我国水源水质情况与净水厂改造的适用工艺

我国水源水质情况

与净水厂改造的适用工艺清华大学王占生刘文君2011.10无锡报告提纲一、我国的水源水质情况二、我国自来水厂现有工艺的欠缺三、水厂工艺改造的技术四、当前净水厂的核心技术应是活性炭吸附五、臭氧-生物炭工艺存在的问题与解决办法六、臭氧-生物炭与超滤膜的使用条件与基建、运转费用报告提纲一、我国的水源水质情况二、我国自来水厂现有工艺的欠缺三、水厂工艺改造的技术四、当前净水厂的核心技术应是活性炭吸附五、臭氧-生物炭工艺存在的问题与解决办法六、臭氧-生物炭与超滤膜的使用条件与基建、运转费用一、我国的水源水质情况我国第一次污染源普查结果显示，2007年我国水污染情况如下：

废水排放总量2092.81亿吨（比2008年公报值571.7亿吨多1500亿吨）；废水中化学需氧量3028.96万吨，含农业源1324.09万吨（比2008年公报值1320.7万吨多出一倍多）；

氨氮172.91万吨；

重金属（镉、铬、砷、汞、铅）0.09万吨；

总磷42.323万吨。一、我国的水源水质情况工业污染农业污染城市生活污染可持续污染物（POPs）内分泌干扰物（EDCs）药品与个人防护用品（PPCPs）耗氧量（CODMn)氨氮臭味来源污染物水质指标一、我国的水源水质情况水中臭味的来源自然界中藻类代谢物质工业废水中的致臭物质城市污水中的致臭物质水中的氨氮净水厂投加的氯报告提纲一、我国的水源水质情况二、我国自来水厂现有工艺的欠缺三、水厂工艺改造的技术四、当前净水厂的核心技术应是活性炭吸附五、臭氧-生物炭工艺存在的问题与解决办法六、臭氧-生物炭与超滤膜的使用条件与基建、运转费用二、我国自来水厂现有工艺的欠缺95%以上还是常规工艺：混凝沉淀-过滤-消毒，不能有效去除溶解性有机物、氨氮、臭味物质。水源水CODMn可达5~6mg/L，新标准规定CODMn应小于3mg/L，常规处理只能去除30%左右，无法达标。常规工艺的不足：缺乏去除有机物的氧化与吸附技术。报告提纲一、我国的水源水质情况二、我国自来水厂现有工艺的欠缺三、水厂工艺改造的技术四、当前净水厂的核心技术应是活性炭吸附五、臭氧-生物炭工艺存在的问题与解决办法六、臭氧-生物炭与超滤膜的使用条件与基建、运转费用三、水厂工艺改造的技术在水源水质不断恶化的条件下，要使自来水达到新的水质标准要求，必须将常规工艺改造成深度处理工艺，主要是增加去除溶解性有机污染、臭味与氨氮的能力。深度处理首先应是强化常规处理，不用增加构筑物，然后就是增设活性炭吸附、生物预处理等构筑物。三、水水厂工工艺改改造的的技术术1、投加加氧化化剂加氯或投加加高锰酸酸钾、臭氧、过氧化化氢、二氧化化氯等氧化化剂取取代氯氯，使使氯的的消毒毒副产产物减减少，，可以以改善善水的的混凝凝条件件，将将粘附附在胶胶体表表面的的有机机物氧氧化，，使胶胶体容容易凝凝聚下下沉。三、水水厂工工艺改改造的的技术术2、活性性炭吸吸附有机物或臭味味偶然然超标时时，用粉末炭炭。不能能再生生，成成本高高，加加10mg/L需0.05元/m3水。采用炭砂滤滤池解决有有机物物超标标现象象（炭炭易吸吸附饱饱和））。有机物物较少少，但但CODMn略高时时设置置炭吸附附池（炭易易饱和和）。。原水有有机物物含量量多，，增设设臭氧-生物炭炭技术（可连连续使使用3年以上上）。。三、水水厂工工艺改改造的的技术术3、生物物预处处理（（氨氮氮高时时）水中氨氨氮可可在混凝沉沉淀过程中中去除除20%左右，，在砂滤池池中去除除30~50%（不预预加氯氯时）），在在生物炭炭池中去除除30~50%，最后后加氯氯过程程还可可部分分去除除。一一般情情况下下，如如有臭氧－－生物物炭技术，，当氨氨氮小于3mg/L时，可不设设生物物预处处理。三、水水厂工工艺改改造的的技术术4、膜技技术1）微滤（孔径径约0.1µm）和超滤（孔径径约0.01µµm，可截截留约约10万分子子量））在给给水厂厂可取代砂砂滤，超滤滤可去除细细菌、、病毒毒等颗粒粒污染染物，，但对对溶解解性小小分子子有机机污染染物和和臭味味物质质不能能去除除，可可去除除CODMn约10%（主要要去除除1万以上上分子子量））。三、水水厂工工艺改改造的的技术术表1水源水水中不不同分分子量量有机机物占总DOC的百分分比（（%）水源＜500Da500～1000Da1000～3000Da3000～10000Da＞10000DaDOC/mg/L淮河水（蚌埠段）18.3024.7816.8612.6925.598.35绍兴青甸湖30.0015.6026.0012.4016.005.57北京密云水库40.0945.6913.681.891.412.12三、水水厂工工艺改改造的的技术术从表１１可见见，河水受污染染较多多，分子量量大于1万的有机机物占占26%，湖泊、、水库库水则绝大大多数数有机机物分分子量量小于1万。超滤膜膜截留10万分子子量，去除的的有机机物量量是有有限的的，大多数数小分分子有有机物物不能能去除除。三、水水厂工工艺改改造的的技术术近年来来日本由于扩扩大供供水量量，用用于取取代滤滤池，，超滤的的应用用发展展较快快。我国海南立立昇公司采采用自自主产产权的的聚氯乙乙烯制成的的超滤滤膜，，通量量大，，价格格便宜宜，已已经用用于东东营自自来水水厂和和将用用于北北京水水源九九厂反反冲洗洗水的的净化化。膜技术术的造价约约为300元/m3/d左右。。膜的的价格格有望望进一一步降降低以以适应应水厂厂改造造。三、水水厂工工艺改改造的的技术术4、膜技技术2）纳滤（能截截留300分子量量）和和反渗透透（截留留200分子量量）能能去除除溶解性性小分分子有有机污污染物物，并能能去除除硬度、盐和重金属属离子子等，是是今后后水厂厂进一一步提提高水水质有有希望望用的的技术术，但但目前前还存存在经经济、、技术术等问问题有有待解解决。。三、水水厂工工艺改改造的的技术术表2净水技技术对对水源源中PPCPs的去除除效果果净水技术对PPCPs的去除效果常规处理（混凝沉淀-过滤）通常不能有效去除Cl2和ClO2能部分去除，但Cl2效果不稳定粉末炭只能部分去除粒状活性炭和生物处理工艺能有效去除臭氧等高级氧化工艺能高效去除微滤与超滤效率不高纳滤与反渗透能高效去除臭氧除个别物质（ANTN去除率小于50%）外，均有较好分解效果，去除率大于70%。对EDCs具有较好分解能力，去除率大于80%。从表2可以看看出，，除了了纳滤与反渗透透外，臭氧氧氧化与活性炭炭能有效效去除除PPCPs与EDCs。报告提提纲一、我我国的的水源源水质质情况况二、我我国自自来水水厂现现有工工艺的的欠缺缺三、水水厂工工艺改改造的的技术术四、当当前净净水厂厂的核核心技技术应应是活活性炭炭吸附附五、臭臭氧-生物炭炭工艺艺存在在的问问题与与解决决办法法六、臭臭氧-生物炭炭与超超滤膜膜的使使用条条件与与基建建、运运转费费用四、当当前净净水厂厂的核核心技技术应是活活性炭炭吸附附我国水水源水水中分分子量量<3000Da的有机机物占40~50%。活性性炭可可以吸吸附3000~500分子量量的有有机物物，因因而可可去除除60~10%的有机机物（（随使使用时时间逐逐渐降降低））。。臭氧-生物炭炭由于于臭氧的氧化化作用用，可可将大分子子有机机物降降解为较小分分子，便于于活性炭炭的吸吸附，同时时可将将难降降解有有机物物氧化化成易易降解解有机机物，，使生生物炭炭上微微生物物能发发挥生物降降解能力，，这样样臭氧氧-生物炭炭组合合技术术就能能有效去去除溶溶解性性有机机物和和臭味味。四、当当前净净水厂厂的核核心技技术应是活活性炭炭吸附附浙江嘉嘉兴地地区已已有10多家水厂采采用这种工工艺，实践践证明可以以长期有效去去除CODMn20~25%，有的水厂厂活性炭已已用了3~5年尚未再生，，仍可正常常使用。上向流炭池池采用30×60目（约0.3~0.6mm）炭粒，可可以减少水水头损失（（约0.30m水头损失）），膨胀床床膨胀率约约25~30%，由于粒径径小，吸附附的表面积积大，又因因上升水流流环绕充分分，比下向流炭炭池CODMn多去除5~10%。报告提纲一、我国的的水源水质质情况二、我国自自来水厂现现有工艺的的欠缺三、水厂工工艺改造的的技术四、当前净净水厂的核核心技术应应是活性炭炭吸附五、臭氧-生物炭工艺艺存在的问问题与解决决办法六、臭氧-生物炭与超超滤膜的使使用条件与与基建、运运转费用五、臭氧-生物炭工艺艺存在的问题题与解决办办法1．原水中Br-浓度过高（（>100µµg/L）时，投加臭氧会会引起出水水中溴酸盐超标标（>10µg/L）。控制溴酸盐盐超标的有有效方法：：1）少投加O3，并使O3池出水中剩余O3浓度控制在在0.1mg/L。溴酸盐产生量与水水中剩余O3浓度有关。。2)先投加H2O2，使O3与H2O2反应生成OH自由基，OH自由基与有机物反反应无选择择性，可以以控制溴酸盐浓度度在限值之内内。高级氧氧化能比单单独O3氧化多去除除CODMn5%左右。五、臭氧-生物炭工艺艺存在的问题题与解决办办法黄河下游济济南原水Br->100µµg/L，投加H2O2后BrO3-可控制在限限值以下。。济南市供供排水监测测中心与清清华大学通通过试验研研究发现H2O2:O3摩尔比为1.5~1较佳，H2O2约1万元/t，投加3mg/L，约0.03元/m3。郑州市自来来水总公司司的实验结结果与济南南市相同。。上海黄浦江江水中Br-浓度达300~400µg/L，投加O3后检测不到BrO3-，原因应该该是臭氧优优先与水中中的有机物物发生反应应，不能将将Br-氧化为BrO3-。五、臭氧-生物炭工艺艺存在的问题题与解决办办法2．生物炭池池出水泄漏微生物物，增加消毒毒难度。可采用如下下办法：滤池、炭池池加盖，防止摇蚊下卵，防防止日光照照射、水蚤蚤生长。生物炭池出出水处设不锈钢网（200目）截留微微生物。消毒改成紫外线与氯氯联用，紫外线能能有效杀灭灭两虫与细细菌、病毒毒，氯可维维持管网的的消毒剂余余量。将滤池置于炭炭池后，炭池出水水可加助溶溶剂、消毒毒剂，滤池池滤料采用用细滤料（（d=0.5~0.8mm）截留微生生物。五、臭氧-生物炭工艺艺存在的问题题与解决办办法嘉兴南郊贯贯泾港水厂厂最后滤池池出水浊度度0.02~0.09NTU，粒径2~8um的颗粒数在0~30个/mL，一般<10个/mL，达到美国国水厂建议议标准<50个/mL要求，有效效避免微生生物泄漏风险。综上所述，，臭氧-生物炭存在在的问题是是可以解决决的。报告提纲一、我国的的水源水质质情况二、我国自自来水厂现现有工艺的的欠缺三、水厂改改造可选工工艺四、当前净净水厂的核核心技术应应是活性炭炭吸附五、臭氧-生物炭工艺艺存在的问问题与解决决办法六、臭氧-生物炭与超超滤膜的使使用条件与与基建、运运转费用六、臭氧-生物炭与超超滤膜的使使用条件与与基建、运运转费用臭氧-生物炭超滤膜粉末炭+超滤膜使用条件原水CODMn在6mg/L左右，或大于6mg/L（可去除CODMn20%-25%）有臭味氨氮高原水CODMn在5mg/L左右（可去除CODMn10%）出水浊度不易达标替换滤池，增加水量原水CODMn在6mg/L左右，或大于6mg/L有臭味氨氮高出水质量能达标可去除小分子有机物AOC减少，有利管网水的生物稳定性能达标出水浊度小于0.1NTU小分子有机物去除少细菌病毒大量减少，去除两虫有保障小分子有机物去除较少其它同左基建造价（元/m3/d)300左右300-330（PVC膜）同左根据近年来来这两个技技术的应用用，可概括括总结于下下表。六、臭氧-生物炭与超超滤膜的使使用条件与与基建、运运转费用臭氧-生物炭超滤膜粉末炭+超滤膜运转费用（元/m3)臭氧（3mg/L）0.051（以液氧1000元/t，10kgO2产1kgO3、臭氧电耗10kwh/kgO3计）活性炭（用4年）0.042

（以炭价1.1万元/t计，每年补炭10%）膜折旧（用5年）0.044（以膜价80元/m3/d计）电耗（0.05kwh/m3）0.035粉末炭投每mg/L0.0055（每t以5500元计）其它同左主要问题与优点

原水溴离子高时，溴酸盐易超标微生物泄露冬天生物炭去除污染效果较差工程有成功经验（已运行6-7年）

膜丝折断膜污染的有效清洗冬天膜通量减少节省占地面积，施工期短便于自动控制工程经验尚待总结

同左结语语针对我国水水源水微污污染水质，，无论是作作为把关技术去除溶解性性大分子有有机污染物物与臭味，还是从经济适用观点出发，，臭氧-生物炭技术术目前仍然是是经济有效的深度处理理技术。谢谢！谢谢！9、静静夜夜四四无无邻邻，，荒荒居居旧旧业业贫贫。。。。12月月-2212月月-22Wednesday,December28,202210、雨中黄叶树树，灯下白头头人。。21:11:1721:11:1721:1112/28/20229:11:17PM11、以我我独沈沈久，，愧君君相见见频。。。12月月-2221:11:1721:11Dec-2228-Dec-2212、故人江江海别，，几度隔隔山川。。。21:11:1721:11:1721:11Wednesday,December28,202213、乍乍见见翻翻疑疑梦梦，，相相悲悲各各问问年年。。。。12月月-2212月月-2221:11:1721:11:17December28,202214、他乡生白发发，旧国见青青山。。28十二月月20229:11:17下午21:11:1712月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二二月月229:11下下午午12月月-2221:11December28,202216、行动出出成果，，工作出出财富。。。2022/12/2821:11:1721:11:1728December202217、做前，能够够环视四周；；做时，你只只能或者最好好沿着以脚为为起点的射线线向前。。9:11:17下午9:11下下午21:11:1712月-229、没没有有失失败败，，只只有有暂暂时时停停止止成成功功！！。。12月月-2212月月-22Wednesday,December28,202210、很很多多事事情情努努力力了了未未必必有有结结果果，，但但是是不不努努力力却却什什么么改改变变也也没没有有。。。。21:11:1721:11:1721:1112/28/20229:11:17PM11、成功就是是日复一日日那一点点点小小努力力的积累。。。12月-2221:11:1721:11Dec-2228-Dec-2212、世间成成事，不不求其绝绝对圆满满，留一一份不足足，可得得无限完完美。。。21:11:1721:11:1721:11Wednesday,December28,202213、不不知知香香积积寺寺，，数数里里入入云云峰峰。。。。12月月-2212月月-2221:11:1721:11:17December28,202214、意意志志坚坚强强的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥块块一一样样任任意意揉揉捏捏。。28十十二二月月20229:11:17下下午午21:11:1712月月-2215、楚塞三湘湘接，荆门门九派通。。。。十二月229:11下下午12月-2221:11December28,202216、少年十十五二十十时，步步行夺得得胡马骑骑。。2022/12/2821:11:1721:11:1728December202217、空山新雨后后，天气晚来来秋。。9:11:17下午9:11下下午21