凈化水源,保證安全
2011-12-31 00:00:00張敏
大觀周刊 2011年48期
中圖分類號：X131.2 文獻標識碼：A文章編號：1008-925X(2011)12-0043-01
摘要：飲用水常規工藝的主要目標是去除水源水中的懸浮物、膠體雜質和細菌。混凝是向原水中投加混凝劑，使水中難以自然沉淀分離的懸浮物和膠體顆粒互相聚合，形成大顆粒的絮體。沉淀是將混凝后形成的大顆粒絮體通過重力分離。過濾則是利用顆粒狀濾料（石英砂等）截留經沉淀后出水中殘留的顆粒物，進一步去除水中雜質，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生安全性。
關鍵詞：給水處理 常規工藝 水廠
目前我國各自來水廠的水源大都遭受生活污水與工業廢水的污染，原水中有機物氨氮濃度增加，使水帶色、味；有的水廠是從湖泊、水庫取水，由于原水藻類（包括藻類分泌物）增加，使出水色、腥味增加。這些原水經水廠常規工藝凈化，濁度不易得到很好控制，濾池易堵塞（藻類影響），出水有機物濃度高（生物不穩定，易使輸配水管道中細菌滋長，惡化水質），氨氮濃度高，使加氯量增加進而使消毒副產物（如三鹵甲烷、鹵乙酸等）量增加，提高了飲用水的致癌風險，使出廠水有異味，水質下降，往往會遭受居民的抱怨和投訴。因此，對給水廠的現有工藝進行改造勢在必行。
凈水廠的工藝改造有以下幾種方法：
①增加深度處理構筑物，如活性炭吸附（或者臭氧－活性炭聯用）技術；
②增加預處理構筑物，如生物預處理(接觸氧化池或生物濾池)；
③不增加常規工藝前、后的凈化構筑物，在現有工藝上改造，如強化混凝、強化過濾、優化消毒；
④綜合采用前面幾種技術。
具體來說，給水廠凈水系統技術改造的內容主要包括如下幾個部分：
①針對水源水的污染特性，增設必要的預處理設施。預處理技術包括投加化學氧化劑，如臭氧、高錳酸鉀；投加吸附劑，包括粉末活性炭和活化粘土；以及生物氧化技術等。特別是生物氧化預處理技術（如曝氣生物濾池），由于本身存在的一些優點，自二十世紀八十年代以來，在許多國家得到重視。我國部分城市水廠也已經開始了這方面的工作。
②混凝技術改造。改造的基本方法可因地制宜選用靜態混合器、利用水泵和加裝機械攪拌混合器等。
③絮凝技術改造。改造的基本原則是創造適宜的水力條件，使絮凝的各段過程中盡量接近最隹GT值。對打碎絮體的部位需擴大斷面積，對GT值過小的部位加裝網格或阻流裝置。如要適當增加絮凝時間則可適當地占用一些沉淀池空間來解決。
④沉淀池、澄清池的技術改造。改造的基本方法是加裝斜管或斜板。
⑤過濾技術改造，改造為煤和砂的雙層濾料濾池；可考慮采用輕質（煤或陶粒濾料）、粒徑較粗、濾層較厚的均勻濾料。濾池采用氣水聯合反沖洗，改善沖洗效果，節約沖洗水量。
⑥助濾劑的應用。在進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的一個非常重要措施。投加助濾劑后，出水濁度明顯降低，但運行周期會相應縮短。經試驗，采用助濾劑方案時，如運行周期尚長，可不改變濾層，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。
⑦增設活性炭吸附或生物活性炭（臭氧－活性炭聯用）深度處理設施，進一步控制出廠水中的有機污染物的濃度，減少鹵代物質的生成量。
⑧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），或將濾池改造為活性濾池。
⑨優化消毒工藝，使用氯胺、二氧化氯、臭氧等消毒劑，降低消毒副產物的產生量，提高飲用水的衛生安全性。
⑩采用膜技術，可以替代常規工藝和深度處理工藝，并可以去除部分溶解性無機鹽。
B11水廠自動控制的技術改造，目的是減低能耗，優化工藝參數，保證出水水質。
這里需要特別指出的是，活性炭吸附技術最能有效地去除水中的有機物，將是今后給水凈水廠首先應考慮增加的深度處理構筑物。但從經濟角度來看，根據我們的估算，采用活性炭吸附技術每處理1m3/d水的投資將在80-100元，運轉費將增加0.15元/m3左右。從目前來看出，恐怕在短時間內還難以實現。生物預處理技術對氨氮、亞硝酸鹽氮有很好的去除（80～95％），對鐵、錳的去除有相當效果，對有機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。生物預處理技術運轉費便宜，僅需增加費用0.09元/m3，但基建面積較大，投資高，每1m3/d約在100～120元左右。當然，在我國當前的經濟和技術條件下，最經濟可行辦法的是在現在凈水工藝基礎上進行改造。采取強化混凝與強化過濾的辦法，可以不增加構筑物，因此單位水量1m3改造費用只需20～25元，運轉費用只需增加0.03～0.05元/m3。氨氮及亞硝酸鹽氮去除率80～90%，有機物CODMn去除率15～20%。下面重點介紹一下常規工藝的強化即強化混凝和強化過濾。
關于強化混凝，可以有以下幾種方法：①多投混凝劑使有機物的水化殼壓縮，水解的陽離子與有機物陰離子電中和，消除由于有機物對無機膠體的影響，從而使無機膠體脫穩。②投加絮凝劑，增加吸附、架橋作用，使有機物易被絮體粘附而下沉。③投加氧化劑，使有機物被氧化。④調整混合與絮凝反應的時間，使藥劑充分發揮作用，即從水力條件上改進。⑤調整PH，一般有機物多時，PH5～6效果好。(6) 根據試驗研究結果，以投加絮凝劑，改善水力條件共同進行能取得好的效果，且經濟可行。關于強化過濾，強化過濾濾池主要功能是發揮濾料與脫穩顆粒的接觸凝聚作用而去除濁度、細菌。如果濾料洗滌不干凈，濾料表面就會積泥，當預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果。強化過濾就是讓濾料既能去濁，又能降解有機物，降解氨氮、亞硝酸鹽氮。這樣，就需要在濾料中培養生物膜，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。
綜合給水廠不同凈水工藝的去除指標和經濟上增加的費用，我們得出的基本結論是，在我國現有經濟和技術條件下，在優先考慮強化常規工藝的前提下，增加預處理和深度處理將是今后我國水廠進行改造的主要方向。在預處理中，生物預處理發展前景廣闊。在深度處理中，活性炭或者生物活性炭（即臭氧-活性炭聯用）將是主要的發展趨勢。
