城市给水处理工艺设计

1、城市给水处理面临主要问题城市给水处理主要技术 1 2案例分析 3目 录第一页，共44页。1 城市给水处理面临主要问题 各主要河流和湖泊流域水质不断恶化 有机物、重金属、有毒化学物质污染；富营养化严重。 水源地水质超标 环保部2007年根据地表水环境质量标准(GB 3838-2002)对全国32个省、直辖市和自治区的4002个水源地水质进行分类统计。受污染地表水源地个数比例约为5%。受污染地下水源地个数比例约为15.6%。 突发水污染事件频发 松花江硝基苯污染；广东北江镉污染；无锡饮用水危机1.1 水源污染严重，水污染事件频发第二页，共44页。1 城市给水处理面临主要问题1.2 水质标准提高及公

2、众关注和需求饮用水水质标准现状及发展趋势增加了71 项；修订了8 项；农药、消毒副产物、微生物学指标增加较多。第三页，共44页。1 城市给水处理面临主要问题1.2 水质标准提高及公众关注和需求深圳市优质饮用水工程技术规程（SJG16-2007）优质饮用水的定义：原水经水厂净化、消毒处理后，通过输配水管网供给用户，符合深圳市生活饮用水水质目标要求，达到欧、美等发达国家的水质标准，可以直接饮用的自来水。深圳市生活饮用水水质标准与国标对比第四页，共44页。1 城市给水处理面临主要问题1.2 水质标准提高及公众关注和需求 随着社会、经济的发展，人们对于饮用水水质的关注和需求日益增多。根据北京市自来水公

3、司的统计，用户投诉中大于90%的投诉针对嗅味，包括：土腥味、氯味、装修材料的异味等。 综合市民对于自来水水质投诉的各种问题表明，普通市民对于饮用水水质的关注主要反映在感官指标，包括： 龙头出水浊度 颜色 异嗅 口感 结垢 生物安全性第五页，共44页。1 城市给水处理面临主要问题 常规处理工艺仍为主流工艺，约占92% 无法有效去除水源污染带来的有机物、氨氮、藻类等指标超标的问题。 无法有效应对突发水源污染带来的各类特性污染问题。 在当前水源条件下无法满足新的水质标准要求。 无法保障管网输配的水质稳定性问题。 新技术、新工艺的问题 O3-BAC：溴酸盐问题、微生物泄露问题等。 水厂升级改造，引进的

4、一些国外专利技术，目前主要存在管理、运行等问题，并且如何与原有系统更好的协调运行也是目前关注的焦点之一。1.3 水厂处理工艺主要问题第六页，共44页。城市给水处理面临主要问题城市给水处理主要技术 1 2案例分析 3目 录第七页，共44页。2 城市给水处理主要技术 预处理技术 强化常规处理技术 深度处理技术 安全消毒技术 管网稳定性控制技术 应急处理技术第八页，共44页。2 城市给水处理主要技术 预处理技术 预氧化 预臭氧和高锰酸钾替代原有的预氯化，减少氯化消毒副产物。 生物预处理 针对微污染水源处理，集中在长江三角洲和珠江三角洲地区。 粉末活性炭吸附 有效去除有机物，解决嗅味问题。北京九厂用其

5、去除2-MIB、Geosmin。第九页，共44页。2 城市给水处理主要技术 强化常规处理技术 合理选择混凝剂种类和投加量 重视加药点位置和混合环节 调整pH 投加絮凝剂、助凝剂 加药自控和监测强化混凝强化过滤 选择合适的滤料（级配、种类） 配水系统改造 反冲洗系统校核优化 完善自控和监测第十页，共44页。2 城市给水处理主要技术 深度处理技术臭氧-活性炭、超滤 近10年，深度处理工艺建设规模总计达640万吨/日以上，占新增供水量13。第十一页，共44页。2 城市给水处理主要技术 安全消毒技术 氯和氯胺协同作用，提高微生物灭活率 THMs和HAAs减少50%左右短时游离氯转氯胺UV+氯胺 有效去

6、除隐孢子虫、贾第鞭毛虫、耐氯菌等 减少消毒副产物 降低遗传毒性第十二页，共44页。2 城市给水处理主要技术 管网稳定性控制技术 管网微生物生长控制条件：AOC150g/L，余氯量0.30.5mg/L 常规处理对于AOC去除较差，臭氧-活性炭去除AOC效果较好。生物稳定性化学稳定性 化学稳定性判别体系 管网铁稳定性机理模型 管网铁稳定性影响因素和控制技术：增加碱度、维持余氯浓度第十三页，共44页。图2-1 实际管网管垢分层示意图给水管网管垢分为3层，即表面沉积层、致密壳层和内部疏松层。当管垢表面致密壳层被破坏，管垢内层松散结构的二价铁和三价铁就会大量进入水流主体。其中二价铁在主体水流中被余氯和溶

7、解氧氧化成三价铁，形成不溶于水的氢氧化铁胶体颗粒，再凝聚长大成为铁锈悬浮颗粒，增加了水的浊度和色度，即产生“黄水”问题。 管垢特性初步分析2 城市给水处理主要技术第十四页，共44页。硫酸盐对于铁释放的影响主要表现在：硫酸根离子能够与管垢表面的FeOOH发生反应，生成(FeO)2SO4增加溶解性，同时较高的电导率加快反应速率，从而增加铁释放速率。有研究表明，硫酸盐促进管垢钝化层破坏溶解，破坏管网铁稳定性。2FeOOH+SO42-(FeO)2SO4+2OH-(FeO)2SO4+2H2O2Fe3+ SO42-+4OH-对于以硫酸根、氯离子等中性离子的侵蚀为基础的铁稳定性判别指数主要是拉森指数（Lar

8、son Ratio）。Larson指数的计算公式如下式：当拉森指数大于1时，水具有严重腐蚀性。硫酸根对管垢铁释放的影响2 城市给水处理主要技术第十五页，共44页。城市给水处理面临主要问题城市给水处理主要技术 1 2案例分析 3目 录第十六页，共44页。3 案例分析：北京市第九水厂 总设计规模150万m3/d，分三期建设，分别于1988、1995、2000年运行，每期50万m3/d。 为了适应水源水质变化，解决处理工艺和设施等问题，在2004年至2010年，进行了一系列的改造工程。第十七页，共44页。3 案例分析：北京市第九水厂第十八页，共44页。3 案例分析：北京市第九水厂一期二期三期污泥处理

9、第十九页，共44页。北京市主要水源系统示意北京九厂团城湖南水北调近期河北四库来水远期丹江口水库来水南水北调来水作为第二水源密云水库 怀柔水库第一水源库容严重不足平谷地下水应急水源供水能力有限张坊地下水怀柔地下水第二十页，共44页。3 案例分析：北京市第九水厂改造一：二期改为ACTIFLO 主要问题 密云水库水中藻类、有机物增加，矾花沉降性变差，斜板沉淀池斜板压塌。同时需要增加处理能力。斜管沉淀 洗砂 改造效果 沉淀出水浊度低于1NTU 藻类去除60% 砂损失率1.602.68g/m3第二十一页，共44页。3 案例分析：北京市第九水厂采用微砂回流，絮凝时间可以缩短至8min，上升流速可以提高到4

10、060m/h（1117mm/s），缩小了沉淀池的面积，有微砂作为缓冲，对水量和水质的适应性较好。微砂的粒径通常采用0.080.5mm，每m3水消耗微砂最大约为3g。 ACTIFLO第二十二页，共44页。3 案例分析：北京市第九水厂改造二：密云水库取水增加PAC 主要问题 由于藻类增加，引起嗅味问题，用户大量投诉。密云水库藻类变化PAC dosing 措施及效果平均投加5-7mg/L，高峰期投加15mg/L，管网水2-MIB低于10ng/L。第二十三页，共44页。3 案例分析：北京市第九水厂改造三：关西庄泵站由于原水水质不确定增加预氧化ozone generator KMnO4 dosing 原

11、水团城湖格栅间提升泵房预臭氧接触池九厂配水井KMnO4O3规模: 1,500,000m3/d ; 预臭氧: 1mg/L; KMnO4: 0.52.5mg/L第二十四页，共44页。3 案例分析：北京市第九水厂改造四：回流水处理 主要问题 一、二、三期煤滤池、碳池反冲洗水以及排泥池上清液均进入一期回流水池，回流水量约7万m3/d，后经提升泵送至一期加速澄清池前进行处理。由于反洗水中污染物浓度较高，降低了一期处理构筑物的供水安全性。技术先进、短流程、占地小、处理效果好第二十五页，共44页。3 案例分析：北京市第九水厂第二十六页，共44页。原水混合井高效澄清池砂滤池主臭氧接触池炭滤 清水池配水泵房管网

12、加药臭氧主加氯补氯北京第三水厂改扩建 主要问题地下水水位降低，产水能力衰减，供水管网压力不足。 解决措施增加地表水处理系统，扩建规模15万m3/d。3 案例分析：北京市第三水厂第二十七页，共44页。3 案例分析：北京市第三水厂特殊的絮凝反应器设计 ，兼具物理和化学反应。 在中心区域的轴流叶轮，使絮凝区产生的流量约10倍于处理流量， 絮凝时间约810min，沉淀区至絮凝区采用可控的外部泥渣回流应用有机高分子絮凝剂：通过投加聚合物来提高矾花密度。高密度沉淀池第二十八页，共44页。3 案例分析：北京市第三水厂第二十九页，共44页。3 案例分析：北京市第三水厂预臭氧水射器进水增加网罩 高密池排泥系统增

13、加切换阀 炭池 V型槽增加档板污泥卸泥车间增加外廊（冬季防冻） 第三十页，共44页。田村山水厂改扩建 1985年建设，原规模17万m3/d，北京市提供生活饮用水的第一座深度处理地表水厂，建成之初为亚洲最先进的水厂之一。原水混合井机械搅拌澄清池虹吸滤池臭氧接触池活性炭池清水池配水泵房管网加药臭氧主加氯补氯 燕化田村水厂（工业用水水厂）1976年建设，总规模34万m3/d。原水配水井隔板反应池板沉淀池虹吸滤池清水池配水泵房加药加氯补氯 改扩建目的：保证奥运供水需求3 案例分析：北京市田村山水厂第三十一页，共44页。改造前水源：密怀水库、张坊应急水源改造后水源：密怀水库、张坊应急水源、河北四库、丹江

14、口水库 改扩建工程总规模34万m3/d ，其中新建综合池规模17万m3/d。 改扩建工程利用燕化水厂50%产水能力（17万m3/d），取用燕化水厂出水做为田村山水厂改扩建工程的水源。燕化出水输水管道混合井砂滤池臭氧接触池炭滤池清水池配水泵房加药臭氧主加氯补氯田村山水厂改扩建3 案例分析：北京市田村山水厂第三十二页，共44页。3 案例分析：北京市田村山水厂第三十三页，共44页。深圳笔架山水厂改扩建原水混合井水力絮凝池V型滤池臭氧接触池活性炭池清水池配水泵房管网加药臭氧主加氯补氯3 案例分析：深圳笔架山水厂 1988年建设，原规模12万m3/d，采用微絮凝直接过滤处理工艺。1992年扩建，增加了混

15、合、絮凝、沉淀工艺，提高了原滤池滤速。1993年为缓解深圳市中部供水紧张的矛盾，实施应急扩建工程，新建V型滤池。 1997年将原有混合絮凝沉淀池改造成为机械混合、侧向流波形斜板沉淀池，微絮凝池停用，使供水能力挖潜到32万m3/d。 。第三十四页，共44页。3 案例分析：深圳笔架山水厂第三十五页，共44页。小格网反应池3 案例分析：深圳笔架山水厂第三十六页，共44页。平流沉淀池3 案例分析：深圳笔架山水厂第三十七页，共44页。炭滤池3 案例分析：深圳笔架山水厂第三十八页，共44页。滤池设备间3 案例分析：深圳笔架山水厂第三十九页，共44页。污泥处理系统工艺路线 排泥池脱水机房浓缩池污泥提升泵房外运填埋排泥水3 案例分析：深圳笔架山水厂第四十页，共44页。均衡池（浮动槽）2座单池平面尺寸WB = 18m18m，有效水深4m中心幅流式进泥固体负荷为1kg/m2h污泥处理系统浮动槽3 案例分析：深圳笔架山水厂第四十一页，共44页。浓缩池中