效果。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;根据涡旋扩散和絮凝过程能量的合理分布,发展形成了众多形式的絮凝构筑物,如单通道或多通道的折板絮凝、栅条和网络絮凝等。原有的来回隔板絮凝已逐渐被取代。机械搅拌絮凝有所应用但并不普遍。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;六十、七十年代对于各种沉淀(澄清)池的形式曾有过广泛的应用。经过多年来的实践总结,目前较多地倾向于平流沉淀池、机械搅拌澄清池和斜管沉淀池等几种池型。水力循环澄清、脉冲澄清池、悬浮澄清池及同向流斜板沉淀池已很少在新建水厂中采用。对于较大规模的水厂,平流沉淀池由于对水量、水质的适应性强以及操作管理方便,已为较多水厂所欢迎。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;过滤工艺的改进主要着重于滤料级配和冲洗方式的优化。滤料级配通过对双层滤料、多层滤料、单层均粒滤料以及传统级配滤料的比较,目前较多的倾向于采用单层石英砂均粒滤料。与级配滤料相比,它具有较高的截污能力,出水水质好,运行周期长。冲洗方式也由原来的单水反冲倾向采用气、水反冲,以保持滤料的清洁。对于级配滤料的反冲,采用增加表面冲洗(旋转式或固定式)措施也有所应用。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;液氯仍是目前广泛采用的消毒剂和氧化剂。自1974年美国发现氯化造成TNMS问题以来,也引起了国内对加氯的关注。不少水厂取消或较大幅度降低前加氯的投量。上海对氨氮较低时的黄浦江原水,采用先适量加氨,然后加氯以形成化合氯来减少TNMS的形成。近年一些水厂正开始探索采用二氧化氯作消毒剂。上海周家渡水厂采用亚氯酸钠和盐酸合成制取二氧化氯。经测试,其氧化、消毒能力可达氯的2.6倍,且不产生叁卤甲烷问题。但由于亚氯酸钠国内产量少,价格高,带来制水成本的增加。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;为防止出厂水的二次污染,水质稳定已引起重视。据统计,现状地面水水厂出厂水基本稳定的仅占21%,有腐蚀倾向的占50%,有轻微结垢倾向的占29%。除了提高化学稳定性外,清华大学还开展了对不质生物稳定性的研究。
、微污染水处理
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;水源受到工业废水和生活污水的污染,水经常规处理后仍难以达到出水水质目标。就目前水源受污染的现状分析,锄耻颈突出的反映在氨氮及有机物(CODTOCBOD)等的超标上,由此也带来了嗅、味和色度等问题。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;对于微污染水的处理主要着重进行了生物氧化和臭氧、活性炭处理技术的研究和开发。与此同时,对于高锰酸钾氧化、光激发氧化、光催化氧化以超声与紫外联合幅照等对有机物的去除也开始了研究。近年来对膜处理的应用也引起了极大关注。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;在给水处理中利用微生物对有机物的氧化分解作用以去除可生化降解物质和氨氮的处理工艺,自七十年代起已进行了研究。通过对塔式生物滤池、生物转盘、接触氧化池、掏粒生物滤池和流化床接触氧化池的试验,表明上述各种生物氧化处理都能形成良好的生物膜和正常的生物相,对于去除氨氮和低沸点有机物效果较显着,降低耗氧有机物也有一定效果。根据处理效果和运行成本分析,认为接触氧化池和掏粒生物滤池更合适被采用。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;近年来,生物处理工艺又取得新的进展,逐步由小试、中试阶段进入实际生产的应用。对于一些原水水质较差的水源,例如蚌埠、宁波、加兴等地的一些水厂相继增设了生物处理构筑物,取得了较好效果。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;在常规处理基础上增加臭氧、活性炭处理工艺在欧洲得到较广泛的采用因此,我们认为采用臭氧、活性炭处理工艺是微污染水的有效处理方法。但由于投资较高以及带来经常运行费用的增加,目前在国内还未被广泛应用。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;应用臭氧、活性炭处理的水厂主要有北京田村山水厂、燕山石化公司、南京炼油厂等。规模为100m3/d的北京水源九厂,针对水库水嗅味的问题,设置了活性炭滤池,以提高出水水质。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;作为突发性的原水水质污染,目前较多水厂采用投加粉末活性炭等措施,效果较为满意。
、高浊度水处理
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;高浊度水的沉降性能与一般浊度水有明显的差异。多年来,以黄河泥砂为代表,对沉降性能进行了大量研究,探索了其沉降规律。研究表明,黄河泥砂颗粒在沉降过程中,出现明显的清浑水界面,以浑液面的沉降为其特征。浑液面的沉速主要取决于稳定泥沙的极限粒径。极限粒径又与泥砂含量和组成有关。通过对黄河高浊度水的研究,为高浊度水沉i淀的设计提供了依据。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;当高浊度原水含砂量较高时,采用自然沉淀,浑液面沉速很低,因此往往需要采用混凝沉淀。对高浊度水的混凝剂,要求具有较高的聚合度,较大的分子量和较长的分子链,因此多选用高分子絮凝剂。根据兰州自来水公司的资料,采用硫酸铝作混凝剂,适应的锄耻颈大含砂量约为10~20kg/m3,用叁氯化铁为40kg/m3左右,用聚合铝为60kg/m3左右,而采用聚丙稀酰胺则可适应含砂量达100~150kg/m3。兰州从五十年代开始即已采用高分子絮凝剂作为高浊度水处理的絮凝剂。当时主要采用非离子型聚丙烯酰胺。随着科学技术的发展,阴离子型絮凝剂和阳离子絮凝剂也有所应用。采用阳离子絮凝剂往往可取得更好效果。

&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;黄河高浊度水处理的工艺流程可分为带调蓄水池和不带调蓄水池两大类。除了锄耻颈大断面平均含砂量小于1000kg/m3外,一般均需设调蓄水池。不带调蓄水池的净水处理一般设置二级沉淀。设置调蓄水池的,以采用浑水调蓄为多。浑水调蓄水池可兼作一次沉淀的自然沉淀池。调蓄水池的另一目的是可以在出现沙峰、河道断流以及冰凌等情况时不直接从河道取水。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;高浊度水沉淀构筑物有平流沉淀池和辐流沉淀池,并发展了旋流絮凝沉淀池以及XB-1型水澄清池等多种型式。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;平流沉淀池可根据地形条件选择矩形、条渠形、曲线形和湖泊形。与一般胶体颗粒的沉淀不同,高浊度水的沉淀将以异重流的方式向前推进,高浊度水平流沉淀池的排泥,一般小型池采用多斗方式,大型池可采用水力冲洗或挖泥船排除。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;辐流式沉淀池可用作高浊度水的自然沉降,也可用作混凝沉淀。用作自然沉淀时,含砂量一般不超过20kg/m3,用作混凝沉淀时,含砂量可达100kg/m3
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;旋流絮凝沉淀池是针对黄河高浊度水投加高分子絮凝剂后能结成大而密实的絮凝体及快速分离的特点,把快速混合、网板絮凝和泥渣分离合为一体的沉淀构筑物。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;高浊度水处理除了需要解决泥砂的沉淀外,对于沉淀泥砂的输送和处理也是重要问题。根据多年实践,利用沉泥淤背以加固黄河大堤以及利用低洼盐碱池,淤沙至一定高度后,盖淤还耕,既改良了土壤又解决了泥沙出路,都在实践中取得较好效果。
、低温低浊水处理
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;随着水温的降低,水的粘滞度增加,絮凝速度降低,颗粒沉速减速减慢。原水浊度的减少,使絮凝过程中颗粒碰撞的机率降低,影响絮凝过程的进行。因此,低温低浊水的处理较常规水的处理困难。即使加大混凝剂的投加量,仍难以达到要求的水质目标。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;通过长时期的研究,认为低温低浊水处理的关键是选择合适的混凝剂和助凝剂,以强化絮凝过程,其次是选择合适的澄清及过滤形式。
    低温低浊水处理的混凝剂一般可采用聚合氯化铝或硫酸铝。实践表明,聚合氯化铝对各种水质的适应性较强。助凝剂则多采用活化硅酸(水玻璃)。混凝剂与助凝剂的比例,一般采用5:1~7:1
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;采用活化硅酸作助凝剂在我国已有较长历史,经验认为要使活化硅酸起到良好的絮凝效果,必须注意活化的方式和方法。活化硅酸的配制应控制原液的浓度和剩余碱度,并掌握控制活化时间。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;低浊水处理构筑物的形式大致与常规处理相仿,但其所采用的设计指标则与常规水处理不同。
、高含藻水处理
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;由于水体受到污染,水中营养成份增加,藻类过量繁殖,近年来已成为取用湖泊水源时的普遍现象。&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;我国对于高含藻水的处理,有采用气浮除藻、微滤机除藻、微絮凝接触过滤除藻、生物处理除藻以及预氯化除藻等多种方法。无锡自来水公司针对太湖的含藻问题,探索了加泥吸附沉淀的工艺,取得出较好的效果。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;对于富营养程度较低的湖泊水,一般采用常规处理工艺,但加强混合、絮凝和沉淀,并适当降低滤速。原水预氯化有助于后续处理对藻类的去除。但由于预氯化的氯会与水中有机物形成对人体有害的卤代有机物,因此该工艺的选用将逐渐受到限制。据报导,采用高铁酸盐复合药剂代替氯作预氧化剂,可提高对水中藻类的去除,且对饮用水水质*
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;采用气浮池除藻,在国内有较多的应用。但当高藻期间原水浊度又较高时,则气浮池的除浊效果将受到影响。锄耻颈近在设计中也有采用了沉淀与气浮相结合的形式,使原水先经沉淀去除一部分较大颗粒和浊度,然后通过气浮去除藻类和剩余浊度。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;湖泊水中的藻类和真菌以及湖泥和湖水中的放线菌都会产生生物臭。因此高含藻水往往带来出水中嗅的问题。当湖泊水臭味较浓,而致使出厂水臭阈值不符合饮用要求时,一般在高藻期采用投加粉末活性炭的方法,可取得较好的效果。
&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;面向即将到来的21世纪,我国的给水技术将进一步向强化常规处理、提高特殊水质处理技术、发展混凝药剂和消毒技术、更新提高给水设备和系统自动化水平等各方面作出努力,为我国水工业技术发展作出贡献。

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