关于大庆中引水厂的中长期改造的建议.docx

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关于大庆中引水厂的中长期改造的建议

关于大庆中引水厂的中长期改造的建议

饮用水水源微污染日趋严重的严峻局面，正在向给水处理技术提出新的挑战。

现有的常规工艺难以胜任正常的运行职能，以主要功能为去除水中悬浮固体、胶体的混凝、沉淀、过滤和消毒工艺而言，不但无法有效去除水中存在的氨氮和大量溶解性有机污染物包括内分泌干扰物：

水的嗅和味等感官指标不能令人满意，对富营养化水源水中有毒藻类及其藻毒素也不能有效去除；如采用氯消毒，在氯化过程中产生对人体危害更大的有机氯化物，使出厂水的致突变性增加。

应根据水源地现有情况及未来发展，制定水源地和水厂的中长期规划。

（加强水源地综合治理和保护，在水厂应强化和改造现有工艺并采用新工艺，以保证出厂水达到2006年新水质标准的要求。

）

一、水源地综合治理

龙虎泡水库110km3，最大水深4.6米，库容4.02亿m3。

由于周围环境污染及库区内生态平衡破坏，库区内有机污染物已超过水库的自净能力，微污染日益严重,为了改善提高库区水质应进行生态治理，在库区内建立起良性的食物链，抑制和改善库区富养化问题，实施区域综合治理。

建议：

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1、在进水口处建立人工湿地。

根据每年的进水质情况及水量，计算出每年进入库区的氨、氮、磷总量，并以此为依据制定人工湿地面积和作物量，控制污染物进入库区。

实现对污染物源治理。

２、在库区周围农田较为集中的区域建立滨岸带。

在岸边种植树木和低矮灌木和用生态水泥建立护坡以湿生植物为主，吸收因地面径流带来的污染物，防止因农田地面径流（降雨，农田灌溉）把化肥、农药等带进库区，解决面源污染问题。

３、在库区内进行生物治理。

在库区内对现有食物链进行调整，建立新的食物链组合，改变氮、磷等营养盐的流转途径，减少其流向藻类的量。

例如：

在库区内投放滤食性鱼类（鲢鱼、鳙鱼（胖头））和贝类，控制水中的藻类生长。

以减少藻类密度，让相同生态位的水生植物（可人工种植）占据藻类的生存空间，提高对营养盐的吸收。

从而形成植物、藻类吸收营养盐→鱼吃植物和藻→适当捕捞控制鱼的数量并达到生态平衡，逐步实现生物多样化。

４、提高库区内的水体更换周期。

据大庆地区的气象资料，大庆地区处半干旱地带，蒸发量大于降水量，每年蒸发量大于降水量５２９mm（大庆水库资料），以此计算每年蒸发的水量５８３０――５３００万m3。

取水厂以每年取水量在９０００万吨计算，水在库区内滞留时间在三年左右。

５、取缔库区周围的养殖厂，防止动物的粪、尿进入库区。

尤其养猪，在广东东莞已禁止养猪，主要因猪尿的氨、氮含量特别高，是牛的１５０倍。

６、取缔或控制库区的旅游业，尤其取水口附近的旅游景点。

7、在取水口采取措施，实施区域综合治理。

①建立水生植物滤床（浮岛技术），水生植物滤床可以看成是一种以植物根系为填料的生物反应器，在根系表面生长生物膜进行微生物降解和利用发达植物根系拦截藻类（蓝藻主要集中在水体的上部）及吸收水中的营养物质，净化进厂水质。

（可种植水芹菜）

②设置人工介质，对库区中的土著微生物进行有效富集，形成生物膜，通过微生物的降解作用来改善取水口水质。

③采用表层曝气技术破坏藻类在取水口的生长环境，去除影响水质及水处理气体。

植物浮床

据太湖新的治理方案，在库区内按功能进行区域划分，并实行区域管理。

在北京、济南等地的水源地的管理由市环保局按《水源地保护条例》，进行管理和监控。

二、取水厂的预处理

由于季节不同，影响水质的有机物质和藻类种类也不相同，因水中有机物质和藻类的不同，处理方法也不相同。

应根据实际情况采用不同预处理措施。

（一）、吸附预处理（嗅味）

　建立粉末活性炭投加装置，国内外利用粉末活性炭去除水中色和臭味物质，已取得成功的经验达到理想的处理效果，粉末活性炭的投加量的多少与水的浊度大小和产生臭味物质的浓度有关，投加量应根据水质特点试验确定。

粉末活性炭作为一种预处理方式其运行费用相对较高，一般作为一种解决水质突然恶化的应急措施。

欧美各国在给水处理中广泛用粉末活性炭去除水中的臭味，投加量一般为２-５mg/L。

（二）、化学预氧化处理

１、高锰酸钾（藻类）

高锰酸钾（KMnO4）是一种较强的氧化剂，但消毒能力弱（据资料高锰酸钾预氧化不会引起藻毒素的释放），高锰酸钾氧化可控氯酚，ＦＨＭs的生成，并有一定的色、臭、味的去除效果，对烯烃、醛、酮类化合物也有较好的去除能力。

但经高锰酸钾氧化的氧化产物中，出水经氯化后，水的致突变性有较大幅度的增加，应与粉末活性炭联用效果非常理想（且不可氧化剂与粉末活性炭同时投加）。

一般投加量不会超过3mg/L，吨水成本０.０6元。

２、二氧化氯（有机物）

二氧化氯（CLO2）氧化性强，预氧化可有效破坏藻类、酚，改善水的臭味。

有研究表明二氧化氯使藻类死亡破裂，使大量藻毒素释放到水体中并引起异味（土臭素，２—ＭＩＢ），二氧化氯不稳定需现场发生，对操作人员要求较高，一般预氧化量在１－２mg/L,吨水成本0.03-0.08元。

（亚氯酸钠法）

３、 生物预处理

借助于微生物群体的新陈代谢活动，对水中的有机物，氨、氮、亚硝酸盐等初步去除，对后续的常规处理非常有利，但水源的水质、水温、水量的变化和操作管理水平的高低直接影响到水处理的效果，现在上海、深圳等都有大规模应用，但在东北因水温变化太大30℃--2℃，尤其在春、秋、冬季，由于水温的问题在生物膜的培养将很困难。

据资料，当水温低于10℃时氨氮的去除率只有10～15%。

当原水氨氮浓度小于1mg/L时，氨氮的去除率小于50%。

特点：

操作管理要求高，投资大

曝气生物滤池运行时情况

三、反应沉淀池改造

由于近年来龙虎泡水库微污染的日益严重，原水水质不断恶化。

主要是有机物质、藻类、微生物、低温低浊等问题。

现有的微涡旋低脉动混凝沉淀工艺处理效果不是很理想，建议进行改造。

方法一：

将沉淀池改为浮沉池

在原水浊度小于50NTU和高藻期采用气浮运行方式，原水浊度大于50NTU时采用沉淀方式运行。

主要原因：

（1）充分发挥气浮除藻的优势

由于藻类的比重很小，混凝沉淀很难去除。

如果在沉后水中含有大量藻类存在堵滤池的风险，而微小气泡可以黏附在藻类（蓝藻表面有一层黏性物质）上，造成藻类的上浮，除藻率很高可达85～95%，降低药耗。

（2）发挥气浮处理低温，低浊的优势

近年来，中引水厂的原水浊度不断下降，在每年冰封期11月下旬～第二年的4月中旬的原水浊度10NTU以下，在去年的9月、10月份在15NTU以下，药耗非常高,且出水水质较差，在藻类爆发期一般浊度比较低，藻类生长需要光。

当浊度高时,水体透光性差,藻类无法大量生长。

（据有关资料介绍,絮粒成到300—400um已足够被气泡黏附，而沉淀所需的絮粒，常常要在1mm以上，甚至更大）

（3）提高水体的溶解氧

气浮工艺可大大提高水体的溶解氧，为水中有机物氧化分解提供有利条件，并降低水体色度及氨氮含量。

⑷缺点：

对现场操作人员的素质要求高，应根据水量和浊度随时调整气水比和微小气泡尺寸的控制。

（在天津芥圆水厂采用溶气气浮技术日供水由30万/d提高到50万/d（美国地球工程公司），2007年6月改造完成投入运行。

）

DAF（混凝浮选）工艺示意图（美国宾西法尼亚洲）

方法二：

高密度沉淀工艺。

（法国Veolia的专利技术）

在藻类爆发期和冬季低温低浊期，原水浊度较低（藻类生长需要光，当原水浊度高的时候，水体透光性差，藻类无法大量生长）。

由于浊度低水体中无机颗粒少，溶解性含量高和藻类比重小，所形成的矾花较轻不易沉淀。

投加微砂可使矾花密实，便于沉淀，提高出水质，降低药耗。

北京九水厂2A沉淀池改造就是采取的这种方法。

这种工艺的特点是适用性强，既可适用于低温、低浊、高藻水，又可适应高浊水。

工艺复杂但除藻率95%～99.5%，除藻率高是因为：

1、与带有微砂的浆液混合可以破坏藻类细胞。

2、微砂的加速沉淀可以使本可以漂浮的藻类沉淀下来。

缺点：

工艺复杂、投资高。

（日供水25万/d提高到33万/d，工程投资4200万元。

）

微砂制备投加设备

砂分离器

四、投加助滤剂或对滤池进行改造

现有滤池是按85标准设计，设计出水水质3NTU～0.5NTU，而现执行的是2006新水质标准为出厂水质1NTU以下或0.5NTU以下。

滤池过滤效果很不理想。

应对滤池进行改造或投加助滤剂强化过滤效果，以改变现在靠提高药量，降低沉淀池出口浊度而达到浊度标准的现状，但又面临出厂水含铝超标的问题。

①建议更换600mm粒径0.76～0.78mm均质滤料，滤池的截留率82%以上，出水浊度小于0.2NTU。

（现有滤料d10＝0.98mm均质滤料、厚度1米、均匀系数K60≤1.35、d/L比1000）可参考上海杨树浦水厂的滤池改造方案。

（北京九水厂均质无烟煤，滤料厚度1.5米没）以日供水18×104m3/d计算，需更换12个滤池720m3，以每立方米1100元计算需资金80万元。

②投加助滤剂：

常用的助滤剂主要有聚丙烯酰胺、活化硅酸和聚合氯化铝。

助滤剂使用时，滤池需有表面冲洗或气水反冲等强化反冲方法。

助滤剂投加点可在滤池进水管之前，也有少数投加在滤池的进水渠处，应根据药剂的反应时间或进水条件确定最佳投加点。

助滤剂适用于双层滤料和均质滤料滤池。

美国规定滤池出水浑浊度小于0.1NTU，助滤剂使用较多。

投加量高分子助滤剂0.02～0.05mg/L非离子型高分子聚合物15～25ug/L。

五、建立臭氧（O3+H2O2）生物活性碳工艺

臭氧–生物活性炭工艺是将活性炭物理化学吸附、臭氧化学氧化、生物氧化降解及臭氧灭菌消毒四种合为一体的工艺。

该工艺可以使处理水水质明显提高，主要表现为：

1、该工艺处理后的水Ames致突变试验呈阴性。

2、有机物的去除率为50%以上，比常规处理提高15～20%。

3、提高色度和嗅阒值去除率，改善感官性指标。

4、提高对铁锰的去除率。

5、可以去除氨氮达90%左右，水中氨氮和亚硝酸氮可生物氧化为硝酸盐。

6、有效去除可同化有机碳、蛋白氨氮、提高处理水的生物稳定性，提高了管网水水质。

7、延长活性炭的运行寿命（3年），降低生产成本。

缺点：

1、投资较高。

2、运行管理难度大。

3、运行成本高。

4、生物膜难培养。

六、建立超滤系统

近年来超滤系统在国内外水厂改造开始大规模采用，并随着膜技术的进步生产成本及使用成本大幅下降。

七、其它可采取的措施

1、调整原水PH值。

藻类在光合作用下可吸收水中的CO2，从而使水体的PH值提高。

在藻类爆发期中引水厂的PH值8.5以上，由于PH值的提高，严重影响净水药剂在水解时形成Al（OH）胶体的电位（在PH值5.5时水解氢氧化铝胶体的电位正7价，在PH值8.5以上时氢氧化铝胶体的电位可以是负价的），应投加酸调整PH值在7.3左右，以便于净水药剂发挥。

（PH值的下降也可降低藻类、有机物的§电位，降低药剂的投加量，提高出水水质。

在欧美用投加硫酸来调整PH值，这样较投加盐酸调整PH值，可大幅降低生产成本。

）

2、在沉淀池、滤池采取避光措施。

Ⅰ、减少二氧化氯不必要的分解。

由于二氧化氯具有遇光分解的特性，所以沉淀池、滤池的良好采光不但降低二氧化氯氧化效果，而且增加水中氯酸盐和亚氯酸盐含量，浪费原料增加成本，污染水质。

同时影响出厂水的二氧化氯稳定，据实际测量12点滤池出口0mg/L二氧化氯，在水量不变的情况下，24点滤池出口0.09mg/L二氧化氯。

ClO2＋H2O＝ClO2ˉ＋ClO3ˉ＋2H＋

Ⅱ、减少藻类、蚤类等微生物的厂内二次繁殖。

由于藻类（光合自养型）、蚤类具有趋光性，所以造成了它们在滞水区的大量聚集而滞水区二氧化氯因遇光分解浓度较低，这样为它们的繁殖提供了便利条件。

Ⅲ、解决沉淀池、滤池生物黏泥问题。

在沉淀池斜板、滤池内有光照的地方存在着生长生物黏泥的问题，生物黏泥是由微生物、微生物代谢产物和水中悬浮物组成，为微生物的繁殖提供了条件并向水体释放有机物质，污染水质。

3、滤池反冲泵房加装超滤回收工艺。

因滤池反冲洗的水中杂质含有大量有机物质和蚤类、藻类。

如回收利用，将加重厂内蚤类、藻类二次繁殖，严重影响供水水质。

建议在回收泵房加装超滤回收装置降低自耗水量，降低生产成本（水资源费）。

4、在净水厂建立粉末活性炭投加装置

在选择粉末活性炭投加点时，一般按照如下原则：

1、具有良好的炭水混合条件。

2、保持充分的炭水接触时间以吸附污染物。

3、水处理药剂对粉末活性炭的吸附性能干扰最少。

4、不损害处理后的水质。

5、尽量避免吸附与混凝竞争。

6、能有效去除水中残余的细小炭粒。

应投加在絮凝池，这样可以充分发挥预氧化剂的作用，将活性炭不能吸附的大颗粒有机物氧化成小颗粒有机物。

充分发挥混凝剂的作用，混凝吸附一部分有机物，减少活性炭的投加量。

（活性炭不能吸附所有有机物，只能有效吸附3000～500分子量的有机物。

）

5、竖流网格反应池改造。

现中引水厂竖流网格存在着积泥和鱼网等杂物堵塞网格的问题。

（滤池的滤料在竖井内沉积很多，因反冲洗水的回收。

）而积泥又可造成摇蚊虫厂内二次繁殖问题（春季），现清理十分不便，主要原因安全和网格坚固性不够的问题，应对网格进行加固，以便于用导链提起并将部分隔开的竖井加连通，以方便以后的竖井内的清理。

近年来新水质标准不断出台、原水微污染日益严重及人民生活水平不断提高，净水工作越来越复杂，专业性越来越来强，要想确保水质必须在水厂因地制宜建立起一套科学管理体系。

（在欧美各个水厂的工艺和方法不尽相同，水库水厂和中引水厂同取嫩江水，同时存在微污染，但原水水质差异较大。

中引表现在藻类上，大庆水库表现在水草上，主要原因是库区的水深、底质、浑浊度、生态环境等各方面条件不同。

）（发达国家在微污染水处理方面的具体措施：

⑴对原水进行曝气处理。

⑵对原水进行预氧化。

⑶强化混凝絮凝沉淀（或气浮）—过滤工艺去除部分有机物。

⑷臭氧活性碳结合处理方法去除有机物。

⑸合理选择消毒剂，避免消毒副产物产生。

）应请专家进行科学论证，制定中长期改造规划。

以上仅为个人观点望领导多提宝贵意见。

孟岩

2010.9.23

参考资料：

《二龙山水体防治措施》

吉林建工学院

《水源地生态防护水质改善的理论与实践》

东南大学吕锡武

《DAF技术在水厂的应用》

美国ITT公司

《臭氧系统经济运行分析》

桐乡市供水公司

《上海杨树浦水厂甲组滤池改造方案》

上海杨树浦水厂厂长顾振国

《浙江华联三鑫水厂臭氧的使用》

青岛国林臭氧公司

《北京九水厂2A沉淀池改造》

北京市市政工程设计院

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