探討凈水廠的工藝改造對原水污染的治理方法

矯忠梅;國宏圖

摘要:本文主要介紹凈水廠工藝改造的幾種方法,以及工藝改造對原水污染的治理作用。

Abstract: The thesis describes the methods using in the process modification of the waterworks, and its function in purifying the original water pollution.

關(guān)鍵詞:工藝改造;原水污染;治理方法

Key words: technological modification; original water pollution; controlling methods

中圖分類號:X52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2010)04-0062-01

飲用水常規(guī)工藝的主要目標(biāo)是去除水源水中的懸浮物、膠體雜質(zhì)和細(xì)菌,以地下水為原水水源凈水廠的工藝是不經(jīng)過混凝、沉淀和澄清。而采用直接過濾方法。過濾則是利用顆粒狀濾料(石英砂等)截留經(jīng)沉淀后水中殘留的顆粒物,進(jìn)一步去除水中雜質(zhì),降低水中的混濁度。過濾之后采用消毒方法來滅活水中致病微生物,從而保證飲用水的衛(wèi)生安全性。這里探討的是以地下水為原水水源凈水廠的工藝改造對原水污染的治理方法。

目前我國水源大都遭受生活污水與工業(yè)廢水的污染,原水中有機(jī)物氨氮濃度增加,使水帶色、味;有的水廠采用地下水取水水源,由于原水藻類(包括藻類分泌物)增加,使出水色、腥味增加。這些原水經(jīng)水廠常規(guī)工藝凈化,濁度不易得到很好控制,濾池易堵塞(藻類影響),出水有機(jī)物濃度高(生物不穩(wěn)定,易使輸配水管道中細(xì)菌滋長,惡化水質(zhì)),氨氮濃度高,使加氯量增,加進(jìn)而使消毒副產(chǎn)物(如三鹵甲烷、鹵乙酸等)量增加,提高了飲用水的致癌風(fēng)險,使出廠水有異味,水質(zhì)下降,往往會遭受居民的抱怨和投訴。因此,對凈水廠的現(xiàn)有工藝進(jìn)行改造勢在必行。

凈水廠的工藝改造有以下幾種方法:①增加深度處理構(gòu)筑物,如活性炭吸附(或者臭氧-活性炭聯(lián)用)技術(shù);②增加預(yù)處理構(gòu)筑物,如生物預(yù)處理(接觸氧化池或生物濾池);③不增加常規(guī)工藝前、后的凈化構(gòu)筑物,在現(xiàn)有工藝上改造,如、強(qiáng)化過濾、優(yōu)化消毒;④綜合采用前面幾種技術(shù)。

具體來說,給水廠凈水系統(tǒng)技術(shù)改造的內(nèi)容主要包括如下幾個部分:(1)針對水源水的污染特性,增設(shè)必要的預(yù)處理設(shè)施。預(yù)處理技術(shù)包括投加化學(xué)氧化劑,如臭氧、高錳酸鉀;投加吸附劑,包括粉末活性炭和活化粘土;以及生物氧化技術(shù)等。特別是生物氧化預(yù)處理技術(shù)(如曝氣生物濾池),由于本身存在的一些優(yōu)點,自二十世紀(jì)八十年代以來,在許多國家得到重視。部分城市水廠也已經(jīng)開始了這方面的工作。(2)過濾技術(shù)改造,改造為煤和砂的雙層濾料濾池;可考慮采用輕質(zhì)(煤或陶粒濾料)、粒徑較粗、濾層較厚的均勻濾料。濾池采用氣水聯(lián)合反沖洗,改善沖洗效果,節(jié)約沖洗水量。(3)助濾劑的應(yīng)用。在進(jìn)濾池的水中再加注少量(一般為1-3mg/L)的混凝劑或微量(一般幾十μg/L)高分子絮凝劑,能明顯改善水的過濾性能,顯著提高去除率。這是改善過濾出水水質(zhì)的一個非常重要的措施。投加助濾劑后,出水濁度明顯降低,但運行周期會相應(yīng)縮短。經(jīng)試驗,采用助濾劑方案時,如運行周期尚長,可不改變?yōu)V層,否則要同時把濾層改為雙層濾料或均粒濾層并加裝表面沖洗以改善沖洗效果。(4)增設(shè)活性炭吸附或生物活性炭(臭氧-活性炭聯(lián)用)深度處理設(shè)施,進(jìn)一步控制出廠水中的有機(jī)污染物的濃度,減少鹵代物質(zhì)的生成量。(5)在無條件建立活性炭濾池時,可在過濾前投加粉末活性炭(PAC),或?qū)V池改造為活性濾池。(6)優(yōu)化消毒工藝,使用氯胺、二氧化氯、臭氧等消毒劑,降低消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生量,提高飲用水的衛(wèi)生安全性。(7)采用膜技術(shù),可以替代常規(guī)工藝和深度處理工藝,并可以去除部分溶解性無機(jī)鹽。(8)強(qiáng)化過濾濾池主要功能是發(fā)揮濾料與脫穩(wěn)顆粒的接觸凝聚作用而去除濁度、細(xì)菌。如果濾料洗滌不干凈,濾料表面就會積泥,當(dāng)預(yù)加氯時抑制了濾料中生物的生長,因此濾料層沒有或較少生物降解作用。如果不預(yù)加氯,濾料層中就會有生物作用,濾池出水中氨氮有所降低,亞硝酸鹽氮增加,就是具有亞硝酸鹽菌的結(jié)果。強(qiáng)化過濾就是讓濾料既能去濁,又能降解有機(jī)物,降解氨氮、亞硝酸鹽氮。這樣,就需要在濾料中培養(yǎng)生物膜,要既有亞硝酸鹽菌,又要有硝酸鹽菌使氨氮、亞硝酸鹽氮都得到有效去除。是一種最經(jīng)濟(jì)的改造方法。強(qiáng)化過濾技術(shù)的難點是:①選擇濾料(有利于細(xì)菌生長);②控制反沖洗強(qiáng)度既能沖去積泥,又能保持一定的生物膜;③要保證出水濁度小于1.0NTU;④要使濾池的微環(huán)境有利于生物膜成長;⑤其他技術(shù)問題,如沖洗水的強(qiáng)度、膨脹率等。

綜合凈水廠的凈水工藝狀況,把不同工藝的機(jī)理、功能、凈水效果和費用進(jìn)行比較,比較的依據(jù)是1993年12月中國建筑工業(yè)出版社出版的《給水排水工程概預(yù)算與經(jīng)濟(jì)評價手冊》中給水工程構(gòu)筑物技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),這里選取氣水反沖V型濾池作為生物陶粒池、雙閥濾池作為活性炭濾池投資(直接費)計算,間接費以直接費的50%計,再乘以價差調(diào)整系數(shù)2進(jìn)行投資估算。估算中生物陶粒池濾速采用6m/h,活性炭濾池采用10m/h,臭氧發(fā)生裝置以產(chǎn)1kgO3/h投資37.5萬元計算,生產(chǎn)1kgO3耗電35kwh,每千瓦時以0.8元計,折舊以15年回收計算。運轉(zhuǎn)管理人工費以每月1000元計。

這里需要特別指出的是,活性炭吸附技術(shù)最能有效地去除水中的有機(jī)物,將是今后給水凈水廠首先應(yīng)考慮增加的深度處理構(gòu)筑物。但從經(jīng)濟(jì)角度來看,根據(jù)我們的估算,采用活性炭吸附技術(shù)每處理1m3/d水的投資將在80-100元,運轉(zhuǎn)費將增加0.15元/立方米左右。從目前來看出,恐怕在短時間內(nèi)還難以實現(xiàn)。生物預(yù)處理技術(shù)對氨氮、亞硝酸鹽氮有很好的去除(80%-95%),對鐵、錳的去除有相當(dāng)效果,對有機(jī)物也有較好的去除效果(10%-25%);對色、味的去除也有一定效果,還能減少藥劑投加量。生物預(yù)處理技術(shù)運轉(zhuǎn)費便宜,僅需增加費用0.09元/立方米,但基建面積較大,投資高,每1m3/d約在100-120元左右[1]。

當(dāng)然,在現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件下,最經(jīng)濟(jì)可行辦法的是在有凈水工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行改造。采取強(qiáng)化過濾的辦法,可以不增加構(gòu)筑物,因此單位水量1m3改造費用只需20-25元,運轉(zhuǎn)費用只需增加0.03-0.05元/立方米。氨氮及亞硝酸鹽氮去除率80%-90%,有機(jī)物CODMn去除率15%-20%[1]。

綜合凈水廠不同凈水工藝的去除指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)上增加的費用,我們得出的基本結(jié)論是,在常規(guī)處理工藝基礎(chǔ)上,增加預(yù)處理和深度處理是解決當(dāng)前水源遭到污染的主要方法,另外,在預(yù)處理中,生物預(yù)處理技術(shù)也已經(jīng)開始得到應(yīng)用。這里新提出的膜過濾將是未來很有發(fā)展前途的凈水處理技術(shù)。在深度處理中,活性炭或者生物活性炭(即臭氧-活性炭聯(lián)用)將是主要的發(fā)展趨勢。

參考文獻(xiàn):

[1]王占生.中國飲用水的水質(zhì)問題[M]//錢易,郝吉明,陳吉寧,等.環(huán)境科學(xué)與工程研究[M].北京:清華大學(xué)出版社,2001:32.