微污染水源水处理技术

1、关于微污染水源水处理技术第1页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三1.水源水污染特征常规水源第2页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三生活饮用水水源水质标准CJ 3020-93一级水源水：水质良好二级水源水：水质受轻度污染水质超过二级标准限值的水源水，不宜作为生活饮用水的水源。第3页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三地表水环境质量标准GB 3838-2002类 主要适用于源头水、国家自然保护区；类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地以及保护区；类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区；类 主要适用于一般工业用水区及

2、人体非直接接触的娱乐用水区；类 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。第4页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三项目类类类BOD5(mg/L)334总氮(mg/L)0.20.51.0总磷(mg/L)0.020.10.2地表水主要水质指标标准限值第5页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三1.水源水污染特征微污染水源 指微量和痕量有毒有害的污染物进入水体后被污染的水。可溶性有机物氮藻类铁、锰等重金属第6页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三1.水源水污染特征1.1污染源城市工业废水城市生活污水垃圾渗滤液大气降水农业面源第7页，共1

3、05页，2022年，5月20日，14点55分，星期三1.2 地下水污染特征1一般不易污染2污染速度慢3污染物质多以无机有毒物质为主，少见有机物4 其自净能力差，污染状况存在时间长5相对于地表水污染扩散速度慢1.水源水污染特征第8页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三1.3河流污染特征污染程度随径流量变化断面上分布不均匀河流自净能力强污染影响大第9页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三1.4库湖污染特征 稀释能力差 积累和转化污染物质的能力强 易出现富营养化 易出现底质污染第10页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三富营养化的危害

4、水质变浑溶解氧减少藻毒素增加色度、臭味产生致突前体物增加制水成本破坏水生生态第11页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三水源地常见的藻类硅藻门 直链藻 舟形藻 小环藻 星杆藻绿藻门 小球藻 水绵 胶群藻 蓝藻门 颤藻 项圈藻 蓝束藻第12页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三水体中有恶臭的藻类蓝藻门 束丝藻属 鱼腥藻属 腔球藻属 绿藻门 空球藻属硅藻门 针杆藻属第13页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三具有藻毒素的藻类蓝藻门 铜锈微囊藻 不定腔球藻 水华鱼腥藻 水华束丝藻第14页，共105页，2022年，5月20日，14点55

5、分，星期三藻毒素的类型赤潮藻毒素麻痹性贝毒短裸甲藻毒素溶血性毒素细胞性毒素氨毒水华藻毒素肝毒素神经毒素脂多糖内毒素第15页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三底泥的危害耗氧再悬浮向水体中释放N和P第16页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三1.4水源中的污染物胶体细菌藻类无机颗粒（粘土、氧化铝等）大分子有机化合物(蛋白质、碳氢化合物等)第17页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三有机物传统有机物：水生生物及其分泌物、腐殖质耗氧有机物：蛋白质、脂肪、氨基酸、碳水化合物藻类有机物：藻类分泌物及其藻类尸体分解物非溶解性有机物：大分子有

6、机物包裹的颗粒、生物态颗粒、油的乳浊液有毒有机污染物：多氯联苯、三氯甲烷、石油类污染物第18页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三憎水酸性 碱性中性腐殖酸、富里酸、中等和高分子量的烷基羧酸和烷基二羧酸、芳香族酸、酚类、丹宁蛋白质、苯胺类、高分子量的烷基胺烃类、醛类、高分子量的甲基酮类、酯类、呋喃、吡咯亲水酸性碱性中性羟基酸、糖类、磺酸基类、低分子量的烷基羧酸和烷基二羧酸氨基酸、嘌呤、嘧啶、低分子量的烷基胺多糖、低分子量的烷基醇、醛、酮 水中天然有机物分类第19页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三2饮用水水质标准的发展2.1国际上饮用水水质标准发展趋

7、势第一阶段：重视与人体健康相关的化学物质和生物因素及一些感官指标有毒物质 消毒副产物：三卤甲烷、卤乙酸 微生物污染：贾第虫、隐孢子虫第20页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三我国饮用水标准发展历史1955.05，自来水水质暂行标准（修正稿）1956.12，饮用水水质标准（草案）15项+0项消毒副产物1957.04，集中式生活饮用水水源选择及水质评价暂行规则1959.08，饮用水卫生规程17项+0项消毒副产物1976.12，饮用水卫生标准（试行）（TJ20-76）23项+0项消毒副产物第21页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三饮用水标准1986.1

8、0，饮用水卫生标准（GB5749-85）35项+1项消毒副产物2001.09，生活饮用水水质卫生规范96项+13项消毒副产物2005.6 城市供水水质标准CJT 206-20052007.7生活饮用水卫生标准 GB 5749-2006 第22页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三2.2我国与其他国家水质标准的比较 台湾标准 日本标准 美国标准 WHO标准第23页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三生活饮用水卫生标准 GB 5749-2006 新标准中的饮用水水质指标由原标准的35项增至106项，增加了71项。微生物指标由2项增至6项；饮用水消毒剂指标

9、由项增至项；毒理指标中无机化合物由10项增至21项；毒理指标中有机化合物由5项增至53项；感官性状和一般理化指标由15项增至20项；放射性指标仍为2项。 第24页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三第25页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三第26页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三第27页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三增加了三种消毒剂接触时间出厂水消毒剂的限值第28页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三第29页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三第30页

10、，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三第31页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三第32页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三第33页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三第34页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三3地面水中有机污染物的分类与特性3.1重点控制污染物 挥发性卤代烃 苯系物 氯代苯类 酚类 多氯联苯 硝基苯 苯胺类多环芳烃类酞、酸、酯类农药丙烯腈亚硝胺类第35页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三重点控制污染物的特点有毒性长效性，影响不可逆有机氯占主体

11、在水中含量低 第36页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三3.2嗅和味水源异嗅 自然发生：水藻引起，放线菌 人为发生：污水排入管网水箱异嗅 二次污染：细菌、藻类第37页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三4 有机物分子量与净水工艺4.1不同分子量有机物的特性分子量大于1000 形成色度 水质好的湖水 分子量小于1000有机物占主体生物可降解溶解性有机碳（BDOC） Biodegradatable (Deliquescent) Organic Carbon 主要是小分子量（1000）的有机物 NBDOC BDOC/DOC第38页，共105页，2022年

12、，5月20日，14点55分，星期三常规处理的目标溶解性大分子有机物：腐殖质、蛋白质、多糖类物质被大分子有机物包裹的颗粒生物态颗粒有机物和油的乳浊液第39页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三活性炭吸附的物质 溶解度小、亲水性差、极性弱的有机物： 除草剂、杀虫剂、农药、合成洗涤剂、合成燃料、人工合成有机物生物处理的目标 对分子量大于10000的有机物无去除效果 机理：微生物对小分子有机物的降解 微生物胞外酶对大分子有机物的分解作用 生物吸附絮凝的作用第40页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三4.2有机物分子量与净水工艺的选择第41页，共105页，20

13、22年，5月20日，14点55分，星期三分子量区间原水(mg/L)混凝沉淀出水生物陶粒出水活性炭出水05001.673.658.716.250010000.87-29.786.7100030001.4516.616.868.63000100000.6956.560.0-100001000000.2986.2-50.0表4.1 各处理单元对不同分子量有机物的去除（%）第42页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三表4.2 各单元对不同分子量有机物的去除能力 分子量区间混凝沉淀生物处理活性炭吸附10000100000有效去除增加部分去除300010000有效去除部分减少增加10

14、003000部分去除部分去除有效去除5001000增加部分去除有效去除0500基本无效有效去除部分去除第43页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三表4.3 最佳工艺选择有机分子量50050010001000300030001000010000100000工艺生物处理GAC吸附GAC吸附混凝沉淀生物处理混凝沉淀第44页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三5 深度处理技术5.1 活性炭吸附5.2 臭氧氧化5.3 臭氧活性炭5.4 生物活性碳5.5 光催化氧化5.6 吹脱法5.7 膜法第45页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三活性炭

15、吸附去除色度、嗅有效去除小分子有机物对三卤甲烷去除能力有限有效去除杀虫剂对氯化产生的致突物质有去除作用第46页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三臭氧氧化去除色度和臭味杀藻与常规工艺或活性炭吸附结合可避免三氯甲烷前体物的产生可氧化苯并萤蒽、苯并蓖、苯、二甲苯、苯乙烯、氯苯、艾氏剂等助凝对已形成的三氯甲烷无去除作用可能导致水中可生物降解物质增多与细菌繁殖对DDT、环氧七氯、狄氏剂和氯丹等无效第47页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三臭氧活性炭臭氧+活性炭臭氧氧化： 大分子有机物 小分子有机物或者CO2+H2O活性炭吸附： 小分子有机物第48页，共10

16、5页，2022年，5月20日，14点55分，星期三生物活性碳比活性炭吸附更多优点：增加溶解性物质的去除率延长活性炭的再生周期，减少运行费用水中氨氮可以被生物转化为硝酸盐，减少了后氯化的投氯量，降低了三卤甲烷的生成量被认为是目前饮用水处理去除有机物（包括有机污染物）最有效的方法第49页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三光催化氧化氧化能力极强有效去除多氯联苯，烷烃、烯烃和芳香烃的氯化物：三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯、六氯苯、六六六，酚，氯酚，硝基苯、染料第50页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三光催化氧化以n型半导体为敏化剂n型半导体:Ti

17、O2、TiO3、WO3、Fe2O3、CdS 、Sr 等，光催化活性高，反应前后性质不变长期运行催化剂有中毒现象再生有困难第51页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三吹脱法去除CO2, H2S, NH3可增加水中的溶解氧，氧化水中的金属去除三氯乙烯，氯苯，1,3-二氯苯等 去除分子量小的挥发性有机物第52页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三臭氧-生物活性碳提高了溶解性有机碳的去除率延长了活性炭再生周期无有机氯化物产生杀藻第53页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三膜技术处理效果好成本高第54页，共105页，2022年，5月20日

18、，14点55分，星期三6 预处理技术预处理方法氧化法化学氧化法 分解破坏水中污染物的结构达到转化或分解污染物 的目的生物氧化法 可有效去除原水中可生物降解有机物 去除氨氮、铁、锰等污染物吸附法第55页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三6.1 氧化预处理6.1.1 化学氧化预处理氯气氧化预处理控制微生物和藻类的生长、氧化一些有机物减少混凝剂用量生成卤化有机污染物，不易去除，造成用水安全性降低高锰酸钾氧化预处理有效降低水的致突变活性氧化产物中有些是碱基置换突变物第56页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三6.1氧化预处理6.1.1化学氧化预处理二氧化氯

19、氧化预处理除藻去除异味： 用量1mg/L左右除锰： 优于O3、Cl2、KMnO4去除有机物不与氨氮反应投量过多增加色度 第57页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三6.1.1化学氧化预处理氯气氧化预处理控制微生物和藻类的生长、氧化一些有机物减少混凝剂用量生成卤化有机污染物，不易去除，造成用水安全性降低高锰酸钾氧化预处理有效降低水的致突变活性氧化产物中有些是碱基置换突变物第58页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三紫外光(UV)氧化预处理有效降低有机物浓度对毒性物质无去除能力光解作用产生致突变物或其前体物臭氧氧化预处理对移码突变物有部分去除效果对碱基置

20、换突变物没有明显效果部分臭氧化产物不易被常规处理去除第59页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三6.1.2生物氧化预处理曝气生物滤池 生物塔滤生物接触氧化生物转盘反应器 生物流化床反应器土地处理系统第60页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三6.2吸附预处理粉末活性炭吸附去除色度和嗅粘土吸附去除有机物改善絮凝效果第61页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三6.3强化混凝去除对象：天然有机物（NOM）目的：控制氯消毒产生的卤代有机污 染物，去除消毒副产物的前体物第62页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三7富

21、营养化水源的饮用水净化处理7.1对给水厂运行的不利影响7.1.1藻类堵塞滤池7.1.2药耗增加第63页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三7.2对水质的不利影响7.2.1藻类致臭 富营养化水体的致臭物质土味素2-甲基异莰醇2，4，6-三氯茴香醚2-异丁基-3-甲氧基吡嗪2-异丙基-3-甲氧基吡嗪三甲基胺第64页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三7.2.2藻类产生藻毒素第65页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三7.2.3藻类和有机物是消毒副产物的前体物 有机物 产生消毒副产物的母体物质 消毒副产物：三卤甲烷（THMs） 卤乙酸

22、（HAAs）第66页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三7.3对管网水质的不利影响成为微生物繁殖的基质影响水质缩短管网服务年限增加配水动力费用形成管垢 第67页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三7.4纯藻种对混凝过程的影响烧杯试验显示: 藻类浓度低于5106个/L无不利影响在适宜的浓度下，藻类能促进混凝过程，而浓度过高时，则会干扰正常的混凝过程第68页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三7.5 藻类有机物对混凝过程的影响低浓度藻类对混凝过程不产生影响或改善混凝高浓度藻类对混凝过程有干扰作用第69页，共105页，2022年，5月

23、20日，14点55分，星期三7.6 藻类控制技术化学药剂：硫酸铜、二氧化氯、臭氧生物制剂: 大麦秆浸出液、芦苇萃取液微滤机除藻：5060%气浮除藻：90%直接过滤：3099.9%强化混凝沉淀：90%生物处理：7090%第70页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三7.7 臭味控制技术化学氧化法活性炭吸附法生物处理法联合法第71页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三7.8有机物去除技术臭氧氧化生物处理活性炭吸附第72页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三7.9对富营养化水源的推荐净水工艺7.9.1臭氧生物处理7.9.2组合工艺第73

24、页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三富营养化水源水主要问题与饮用水净化工艺选择第74页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三8 饮用水水质生物稳定性8.1概念饮用水质的稳定性指饮用水中可生物降解有机物支持异养细菌生长的潜力，即当有机物成为异养细菌生长的限制因素时，水中有机营养基质支持细菌生长的最大可能性。生物稳定性用生物可同化有机碳(AOC)来表示管网水中被细菌利用的有机质的浓度，它可作为管网中细菌生长的潜在能力指标。第75页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三8 饮用水水质生物稳定8.2两个重要指标BDOC：生物可降解溶解性有

25、机碳是水中细菌微生物新陈代谢的物质和能量来源AOC：生物可同化有机碳 是总有机碳（TOC）中可以生物同化吸收的那一部分有机碳。是有机物中最易被细菌吸收、直接同化成细菌体的部分，是BDOC的一部分 ，可以用来衡量水中异养菌再生的生物稳定性。AOC/BDOC的比值：可以看作是饮用水中存在的可生物降解有机化合物的相对生物稳定性。第76页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三DOC：溶解性有机碳；POC：颗粒有机碳；COC：胶体有机碳；DOC：溶解有机碳。第77页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三对于良好的水源，水未用氯消毒时，AOC小于10g乙酸碳/L，异

26、养菌不发生增值； 水经消毒而AOC在50100g乙酸碳/L时，细菌孳生受到抑制，生物稳定性好； AOC大于200g乙酸碳/L时生物稳定性差，细菌迅速孳生。 一些研究结论：第78页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三用AOC评价水处理工艺对进入管网水的生物稳定性时，以下趋向引起关注： 用氯胺消毒的生物稳定性优于用液氯消毒； 采取二氧化氯替代液氯进行源水的预氯化措施，可降低AOC值； 合理保持出厂水的余氯在偏低范围，必要时管网内局部补充加氯，可以降低管网水的AOC值； 膜过滤法处理水的生物稳定性差，AOC值高； 生物活性碳法（GAC）处理水的生物稳定性好； 美国、日本都已证实

27、经臭氧处理后的水，AOC值高。/Detail/200710121696014803_8/第79页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三8.3 影响管网细菌繁殖的因素余氯营养物质 AOC / BDOC水力因素颗粒物的影响温度第80页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三8.4 AOC与饮用水生物稳定性的关系AOC10g乙酸碳/L,异养细菌不能生长BDOC0.1mg/L,大肠杆菌不能生长AOC和BDOC为小分子量有机物，适合生物处理第81页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三8.5 氧化剂对AOC的影响第82页，共105页，2022年，

28、5月20日，14点55分，星期三第83页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三第84页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三P17(荧光假单胞菌菌株)NOX(螺旋菌菌株) 第85页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三8.6 AOC在给水管网中变化的规律性分析第86页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三第87页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三第88页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三图 氯胺消毒型管网水中AOC的变化第89页，共105页，2022年，5月20日，1

29、4点55分，星期三9饮用水消毒、消毒副产物和生物稳定性的关系9.1消毒副产物（THMEP）三卤甲烷THMs卤乙酸HAAs卤代腈卤代醛第90页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三9.2氯消毒、消毒副产物和AOC之间的关系消毒副产物氯AOC细菌产生杀灭增加产生增加产生第91页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三9.3 三卤甲烷和卤乙酸的危害三卤甲烷（4种）：三氯甲烷二氯一溴甲烷一氯二溴甲烷三溴甲烷卤乙酸（9种）：一氯乙酸二氯乙酸三氯乙酸一溴乙酸二溴乙酸第92页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三9.4 不同给水处理单元 对卤乙酸及其前体物的去除规律第93页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三第94页，共105页，2022年，5月20日，14点55分，星期三去除对象三卤甲烷三卤甲烷前体物卤乙酸卤乙酸前体物适宜处理单元常规处理新炭（吸附作用）常规处理活性炭（吸附或微生物降解）常规处理旧炭（微生物作用）表 消毒副产物及其前