（环境工程专业论文）臭氧生物活性炭工艺在大型饮用净水厂中的应用研究.pdf

摘要 随着人口的不断增长，人类活动范围的不断扩大，工农业生产规模的不断发展，天 然水体受到了不同程度的污染，水环境中的污染物质日益增多，污染物成分越来越复杂。 随着水污染的加重，水中的有机污染物增加，改变了胶体颗粒的表面特性，导致混凝效 果降低，而氯化消毒又与之反应而形成一系列的卤代有机副产物，特别是传统的预氯化 工艺，卤代有机物生成量更大。 传统的常规净水工艺对水体中种类复杂的有机物去除能力不足，不能有效去除以溶 解状态存在的微量有机物，从而使一些有害物质包括“三致”物等微量有机物残留在饮 用水中，经氯化消毒，其危险性增加，且使出水感观指标难尽人意。 因此，近年来给水深度净水技术不断发展创新，其中臭氧生物活性炭联用工艺具 有优异的去除有机污染物的性能而备受推广，本工艺将臭氧氧化、活性炭吸附、微生物 降解统为一体。因此，最近几年臭氧生物活性炭成为我国各地水厂的建设和改造中采 用比较多的一项给水深度净化技术。 但是，由于臭氧生物活性炭工艺在我国南方地区应用还不多，虽然项目前期经过 中试研究，但在实际运行中也会出现一些问题。如能否利用炭滤池内的微生物种类及其 数量来指示水质变化的趋势；如何合理制定炭滤池的反冲洗周期；用什么标准来判断炭 滤池的反冲沈效果；如何确定炭滤料的失效等。因此，有必要对臭氧生物活性炭工艺 的设计和运行等方面的问题进行总结和研究，以更好地使用和推广这种新技术。 本学位论文主要介绍在南方地区亚热带气候条件下，对地表水为u 类的源水， 工艺采用“臭氧一生物活性炭”给水深度处理技术在某大型饮用净水厂的工艺设计、应 用及其生产水质的研究。课题主要采用实际生产经验和运行资料的总结对比，运行数据 的分析对比等方法完成， 通过本文，对“臭氧一生物活性炭”给水深度处理的工艺设计进行了分析和实际运 行效果的对比，结合水质数据对臭氧一生物活性炭系统的设计和运行进行了研究。从大 量的数据对比分析表明：“臭氧一生物活性炭”给水深度处理技术适合在南方地区亚热 带气候条件下，对地表水为i i 类的珠江水系的自来水厂。 关键词：臭氧生物活性炭；水质分析；稳定性；生物作用 a b s t r a c t i n c r e a s ec o n t i n u o u s l ya l o n gw i t ht h ep o p u l a t i o n , m a n k i n d sm o v a b l es c o p ee x t e n d s c o n t i n u o u s l y , t h ew o r ka g r i c u l t u r ep r o d u c t i o ns c a l ed e v e l o p sc o n t i n u o u s l y , t h en a t u r a lw a t e r b o d yw a ss u b j e c t e dt ot h ep o l l u t i o no fw i t hd i f f e r e n td e g r e e ，t h ep o l l u t i o nm a t e r i a li nt h e w a t e re n v i r o n m e n ti n c r e a s e di n c r e a s i n g l y , t h ep o l l u t a n tc o m p o s i t i o ni sm o r ea n dm o r e c o m p l i c a t e d b e c a u s et h ew a t e rp o l l u t i o na g g r a v a t e ，a q u a t i ca n do r g a n i cp o l l u t a n ti n c r e m e n t ， c h a n g et h es u r f a c ec h a r a c t e r i s t i co f t h eg u mb o d yg r a i n ，c a u s et oc o a g u l a t er e s u l tt ol o w e r , b u t t h ec h l o r i n a t i o nd i s i n f e c ta g a i na n di tr e s p o n db u tf o r m m i o nas e r i e so f t h eh a l o g e ng e n e r a t i o n o r g a n i cv i c e o u t c o m e ，p r e p a r et h ec h l o r i n a t i o nc r a f te s p e c i a l l ya n dt r a d i t i o n a l l y , t h eh a l o g e n g e n e r a t i o no r g a n i cm a t t e rt h eb o mq u a n t i t yi sl a r g e r t r a d i t i o n a ln o r m a lr e g u l a t i o n sc l e a nw a t e rc r a f tt ot h ec a t e g o r yi nt h ew a t e rb o d yt h e c o m p l i c a t e do r g a n i cm a t t e rc l e a nt h ea b i l i t ys h o r t a g e ，c a n tc l e a ne f f e c t i v e l yw i t ht h el i t t l e o r g a n i cm a t t e ro ff u s et h ea p p e a r a n c ee x i s t e n c e ，m a k i n gt h u ss o m eh a r m f u lm a t e r i a l s i n c l u d e ”t h r e e 、i t l lt h er e s u l tt h a t ”t h i n ge t o t h el i t t l eo r g a n i cn m t t e rr e m a i ni nt h ed r i n k i n g w a t e r ，w a sd i s i n f e c tb yc h l o r i n a t i o n ，i t sr i s ki n c r e m e n t ，a n du s ed i f f i c u l te x h a u s t e dp e r s o n s i d e ao f t h ew a t e rf e e l i n gv i e wi n d e xs i g n t h e r e f o r e ，i nr e c e n ty e a r st h ew a t e rs u p p l yd e p t ht h et h ec l e a nw a t e rt h et e c h n i q u e d e v e l o p st h ei n n o v a t i o nc o n t i n u o u s l y , t h ea m o n gt h e mo z o n e - l i v i n ga b s o r b e n tc h a r c o a lu s e s a n dt h et h ef u n c t i o nt h et h a tt h e t h ec r a f th a st h et oc l e a nt h eo r g a n i cp o l l u t a n tt h ee x c e l l e n t l y b u tt h ee n j o y se x p a n s i o n , t h et h i sc r a f tt h eo x i d i z e so z o n e ，b i o l o g i c a la c t i v e a t e dc a r b o n a d s o r b t h em i c r o o r g a n i s md e c l i n et h es o l u t i o n 船i n t e g r a lw h o l e t h e r e f o r ea n dm o s ti nt h e l a s tf e wy e a r so z o n e - b i o l o g i c a la c t i v e a t e dc a r b o np r o c e s sb e c o m ea no m c o u n t r yt h e c o n s t r u c t i o no ft h ew a t e rf a c t o r ye v e r y w h e r ea n dr e f o r mm e d i u mt h ea d o p t i o ni sm o r eo fa w a t e rs u p p l yd e p t hp u r i f yt e c h n i q u e b u t ，t h eb e c a u s eo fo z o n e - b i o l o g i c a la c t i v e a t e dc a r b o np r o c e s sa b s o r b e n tc h a r c o a lc r a f t i si no u rs o u t h e r nr e g i o na p p l ys t i l ln o tm u c k , t h ea l t h o u g ht h ei t e me x p e c t e dt op a s sb ya g o t h ei nt r yt h ear e s e a r c h w i l la l s oa p p e a rs o m ep r o b l e m si na c t u a l l yt h em o v e m e n t s u c ha s c a l lm a k eu s eo ft h em i c r o o r g a n i s mc a t e g o r yi nt h ep o l l do fb i o l o g i c a la c t i v e a t e dc a r b o n p r o c e s sa n d i t sq u a n t i t yt oi n d i c a t et h et r e n do f t h ef l u i dm a t t e rv a r i e t y ；r e a s o u a b l eh o wd r a w u pt h ep o n do fb i o l o g i c a la c t i v e a t e dc a r b o np r o c e s so fa n t i f l u s hp e r i o d ；u s ew h a ts t a n d a r dt o j u d g et h ep o n do fb i o l o g i c a la c t i v e a t e dc a r b o np r o c e s so fa n t i - f l u s hr e s u l t ；h o wm a k e s s u r e e x p i r e de t c t h et h a tt h eb i o l o g i c a la c t i v e a t e dc a r b o na n t i c i p a t e t h e r e f o r e ，t h e r ei sn e c e s s i t y t ot h ed e s i g no ft h eb i o l o g i c a la c t i v e a t e dc a r b o nc r a f ti st ot h eo z o n e - l i v i n gc r e a t u r ea n d i i c i r c u l a t ee t c o ft h ep r o b l e me a r l yo nt h es u n 1 1 1 a a r ya n dr e s e a r c h , w i t hb e t t e f l yu s a g ea n d e x p a n dt h i sk i n do f n e wt e c h n i q u e n et i i sa c a d e m i cd e g r e es i sm a i n l yi n t r o d u c e si nt h es o u t h e mr e g i o ns u b t r o p i c su n d e r t h ew e a t h e rc o n d i t i o n t h ei st h ei i t h ei l ls o u f c ct h ew a t e rt ot h et h ee a r t h st h es u r f a c e w a t e r , t h et h ec r a f tt h ea d o p t st h et h et e c h n o l o g i c a ld e s i g n ，t h ea p p l i c a t i o no f t h et h eo z o n e b i o l o g i c a l a c t i v e a t e dc a r b o np r o c e s s ”w a t e rs u p p l yd e p t hp r o c e s s i n gt e c h n i c a ls o u t h c o n t i n e n tw a t e rf a c t o r ya n di tp r o d u c e st h er e s e a r c ho ft h ef l u i dm a t t e r t h et o p i cm a i n l y a d o p t st h es u m m a r yc o n t r a s to fw i t ha c t u a lp r o d u c t i o ne x p e r i e n c ea n dc i r c u l a t ed a t a , a n a l y t i c a lc o n t r a s te t e m e t h o dc o m p l e t i o no f t h em o v e m e n td a t a n 峙p a s st h i st e x t , t h ec a r r i e do na n a l y s i st ot h et e c h n o l o g i c a ld e s i g no f 4t h eo z o n e b i o l o g i c a la c t i v e a t e dc a r b o np r o c e s s ”w a t e rs u p p l yd e p t hp r o c e s s i n gw i t ht h ec o n t r a s to f w i t h t h ea c t u a lm o v e m e n tr e s u l t ，t h ed e s i g na n dm o v e m e n tt h a tc o m b i n et h ef l u i dm a t t e rd a t a b i o l o g i c a la c t i v e a t e dc a r b o np r o c e s ss y s t e mt ot h eo z o n e l i v i n gc r e a t u r ec a r r i e do na r e s e a r c h f r o mag r e a td e a lo fd a t ac o n t r a s ta n a l y s i se n u n c i m i o n ：”1 1 他o z o n e b i o l o g i c a l a c t i v e a t e dc a r b o np r o c e s s ”w a t e rs u p p l yd e p t hp r o c e s s i n gt e c h n i q u ei si nk e e p i n gw i t hi nt h e s o u t h e r nr e g i o ns u b t r o p i c su n d e rt h ew e a t h e rc o n d i t i o nf a s t e nf o rt h el i i p e a r lr i v e r w a t e rt ot h ee a r t h ss u r f a c ew a t e ro f w a t e r w o r k s k e yw o r d s ：t h eo z o n e b i o l o g i c a la c t i v e a t e dc a r b o n ；a n a l y s i so fw a t e rq u a l i t y ； s t a b i l i z a t i o n ；b i o l o g i c a lt r e a t m e n t i l l 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声 作者签名 果由本人承担。 e l 期： 矽移年f 猬e l 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。 学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许学位论文被查阅( 除在保密期内的保密论文外) ；学校可以公布学 位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段 保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 本学位论文属于： 口保密，在年解密后适用本授权书。 呵不保密。 学位论文全文电子版提交后： 口同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单 位测览。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名：拗 日期：列矿彭争，胡国 指导教师签名：钟吩 日期：卅缉l 胡彳闫 第一章绪论 第一章绪论弟一早珀t 匕 1 1 选题工程背景和应用价值 为了加强城市基础设施建设，实现与国际接轨，广州市政府提出了提高供水质量的 战略措施。广州市自来水公司积极响应，通过专家论证和出国考察，制定出在常规给水 处理基础上增加“臭氧一生物活性炭”深度处理的工艺方案，并决定首先在南洲水厂工 程中予以采用。 按现有原水水质，常规处理能达到2 0 0 1 年9 月实施的生活饮用水水质卫生规范。 为了进一步提高出厂水水质，满足饮用净水的水质标准( c j 9 4 - - - 1 9 9 9 ) ，对浊度、色度、 臭和味、氨、亚硝酸盐、有机物、有机卤化物等的有效去除，需要增加深度处理工艺。 国内外水处理专家和学者针对如何采用更进一步的处理手段去除水中有机物做了 大量的试验研究，研究结果表明以臭氧与生物颗粒活性炭联用为代表的深度处理工艺对 水中各种有机物有显著的去除效果，该技术上个世纪7 0 年代后期已在发达国家得到了 推广应用。南洲水厂水源属i i 类，因此增加深度处理工艺后可达到饮用净水标准的要求。 广州市自来水公司南洲水厂是一间日供水能力达到1 0 0 万吨的饮用净水厂，其生产 流程为：取水一预臭氧接触处理一投药一反应一沉淀一砂过滤一后臭氧接触处理一炭过 滤一消毒一供水。 其中增加的给水深度处理技术“臭氧一生物活性炭”的效果对于出厂水的水质有决 定性的影响，因此臭氧一生物活性炭的设计是非常重要的。在保证自来水水质前提下， 从而节约生产成本，减少能耗。因此，通过研究臭氧一生物活性炭在大规模饮用净水厂 南洲水厂的应用。为广州市自来水公司其他水厂的改造，以及在南方地区亚热带气候 特点，基于地表水i i i i i 类的源水的其他水司提供有益的参考。 1 2 国内外研究现状、发展动态 臭氧作为强氧化剂，从1 9 0 6 年法国尼斯v e y a g e 水厂用于消毒以来至今已在欧洲普 遍使用。进一步的研究显示，在有效去除水中溶解性有机物、去除三氯甲烷母体物、改 善水体的致突变活性、去除色、嗅、味、消毒、杀藻等方面，臭氧具有明显的优势，因 而不仅用于预氧化和消毒，而且广泛地用于深度处理m 。 由于上述臭氧氧化中副产物的影响，对有机微污染水源不宜单纯采用臭氧作为深度 净化手段。活性炭吸附作为饮用水深度处理的重要手段广泛用于城市供水工程。由于颗 粒活性炭极其丰富的微孔体积和巨大的比表面积，使其具有良好的吸附性能。而水中溶 华南理t 大学硕十学伊论文 解杂质溶质分子的憎水性和活性炭对溶质分子的静电吸附、物理化学吸附以及生物吸附 的联合作用，使活性炭对多种分子量大而极性小的有机有害物质、金属、非金属、色、 嗅、味、酚类、表面活性剂、不易溶解的碳氢化合物以及各种农药去除效果明显。但对 极性溶剂和分子量小的有机氯化物吸附较差，而且需要频繁再生、费用较高。颗粒活性 炭又是微生物生长的载体，但必须以水中充足的溶解氧作为好氧微生物着床、生长、繁 殖的必要条件。活性炭表面及微孔形成的微生物膜通过生物降解作用，可进一步降解在 活性炭表面及微孔富集的有机物，从而降低了活性炭的吸附饱和度，延长了其使用寿命。 因其通过界面吸附作用实现水质净化的目的，虽有竞争吸附即更换替代吸附过程发生， 但不产生薪的有毒有害物质，因面被认为是相对安全的深度处理手段1 2 1 。 臭氧和活性炭吸附联合使用，除可保持各自的优势外，臭氧对大分子的开链作用与 充氧作用，为活性炭提供了更易吸附的小分子物质和产生生物活性炭作用的溶解氧，而 臭氧化可能产生的有害物质，则可被活性炭吸附并降解，这使臭氧一生物活性炭吸附工 艺相得益彰。7 0 年代中期，德国对臭氧一生物活性炭吸附工艺的研究发现，与单纯的活 性炭吸附比较，活性炭的再生周期延长4 6 倍。其后，欧洲的许多现代化水厂逐步推 广使用了臭氧一生物活性炭吸附对微污染水源的深度净化工艺p 1 。 深度净化工艺在北京市的应用始于1 9 8 5 年，已建成的田村山水厂、长辛店水厂采 用了常规处理+ 臭氧活性炭吸附工艺，第九水厂一期、二期、三期及城子水厂采用常规 处理+ 活性炭吸酣工艺。运行和迸步的生产性测定以及国内同行有关的研究试验表 明：活性炭吸附工艺对于去除水中的色、嗅、味效果显著。经常规处理后的水再经臭氧 一活性炭吸附工艺深度处理，可继续去除水中有机物，以有机物的综合指标c o d m 。表 示，去除率约在7 0 以上。色质联机的定性及半定量分析结果进一步证实：经臭氧一活 性炭吸附工艺处理后的出水中有机组分很少，且含量甚微，在加氯消毒过程中，有机组 分的含量处在卤代物生成的下限之下。可见臭氧一生物活性炭吸附工艺消除了可能生成 卤代物的| j 驱有机物，可以全面改善饮用水水质1 1 6 1 。 1 3 课题来源及研究内容 l 3 ，l 课题来源 在国内已有关于“臭氧一生物活性炭”给水深度处理工艺研究及应用的报道，它们 介绍了在特定水源水质条件下整个生产技术或方法及工艺效果，但没有提及“臭氧一生 物活性炭”给水深度处理工艺在1 0 0 万m 3 d 水厂中大规模生产饮用净水的应用。因此， 2 第一章绪论 本文针对南方地区亚热带气候特点，基于地表水i i i i i 类的源水进行了“臭氧一生物活 性炭”给水深度处理技术应用于处理能力达1 0 0 万m 3 d 的深度处理水厂，通过中试研 究到生产实践所积累的部分数据和经验，研究探讨“臭氧一生物活性炭”工艺在大规模 生产中相比于常规处理的工艺技术特点及其工艺效果符合相关的水质标准，以期能为南 方地区的自来水厂提供某些实际应用方面的参考。 1 3 2 主要研究的工作内容 1 3 2 1 臭氧一生物活性炭的应用研究 通过实际生产和运行资料的总结对比，研究臭氧生物活性炭深度处理的设计在南 方地区亚热带气候条件下，对于地表水为l i 类的水源水质下是否合理。 1 3 2 2 各工艺流程的水质研究 在南洲水厂出厂水达到城市供水水质标准( c j 厂r 2 0 6 - - - 2 0 0 5 ) 、生活饮用水卫生 规范( 2 0 0 1 ) 以及饮用净水水质标准( c j 9 4 2 0 0 5 ) 的生产情况下，各工艺流程的 水质研究。 3 华南理t 大学硕十学位论文 第二章南洲水厂简介 2 1 南洲水厂的设计依据 目前广州市自来水水厂的出厂水水质、管网水水质与现行的直饮水标准对比，主要 差别是1 3 感稍差。管网水氨氮浓度较高，由于目前的生活饮用水标准常觑检验项目中尚 无氨氮、亚硝酸盐氮等项目，所以我们的自来水水质按现行的饮用水标准来评价仍然是 达标的。饮用净水水质标准( c j 9 4 - - - - 1 9 9 9 ) 与生活饮用水卫生规范( 2 0 0 1 年6 月卫生 部发) 对比见表2 1 。 表2 - 1 饮水水质标准比较表 4 第二章南洲水厂简介 大量的研究和实践证明，水体的嗅味与氨氮的含量成正比，而且氨氮的存在会使水 厂的消毒加氯量增加，从而使消毒副产物增加，致突变阳性率增加。目前的自来水水质 规范要求的高锰酸盐指数为不大于5 r a g ! ，但作为饮用水，欧共体与法国认为高锰酸盐 指数不宜大于l 2m g | 。 总体来讲，水厂的自来水与饮用净水标准对比，存在显著差异的是色度、嗅味、高 锰酸盐指数。而引起色度、嗅味指标差异的主要原因是水中存在过量的氨氮、藻类以及 有机污染物。 2 1 1 中试研究简介 南洲水厂工程设计供水能力为1 0 0 万吨日，市政府要求该工程按饮用水标准在2 0 0 4 年6 月份投产。为此，广州市自来水公司与华南理工大学于2 0 0 3 年4 月签订协议，双 方合作进行“臭氧一生物活性炭”中试研究，于2 0 0 3 年7 月底前完成第一阶段试验， 为南洲水厂工程的给水深度处理工艺设计提供参考数据；于2 0 0 3 年1 2 月底完成第二阶 段试验，并进行中试技术成果鉴定；双方于2 0 0 4 年初又续签了中试补充协议，将中试 5 华南理t 大学硕十学位论文 延长至2 0 0 4 年6 月3 0 日结束，使现场连续试验从2 0 0 3 年6 月至2 0 0 4 年6 月经历一个 水文年；并于2 0 0 4 年3 月6 月增加3 种不同的生物活性炭给水深度处理工艺的对比试 验，一方面对南洲、新塘和西洲水厂的深度处理工程可行性研究加以论证，另一方面为 南洲水厂给水深度处理工艺的设计提供决策依据。中试研究成果通过国家建设部验收， 一致认为整体上达到国际先进水平，为今后进一步总结南洲水厂设计运行经验，我国给 水深度处理工程建设、运行管理提供借鉴。 2 1 2 源水水质 2 1 2 1 水质状况良好：在监测的五个断面除粪大肠菌群、总磷、石油类、氨氮、非 离子氨不同程度超出1 i 类标准及挥发酚略超i i 类标准外，其余1 6 个监测项目( s s 、p h 、 硫酸盐、氯化物、c o d m n 、c o d 。、b o d 5 、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、总氰化物、锰、总 汞、总砷、总铅、六价铬、总镉) 均符合i i 类水质杯准。而在管桩厂断面，在2 5 项监测 项目中出现超标的指标为石油类、挥发酚、总磷和粪大肠菌群四项，其余项目均达到i i 类水质标准。 2 1 2 2 藻类含量少：西海水源水体富营养化程度较低，抑制了藻类的丰长，藻类含 量在1 7 3 5 万个l 之间，藻类的含量和生长对水厂生产构成的影响极为低微。 2 1 2 3 水污染和环保：顺德河道的水污染主要是生活污水，其次为工业污水，但两 者的污染量均不大。根据顺德市北窖镇总体规划( 1 9 9 8 2 0 3 0 ) ，北窖镇将在大沙大 桥下游兴建日处理量为2 0 万m 3 的北窖镇污水处理厂。 表2 2 顺德水道管桩厂断面水质情况 6 第二章南洲水厂简介 2 2 水厂简介 广州市南部供水工程南洲水厂是经广州市计委批准建设的广州市市政重点工程。按 省、市政府要求，于2 0 0 4 年6 月3 0 日向广州大学城供饮用净水。该工程是一个建设规 模为1 0 0 万m 3 日特大型饮用净水厂，水厂原水取自顺德北沼西海取水点，经2 条 d n 2 2 0 0 原水输水管送至南洲水厂。南洲水厂坐落于广州市海珠区新活镇沥沼村，占地 面积达2 4 万平方米，是广州市首问采用“常规处理+ 深度处理”新颖净水工艺的水厂。 “常规处理+ 深度处理”即在常规处理的基础上增加了“臭氧一生物活性炭”深度处理 工艺，保证出厂水水质达到饮用净水的要求。 2 3 工艺总述 广州市自来水公司新建成的南洲水厂提供的是经过深度处理的饮用净水。采取的工 艺为臭氧预处理+ 常规处理+ 臭氧生物活性碳滤池工艺。 饮用水深度净化的目的：一是去除消毒副产物一有机氯化物和三致物质。目前，大 多数城市的给水水水源受到不同程度的污染，而自来水的常规处理，主要是去除悬浮物； 胶体物和细菌等，很难去除溶解的有机物等有害物质。二是去除病原菌、病毒和病原原 生物。 广州市自来水公司南洲水厂是一间日供水能力达到1 0 0 万吨的饮用净水厂，源水从 广东顺德北活西海泵站经过2 6 9 公里长的输水管道到达广州市海珠区南洲路南洲水厂， 经预臭氧接触池后，再加药混凝反应沉淀，经过砂滤池后提升至主臭氧接触池进行处理， 再经过生物活性炭滤池过滤，然后进入清水池| j 用氯氨方式进行消毒处理，最后通过泵 组送到用户中，工艺流程见：图2 1 7 华南理t 大学硕十学伊论文 直淄丞 工艺泣程 图2 一l 南洲水厂深度处理工艺流程示意图 2 4 各个环节的工艺和主要设备 2 4 1 西海取水泵站 取水规模：1 0 0 万m 3 d ，通过2 - d n 2 2 0 0 钢管输往南洲水厂，管线全长2 6 9 公里( 实 际建设长度2 x 2 5 5 公里) ；取水泵站为地下式泵站，全部泵组自灌起动： 主要设备：取水泵站内共设置8 台泵组，首期为4 台r d l 9 0 0 1 0 5 0 a ( 电机功率 1 4 0 0 k w ) 和2 台r d l 6 0 0 - 6 7 0 a 中开卧式离心泵组( 电机功率9 0 0 k w ) 。首期安装的6 台泵组，电机各配置一台g d 6 5 3 0 型管道式离心泵组为电机冷却循环水泵。 2 , 4 2 南洲水厂厂区部分 2 4 2 1 预臭氧接触池 顺德原水通过两条d n 2 2 0 0 原水管过小洲水道后，分为一条d n 2 0 0 0 及两d n l 6 0 0 原水管进入厂区。两条d n l 6 0 0 管再连通为一条d n 2 2 0 0 管，与前者d n 2 0 0 0 管一起进 入南洲水厂的预臭氧接触池。 预臭氧接触池分为独立的4 格池，在每格臭氧接触池静设置格栅闻。每格安装两台 栅距为3 m m 的并联回转式固液分离机。每格设置单独的d n l 8 0 0 进水管、流量计和放 空管，进水量可根据接触池前的d n l 8 0 0 进水管上的流量计观测。臭氧投加扩散系统采 用水射器曝气的形式，利用负压吸入臭氧气体，并同时进行气水混合。 s 第二章南洲水厂简介 主要设计参数： 臭氧投加量：o 5 1 5 m g l ； 接触池设计最大处理水量：1 0 0 万m 3 d ； 接触池数量：共4 组池，近期配备3 组设备； 接触池单池尺寸：4 0 5 8 6 ( 水深) m ； 臭氧接触时间( 池内) ： 一4 m i m 2 4 2 2 栅条絮凝、平流沉淀池 a 、池体设计参数 每个絮凝池的轴线尺寸： 絮凝池1 4 2 6 x 1 9 x 3 4 7 ( 平均水深) m 絮凝池5 82 6 x1 9 7 2 x 3 4 2 ( 平均水深1 m 每个平流池的轴线尺寸： 平流池l 42 6 1 1 9 3 3 0 ( 水深) m 平流池5 82 6 1 1 8 2 8 3 3 0 ( 水深) m b 、絮凝、平流池运行参数 全厂絮凝池、平流沉淀池最大处理水量1 0 0 万m 3 d ，2 4 小时运行。 每个絮凝池、平流池可处理水量： 1 3 7 5 0 0 11 5 0 0 0 m a d = 5 7 3 0 4 8 0 0 m 3 h 絮凝池进水量可根据絮凝池前的d n l 8 0 0 配水总管流量计观测。 平流沉淀池： c 、絮凝池、平流池工艺标准 9 华南理t 大学硕十学付论文 絮凝池出口应有明显絮体出现，且絮体密实，分离度高易沉淀。 平流池出水浊度i n t u ；出水p h 值6 8 7 2 。 絮凝池、平流池正常运行时应关闭该池体所有排空阀。 2 4 2 3 气水反冲洗砂滤池 a 、设计参数 1 砂滤池设计最大处理水量1 0 0 万m 3 d ，2 4 小时运行。 2 砂滤池分组：分为砂滤池一、砂滤池二，砂滤池三、砂滤池四大组。其中砂滤 池一、二每组1 2 格池，共2 4 格池；砂滤池三、四每组1 4 格池，共2 8 格池。 3 滤面：砂滤池单池滤面均为9 1 m 2 。砂滤池一、二滤面合计2 1 8 4m 2 ：砂滤池三、 四滤面合计2 5 4 8m 2 。砂滤池总滤面4 7 3 2m 2 。 4 设计滤速： ( 1 ) 当絮凝池、沉淀池全部运行，并平均处理最大处理水量1 0 0 万m 3 d 时，砂滤池 一、二的设计正常滤速( 平均) 9 7 5 m h ，强制滤速( 以滤池一、- - e l l 同时有一格反冲洗， 一格停池维修，其余运行计) 1 0 6 2m h ；砂滤池三、四的设计正常滤速( 平均) 8 3 5 m h ， 强制滤速( 以滤池三、四中同时有一格反冲洗，一格停池维修，其余运行计) 8 9 9m h 。 ( 2 ) 当全部滤池平均处理最大水量1 0 0 万m 3 d 时，设计正常滤速( 平均) 8 8 0 m h ，强 制滤速( 以全部滤池中同时有二格反冲洗，二格停池维修，其余运行计) 9 7 4 m h 5 滤料层厚度：石英砂滤料厚度1 2 4 m ，石英砂垫层厚度o 0 6 m 。 6 出水浊度0 ，2 n t u 。 b 、过滤状态 待滤水由待滤水总渠经滤池进水孔，过进水溢流堰，分流两侧至v 型待滤水分配槽， 进入滤池。 待滤水经过均质滤料过滤，再经滤头缝隙进入清水槽，经清水管流入清水溢流水箱， 至清水总渠。 工艺流程简图： l o 第二章南洲水厂简介 2 4 2 4 提升泵站 a 、提升泵站简介及主要设计参数、设备设置 ( 1 ) 提升泵房功能：提升泵房将常规处理中砂滤池的滤后水提升至主臭氧接触池。 ( 2 ) 设计流量：泵组提升流量q = 1 0 0 万米3 日。 ( 3 ) 泵组选型：为适应供水量从7 5 万米3 ，日到1 0 0 万米3 ，日范围内的变化，并与 取水泵站取水量相匹配，泵房内设6 台轴流泵，5 运1 备。提升泵组采用立式抽芯式轴 流泵。由于吸水井容积小，调节能力低，因此要求泵组有较高的调节能力。设计其中3 台泵组为调速泵组，叶片固定角度，通过电机变频调速调节泵组流量。其余3 台恒速水 泵分别将叶片调至不同角度，使之适应不同的流量变化。 2 4 2 5 主臭氧接触池 主臭氧接触池分为独立的6 格池，每格设置单独的d n l 4 0 0 进水管、相应流量计和 放空管，臭氧扩散系统采用采用微孔曝气盘曝气的形式，总出水渠通过四条砼渠直接与 炭滤池待滤水总渠连接。 主要参数 投加量：1 0 3 5 m g l ； 接触池处理水量规模：1 0 0 万o ，d ； 接触池数量：共6 组池； 接触池单格尺寸：3 6 7 x1 0 x6 ( 水深) m ； 余臭氧要求( c 值) ：o 2 o 4 m g l ； 臭氧接触时间( 池内) ：一 1 0 m i m 2 4 2 6 炭滤池 华南理t 大学硕十学位论文 颗粒活性炭 a 、主要参数 1 ) 炭滤池设计处理水量1 0 0 万m 3 d ，2 4 小时运行。 2 ) 炭滤池分组：分a 、b 、c 、d 四个区域，每区1 2 格池，共4 8 格池。 3 ) 滤面：单池滤面9 1 m 2 ，各分区滤面合计1 0 9 2 m 2 ，总滤面4 3 6 8 m 2 。 4 ) 滤速：设计正常滤速( 平均) 为8 8 0 m h ，强制滤速( 以全部炭滤池中同时有一格 反冲洗，三格停池维修，其余运行计) 为1 0 6 2 m h 。 5 ) 滤料层厚度：柱状活性炭炭层厚度2 m ，石英砂垫层厚度o 5 m ，正常滤速时水 体与炭层接触时间1 3 6 m i n 。 6 ) 出水水质： 0 2 i lm 颗粒 二氧化氯( c 1 0 2 ) 过氧化氢( h 2 0 2 ) 高锰 酸钾( k m n 0 4 ) 氯( c 1 2 ) 。氧化剂的选择既要考虑其氧化能力、工艺要求和水质标准， 还要考虑其价格与投加费用，需要进行经济技术比较删。 表3 1 几种常见氧化剂的氧化还原电位 3 1 1 1 预氯化工艺 随着水源水质恶化，有机污染物含量增加，使常规给水处理工艺的运行效果受到了 影响。研究表明：氯可以氧化使水中分散杂质保持稳定的有机污染物，从而使混凝及过 滤易于进行；此外，对原水加氯预氧化可防止被藻类等微生物污染和沉渣的腐化，使水 处理构筑物保持良好的卫生状态嗍。在预氯化过程中，氯与水中的有机物反应会生成较 多的三卤甲烷( t h m ) 等消毒副产物( d b p ) ，产生致癌作用。但由于预氯化成本较低， 工艺效果有保证，目前仍为国内大部分自来水厂所用。 3 1 1 2 高锰酸钾预氧化取代预氯化的应用研究 中国市政工程东北设计研究院针对微污染、富营养化的黄河平原水库水进行的以高 锰酸钾预氧化取代预氯化的实用性研究认为：虽然在除藻效率方面二者相当，都能控制 藻类数量至不干扰混凝过程，但高锰酸钾助凝效果以及对c o d m 。、n h 3 一n 、嗅味的去 除方面要优于预氯化，并能有效地控制氯化消毒副产物，降低后续氯化消毒过程中氯仿 1 7 华南理丁大学硕十学付论文 和四氯化碳等致癌物质的生成量、减少后续消毒的投氯量 j z i 。 3 1 1 3 过氧化氢预氧化除藻效能研究 过氧化氢的标准氧化还原电位高于高锰酸钾，能直接氧化构成微生物的有机物质和 水中有机污染物，同时，其本身只含氢和氧两种元素，分解后成为水和氧气，使用中不 会产生有毒有害的副产物。华中科技大学通过试验认为：过氧化氢预氧化可显著提高对 水中藻类、浊度、有机物的去除率，与预加氯相比，可以大幅度减少三卤甲烷等消毒副 产物1 4 3 1 。 3 ，1 1 4 单独臭氧预氧化 对原水进行臭氧预氧化处理，可去除藻类、促进絮凝，减少絮凝剂用量，降低待滤 水的浊度，提高过滤速度和延长过滤周期，减少过滤反洗水量，提高砂滤出水的水质i ：1 。 预臭氧投加量对净化效果和处理费用有重要的影响，预臭氧投量过低则不能有效地 抑制藻类的繁殖以及降低藻类和大分子有机物对絮凝的干扰，难以实现水处理系统中反 应、沉淀和过滤单元的优化运行，起不到预氧化作用i 叫。如果预臭氧投量过高，由于原 水浊度高，臭氧氧化效率明显低于对滤后水的氧化，必然导致浪费。在出水水质满足要 求的情况下，通过综合分析预臭氧化对藻类的灭活率、对混凝效果的影响程度以及对各 水质指标的去除情况，确定合适的预臭氧投加量范围。 对于富营养化水源水，由于水中的有机物浓度高，如果采用预氯化工艺，三氯甲烷 的生成量则很大。有资料认为，当原水t o c 大于1 5 m g l 的情况下，不宣采用预氯化。 臭氧的氧化能力很强，其预氧化的效果显著。但是如果水中易被臭氧氧化的无机物含量 高，将会快速消耗水中的臭氧，影响预氧化效率。以某水厂为例：由于其水源有机污染 比较突出，故先对水源进行生物预处理，虽然氨氮被降解，但是其亚硝酸盐含量相应升 高，首先被臭氧氧化。由于氧化l m g l 亚硝酸盐( 以n 计) 需要4 m g l 臭氧( 以0 3 计) ， 所加臭氧已被亚硝酸盐大量消耗，因而大大影响了臭氧预氧化杀藻效果m 1 。故对于富营 养化水源水而言，采用臭氧预氧化时，预臭氧投加量的确定需要考虑对原水中亚硝酸盐 氮等无机还原性污染指标的去除情况。 3 1 1 5 “臭氢生物活性炭”两级臭氢氧化 对采用“臭氧一生物活性炭”给水深度处理工艺时，通常仍选择臭氧进行预氧化， 其原因有三点：若采用c 1 2 预氧化，由此产生的有机氯化物不能被后续生物活性炭去 除；若采用c 1 2 或c 1 0 2 预氧化时，其余氯同后续投加的臭氧会发生相互干扰，降低后 1 8 第二章南洲水厂臭氧下艺的府用研究 臭氧的氧化效果；如果选择臭氧“预氧化”，则臭氧“预氧化”与“主氧化”可以实 现大部分设备共用，设备管理工作增加无几，与加氯以外的其它“预氧化”方法相比费 用较低。 3 2 预臭氧生产数据分析 3 2 1 水质分析 ( 1 ) c o d m 。 不同预臭氧投加量下各工艺阶段出水的c o d m 。平均值、c o d m a 平均去除率