玉清水厂和鹊华水厂技改工程设计说明书

山东东营第二水厂工程可行性研究报告济南玉清水厂和鹊华水厂技改工程设计说明及图纸（第二标段：济南鹊华水厂技改工程）上海市政工程设计研究总院 -.混合区2.絮凝区3.预沉淀区4.斜管沉淀区5.污泥浓缩区6.出水区图4-3高密度澄清池流程示意图在（1）区，投加混凝剂和助凝剂（PAM）的原水与浓缩回流污泥经快速混合后，进入搅动絮凝区（2），通过在机械絮凝区设置的螺旋涡轮搅拌器提升，同时投入高分子助凝剂PAM，并在絮凝区内产生一个内循环，使原水中的悬浮物形成均匀、大而密的絮体，再进入预沉淀区（3）。通过预沉后的絮体通过斜管沉淀区（4）进行泥水分离，上清液由斜管上部的清水区出水，分离下来的污泥通过预沉区底部设有带栅条的刮泥机，将污泥刮至池中心污泥浓缩区（5），浓缩污泥一部分被定期排放，另一部分则连续不断地由循环泵回送至混合区。高密度沉淀池在水质适应性和抗冲击性上比机械搅拌澄清池更强。而且在理论上出水水质会更好。根据半生产性试验，它的上升流速可达18~30m/h，超过了斜管沉淀池和机械加速澄清池，使占地更小，该工艺在国外有较多成功运用。我国新疆乌鲁木齐20万m3/d水厂也采用了高密度沉淀池，目前运行效果良好。我院曾与degremont公司在上海南市水厂（黄浦江上游原水）做过该池型与平流沉淀池处理效果的对比试验。试验数据如下表4-2。表4-2Densadeg高密度沉淀池与平流沉淀池处理效果的对比试验日期时间原水浊度NTU高密度澄清池NTU平流沉淀池NTU5/189：0024.70.601.8711：0021.40.841.4714：0021.20.961.535/199：0028.40.601.5711：0025.70.661.3214：0024.20.611.365/209：0023.40.581.5211：0032.50.541.7814：0031.30.731.185/219：0031.30.731.1811：0044.10.721.7814：0046.10.801.56从试验结果分析，平流沉淀池出水浊度在1～2NTU之间，平均为1.5NTU，高密度澄清池出水浊度均小于1NTU，平均为0.68NTU。试验结果显示，在相同的混凝剂投加量条件下，高密度沉淀池出水比平流沉淀池处理后水浊度低。Actiflo是OTV公司成果，在投加混凝剂的同时，投加有机高分子助凝剂以及细砂，经机械混合、絮凝、污泥内部循环及细砂外部循环、斜管分离及慢速刮泥机等来实现去除原水中大部分悬浮物和部分大分子有机物的功能。其最大优点是：高效、快速。上升流速可达50m/h，加细砂后10秒钟后几乎全部沉淀；细砂的损失补充量仅3.0g/m3水，高分子助凝剂投加量仅0.1mg/L，同时，加矾量较传统工艺为少；效果好：出水浊度＜1NTU，色度＜5度，藻类去除率达99％；抗负荷冲击，可承受进水浊度达1500～2000NTU。考虑到Densadeg高密度沉淀池的应用实例和成功经验更多些，本投标文件在沉淀工艺对比过程中，采用Densadeg高密度沉淀池与其它沉淀工艺作比较。（4）中置式高密度沉淀池中置式高密度沉淀池是上海市政工程设计研究总院自主研发的具有多项专利的高效沉淀池，该池型总结了传统沉淀（澄清）池污泥回流方式的缺陷、总结了国外高效沉淀（澄清）池池型布置和斜管配水的不足，将多种药剂投加、高浓度污泥回流、机械混合、机械絮凝、接触絮凝、高效沉淀、污泥浓缩等有机结合在一起，池型布置更合理，处理效果更好，组合更加灵活，可适应大中小各类水厂，总体性能达到国际先进水平。中置式高密度沉淀池由混合区、机械絮凝区、自然絮凝区、污泥浓缩区，斜管分离区组成，池体内分别设置混合搅拌机、絮凝搅拌机、导流筒体、底部浓缩刮泥机、配水堰及挡板、斜管和矩形出水槽等，池体外部设置污泥回流泵和排泥泵，将底部污泥回流至混合池或根据需要排泥。使用时，预先加过混凝剂的原水在混合池内与回流的池底浓缩污泥充分混合，为加强絮凝效果，已在回流污泥中投加了部分PAM助凝；混合池出水通过翻水堰及导流渠从机械絮凝池的底部进入，之前投加了部分PAM助凝，在机械絮凝区内通过慢速的螺旋涡轮搅拌器和絮凝提升桶共同作用形成内循环，原水与回流污泥发生高效絮凝，并在PAM作用下生成致密的矾花；机械絮凝区出水通过翻水堰进入自然絮凝区，进一步形成更为均匀的大而密的絮体，同时在该阶段已发生了部分絮体的沉淀；经充分絮凝的水在沉淀区泥水分离，并通过出水槽出水。同时，在沉淀区沉淀下来的污泥经刮泥机推动后在池底浓缩并向中间泥斗推移，由污泥回流泵回流至混合池，多余污泥定期排放。（4）中置式高密度沉淀池的主要特点及与其它池型的对比1）对比平流沉淀池平流沉淀池相比，中置式高密度沉淀池与Densadeg高密度沉淀池具有较为相似的优点，主要为：Ⅰ絮凝沉淀时间短。因为絮凝速度与颗粒浓缩N、速度梯度G和絮粒体积比Ω成正比关系（，式中为碰撞效率系数）。中置式高密度沉淀池由于污泥回流，可形成至少2000mg/L以上的高浓度混合液，大大提高了絮凝效果，缩短了机械搅拌阶段的絮凝时间；沉淀时由于沉降性能大幅提高再加上助凝剂的采用，因而分离区上升流速也可大幅提高，提高了表面负荷；Ⅱ中置式高密度沉淀池具有高效的混合与絮凝效果，能产生均匀的、非常大而密的絮凝体，因此可以采用较高的分离速率（18m/h～30m/h）；远远超过传统的斜管沉淀池和机械搅拌澄清池，其紧密的整体布置使占地面积很小；Ⅲ工艺集中了斜管沉淀池，机械搅拌澄清池和国外高密度澄清池的优点，将混合、絮凝、沉淀、污泥浓缩综合于一座方形池体内，结构设计、施工简单。进出池体只有三种功能的管道，即进水，出水和污泥回流排放管，布置简洁合理，有利于水厂的总平面安排；Ⅳ中置式高密度沉淀池投加混凝剂（铝盐铁盐）、PAM条件下，出水浊度可确保在1NTU以下，还能有效去除水中CODMn、藻类等；Ⅴ由前分析可知，当原水浊度低时，平流沉淀池对浊度的去除效率较差，往往进出水浊度相差不多，时常发生不降反升，单靠增加混凝剂投量，效果也不明显，制水成本会增加很多。中置式高密度沉淀池对原水水质适应性很强，池内回流污泥的浓度非常高，原水浊度从几到几百NTU对于沉淀池内部回流污泥的浓度而言差别不大，其出水浊度能保持稳定，在负荷突变的情况下，它对水质适应性和抗冲击性比一般机械搅拌澄清池和斜管沉淀池更强，出水水质更好。Ⅵ水厂可不设浓缩池。由于沉淀池底部采用浓缩刮泥，污泥含固率高，污泥浓度可保持在3％以上，因此在污泥处理工艺中无需设浓缩池，可直接进行脱水处理。采用中置式高密度沉淀池，污泥处理系统只需设置污泥平衡池＋脱水机房，与虹吸、泵虹吸排泥方式的平流式沉淀池相比，可减少排泥池和污泥浓缩池，大幅降低了占地面积、建设费用和日常运行费用。2）与Densadeg相比，中置式高密度沉淀池更具有以下优点：Ⅰ水流顺畅、布水均匀。由于进出沉淀池水流是呈由上而下再由下而上垂直方向180°运动，如图4-4所示，泥水分离效果更彻底，更不易跑矾花。图4-3和4-4分别为（Densadeg®）高密度沉淀池和中置式高密度沉淀池布水路径图，从两图中可以对比看出，与国外的先进池型相比，中置式高密度沉淀池采用池中向两侧斜管沉淀区均匀布水的形式，缩短了布水路径，从而可提高单池处理能力，同时有效避免了布水不均影响出水水质的问题，明显优于国外同类技术。图4-4（Densadeg）高密度沉淀池布水路径图图4-5中置式高密度沉淀池布水路径图Ⅱ采用了中置式布置后，池型布置更紧凑，面积利用率更高，总占地面积更小，更适应多个单体并联布置，运用各种规模水厂。Ⅲ中置式高密度沉淀池所有设备均可实现国产化或国内采购，造价低，运行维护及设备更换方便。Ⅳ中置式高密度沉淀池拥有我院自主知识产权，设计施工不需要缴纳相关费用。表4-3和表4-4是为我院在嘉兴市石臼漾水厂进行的中置式高密度沉淀池和平流式沉淀池两种工艺对比试验结果。在实际生产性试验研究中，在取用同一水源投加相同药剂，且投加量几乎相同的情况下，中置式高密度沉淀池出水浊度远远低于平流式沉淀。表4-3中置式高密度沉淀池与平流式沉淀池全年除浊效果对比季节(月份)冬（1月）春（4月）夏（7月）秋（9月）平流式沉淀池出水平均浊度（NTU）62.07中置式高密度沉淀池出水平均浊度(NTU)0.890.931.090.70取原水、老厂二期平流式沉淀池出水、老厂二期出厂水、新厂中置式高密度沉淀池出水和新厂出厂水四个水样送样做水质全分析，部分监测指标结果如下表4-4所列。新厂中置式高密度沉淀池出水各项指标绝大部分优于老厂平流式沉淀池出水，表中中置式高密度沉淀池出水明显优于平流式沉淀池出水的指标有：色度、浊度、铝、砷、硫酸盐、硝酸盐、锰、铁、锌、铬、氟、CODMn、四氯化碳。总体来说，中置式高密度沉淀池不但去除浊度的效果明显优于平流式沉淀池，其去除有机物和部分金属的效果也较优。

表4-4老厂（平流沉淀）和新厂（中置式高密度沉淀池）水质分析序号测定项目单位GB5749-2006原水老厂沉淀水老厂出厂水新厂沉淀水新厂出厂水1化合余氯mg/L0.3－0.050.400.050.452色度C度NTU1380.144pH-6.5-5亚硝酸盐氮mg/L－0.390.21<0.0010.099<0.0016总硬度mg/L4501591601581671627总碱度mg/L－10610796101978阴离子表面活性剂mg/L0.30.13<0.05<0.050.093<0.059氰化物mg/L0.05<0.002<0.002<0.002<0.002<0.00210硒mg/L0.010.00040.00040.00040.00040.000311铝mg/L0.20.060.430.040.13<0.0312砷mg/L0.010.00270.00090.00080.00050.000613硫酸盐mg/L250969691939514硝酸盐氮mg/L1.82.515氯化物mg/L250778281858816汞mg/L0.001<0.0001<0.0001<0.0001<0.0001<0.000117锰mg/L4<0.010.04<0.0118铁mg/L0.30.980.120.020.020.0219铅mg/L0.01<0.002<0.0020.0063<0.002<0.00220铜mg/L10.010<0.0050.016<0.005<0.00521锌mg/L10.170.010.05<0.010.1022镉mg/L0.005<0.002<0.002<0.002<0.002<0.00223铬(六价)mg/L0.05<0.0040.005<0.004<0.004<0.00424甲醛mg/L0.9-<0.05<0.05<0.05<0.0525氟mg/L10.960.940.910.880.9126溴酸盐ug/L10<5.4<5.4<5.4<5.4<5.427石油类mg/L－0.15－－－－28耗氧量CODMnmg/L3(5)4.82.329挥发酚mg/L0.002<0.002<0.002<0.002<0.002<0.00230氯仿ug/L-－<0.012.3<0.012.331四氯化碳ug/L2－0.025<0.004<0.004<0.00432敌敌畏ug/L1－<0.04<0.04<0.04<0.0433滴滴涕ug/L1－<0.001<0.001<0.001<0.00134林丹ug/L2－<0.001<0.001<0.001<0.00135放射性总αBq/L0.5－<0.01<0.01<0.01<0.0136放射性总βBq/L1－0.270.240.270.2437溶解性总固体mg/L1000－48450649049038总磷mg/L－0.17－－－－39总氮mg/L－1.8－－－－3）各池型经济性比较将中置式高密度沉淀池、吸泥机排泥方式及底部刮泥排泥方式机械絮凝平流沉淀池和Densadeg沉淀池进行比较：从占地面积上看，平流沉淀池最大，Densadeg沉淀池次之，中置式高密度沉淀池最小；从工程造价看，吸泥机排泥方式平流沉淀池若考虑设置污泥浓缩系统，其造价最高，底部刮泥排泥方式平流沉淀池可省去污泥浓缩系统，造价次之，Densadeg沉淀池因其采用全进口设备故造价也较高，中置式高密度沉淀池基本采用国内采购设备，造价最低；从运行成本看，吸泥机排泥方式平流沉淀池由于排泥水需另外浓缩处理，运行成本较高，底部刮泥排泥方式平流沉淀池运行成本略低，中置式高密度沉淀池与Densadeg沉淀池基本相同。就综合投资及运行费用现值看，平流沉淀池＋污泥浓缩池最高，底部刮泥排泥方式平流沉淀池略低，Densadeg沉淀池次之，中置式高密度沉淀池最低。另外，沉淀水浊度的高低直接影响到净水厂后续滤池过滤周期与反冲洗耗水率等运行参数，直接关系到了水厂的运行成本。中置式高密度沉淀池不但保障了滤后出水的安全性，还有效降低了后续工艺运行费用。中置式高密度沉淀池的排泥浓度高，水量少，减量化效果明显，而且由于其浓度较高，已基本达到脱水机械或干化场的进泥要求，无需再增加浓缩措施，符合目前节能节耗、工艺绿色环保趋势。考虑鹊华水厂将逐步规划建设污泥处理系统，则届时将可以简化污泥处理系统建设，节省占地和投资。而且采用中置式高密度沉淀池排泥水量少，在目前无污水处理和废水回收的条件下，可以节约水资源，减少原水费用。4）中置式高密度沉淀池工程实例嘉兴石臼漾水厂8万m3/d规模中置式高密度沉淀池现场照片如图4-6所示。嘉兴石臼漾水厂设计获2007年度上海市优秀设计一等奖，中置式高密度沉淀池获2006年度上海市优秀发明三等奖。图4-6嘉兴石臼漾水厂8万m3/d规模中置式高密度沉淀池嘉兴南郊水厂15万m3/d规模中置式高密度沉淀池于2007年6月份投产运行，现场照片如图4-7所示。图4-7嘉兴南郊水厂15万m3/d规模中置式高密度沉淀池5）推荐池型从上述几种混凝沉淀工艺来看，平流沉淀池虽然有其不足之处，但工艺成熟，使用和管理经验较多；而Densadeg高密度沉淀池、中置式高密度沉淀池、Actiflo斜板澄清池在工艺方面都有较大的创新。从未来发展方向、水质适应性、处理效果、建设成本、设备采购、运行经验等角度分析选择，中置式高密度沉淀池较优。中置式高密度沉淀池也将能够很好的适应现改造用地小的条件。4.1.4气浮型式的比较气浮法是由溶气系统供应溶气水，通过水中气泡粘附水中悬浮物，使其浮于池面，用刮渣机刮除。气浮法的应用气浮法在给水中的应用主要是有3个方面，即高藻水、低浊水处理及污染水体的某些嗅味和有机物。（1）高藻水处理问题我国许多水厂的水源都是湖泊及水库水。由于受生活污水及工业废水的污染，富营养化程度逐年增加，致使藻类繁殖严重。由于藻类非常轻飘，在水中处于悬浮状态，因此，采用沉淀法几乎没有什么效果，滤池极易堵塞，反冲洗频繁，水量损失大，制水量锐减。特别是高藻期常处于一年中的用水高峰季节，供水困难更大。高藻还会对其它悬浮杂质的絮凝产生干扰，并可释放藻毒素和嗅味，使得水处理效果变差，出水水质不能达标。气浮除藻国内已应用于大量的工程实践。1978年武汉市东湖水厂将失效的平流池改造为气浮池。原水藻量为5600万个/L，气浮出水浊度仅2度左右，过滤周期也大大延长。另外在昆明水司，无锡水司，吉林水司等，都有采用气浮工艺，除藻效果良好。2000年后，潍坊市眉村及白浪河水厂增加的气浮池也取得良好效果。（2）低浊水处理问题低浊水在给水上处理相对困难。由于水中胶体杂质很少，凝聚、碰撞机会相应很少，因此不易形成絮粒。即使形成絮粒，也轻而疏松，易破碎，且难沉。加大投药量也很少见效。冬季又由于水温较低，增加了水的粘滞度，也减少了絮粒碰撞的机会，增加了絮粒长大的难度，絮粒松散而轻，降低了絮粒的沉降速度，所以在冬季沉淀效果要变差，特别是北方地区，冬季水温接近0℃，水处理难度更大，如水体为低温低浊水，在采用常规沉淀方法，处理将更加困难。对于冬季低温低浊难以用沉淀法去除的原水，气浮工艺正是利用絮粒难沉的特点，将不利因素转变为有利因素，促使轻飘絮粒迅速上浮分离，同时气浮法由于依靠气泡的浮力，能大大减少低温水粘滞度带来的影响。气浮工艺还具有加药量小，去除效率高的优点。（3）污染水体的某些嗅味和有机物在污染水源的处理中，沉淀法很难去除其色、嗅及某些有机杂质，采用气浮法，则由于其释放出来的大量微细气泡对水体产生曝气充氧作用，对水中臭味和色度的去除具有一定的作用，增加水中溶解氧，降低耗氧量，并产生气提作用，去除水中挥发性有机物。在本工程中，原水表现为低温低浊的微污染和高藻的特性，气浮法是一种较为适宜的方法。气浮工艺除藻效果良好，但不彻底，通常除藻率在90%左右。如藻类高达1亿以上时，必须结合其他工艺来保证出水水质。气浮工艺选择气浮工艺按产生气泡的方式主要有如下分类：（1）分散空气气浮法，（2）电解凝聚气浮法，（3）溶解空气气浮法。第（1）种产生的气泡直径较大，上升速度快，对于吸附水中小颗粒和易撞破的疏松絮粒，效果不佳。第（2）种耗电量大，金属消耗量大，易钝化，较难适用于大型生产。第（3）种中常用压力溶气气浮法，具有溶气量大，释气完全，气泡小，均匀而密集，特别适用于疏松絮粒和细小颗粒的固液分离，且维修方便，节约能耗。气浮池的型式气浮池一般分为三大类，即平流式、竖流式和综合式。（1）平流式气浮池平流式气浮池是目前气浮净水工艺中用得最多的一种，采用反应池与气浮池串联的形式。原水进入反应池完成絮凝后，将水流导向底部，以便从下部进入气浮接触室，延长絮粒与气泡的接触时间。池面浮渣刮入集渣槽，清水由底部集水管集取。该形式的优点是：池身浅、造价低、构造简单、管理方便。缺点是占地较多、与后续处理构筑物配套较困难、池体分离部分的容积利用率不高。（2）竖流式气浮池竖流式气浮池是国外常用的一种形式。优点是占地较小，固、液上浮分离在水流分配上较合理，便于与后续构筑物配合。缺点是池身高、造价较大，容积利用率低，反应池与气浮池的水流衔接较困难。（3）浮沉池上世纪70年代起，世界上许多水厂开始采用沉淀与气浮相结合的浮沉池工艺以适应原水的变化，典型的有法国Degremont公司研发的Sediflotazur（沉淀浮清池）、Sediflotor（沉淀浮选池）等。我国部分地区（主要是北方地区）也有使用浮沉池的工程实例。这些浮沉池通常是同时运行沉淀工艺和气浮工艺，根据重者下沉、轻者上浮的因势利导原则，先将部分易沉杂质去除，而未沉的较轻杂质则由气浮池去除。这种形式结构紧凑，占地小，去除率高，充分发挥气浮、沉淀两种处理方法各自的特长，提高综合净水效果。但是，对于沉淀和气浮工艺两者的切换却比较困难，当原水水质不需要进行气浮或沉淀就能达到出水要求时，若再运行气浮或沉淀势必将会增加运行成本；若气浮停运，又往往因池体构造问题影响沉淀出水效果。基于常见浮沉池的不足，上海市政工程设计研究总院提出了一种结合双层平流沉淀和气浮功能于一体的新型浮沉池。该技术在潍坊市寒亭区第二平原水库及水厂工程得以应用。这项技术具有原水适应能力强、占地面积小的突出优点。对于水库、湖泊水富营养情况比较严重的原水，以及低温低浊水，新型浮沉池可得以广泛的应用。本方案采用一种新型的浮沉池，该池综合了气浮、沉淀工艺，并可切换使用，且占地小，能明显节约土建投资。（4）浮滤池考虑节约用地，减少工程投资，也可以采用气浮与滤池的组合方案。浮滤池就是将气浮与滤池相结合，利用滤层上部的水深空间作为气浮的分离区，滤料既起到过滤作用，又有利于气浮池均匀出水，提高气浮去除效率。滤池上方设有刮渣设备，清除浮渣。在浮滤池的进水端设置气浮接触池。浮滤净水系统包括混凝絮凝系统、固液分离系统、溶气回流系统、气浮生物滤池反冲系统、排水系统、出水系统、辅助加药系统等。翻板滤池是最适用于气浮生物滤池的一种滤池形式。主要优势表现于：翻板滤池的砂上水深较大。较高的水深能够更好减少向下水流对上浮颗粒分离产生的影响；翻板滤池没有中央排水槽。翻板滤池的布水布气系统均布于整个滤池，使得整池过滤出流就整个平面来说是完全一致的。而气浮对出水均匀性有严格的要求。这种出水方式，正好适应了气浮的需求。相对应地，现常用的各种滤池基本上都设有中央排水槽；滤池采用大阻力布水布气反冲系统。大阻力的布水方式加上滤层过滤的均衡作用，使得下向水流更加均匀；滤池反冲洗方式为气水反冲。冲洗方式为：先气冲，再气冲加低速水反冲，再高速水反冲，强度约为V型滤的3.6倍，然后再重复一次。反冲洗净度高，容污能力强。另翻板滤池较其它滤池的优势如下：滤料为双层，双层可为陶粒与石英砂，当水质较差时，可以颗粒活性炭取代陶粒，来去除水中TOC。滤池采用翻板控制系统，冲洗结束后，开启翻板排水，排净度高，且滤料不易流失。滤料反冲洗净度高，周期长，容污能力强。上海市政工程设计研究总院提出了一种结合翻板滤池和气浮功能于一体的新型浮沉池，并获得专利。该技术在潍坊市白浪河水厂工程得以应用，处理高藻，低温低浊水，效果良好。4.1.5滤池型式的比较过滤是净水处理中去除悬浮颗粒浊度的最后也是重要的环节。虽然过滤有着各种不同的构造形式，但其主要差异在于滤料级配、反冲洗方式和运行控制过程。国内自改革开放以来对滤料级配及冲洗方式进行了改革和发展。滤料级配由细到粗，从白煤－砂双层滤料发展到均粒厚层滤料；冲洗则由单纯水冲，气冲发展到气水联合冲洗。因而提高了滤层截流杂质的能力，改善了冲洗洁净程度，提高了过滤效率。运行控制过程也逐渐以等水头匀速过滤、控制清洁滤料初期滤速为主流，并提出了初滤水排放的更高要求。目前我国滤池形式较多，如普通快滤池（双阀滤池）、虹吸滤池、移动罩滤池、V型滤池等等，各种滤池由于工作原理和布置形式不同，其性能和适用条件各有优劣。（1）普通快滤池普通快滤池在国内有较多应用，但其滤料为薄层级配滤料，表层截污。过滤为等水头变速过滤，其截污能力不强，一般出水浊度不及V型滤池。冲洗为大阻力大水量反冲洗，耗水量大。滤池清水阀门大多为开关型，不作调节。普通快滤池可适用于大、中、小型水厂，但单池面积一般不宜大于100m2（2）虹吸滤池虹吸滤池虽然池深较大，增加了土建工作量，但因不用冲洗泵和省去大量操作闸阀而节约了造价，过滤方式是变水位下的等速过滤，在刚冲洗后，清洁滤料水头损失低，过滤能力强而过滤水随着滤层水头损失增加，过滤水位也较高，这样方式虽然一定程度上避免了初期大水头高滤速的缺点，但总体上虹吸滤池出水水质不如V型滤池，虹吸滤池的自身结构注定了中小阻力冲洗、冲洗水头低，冲洗不干净容易积泥球。此外虹吸滤池因过滤周期略短冲洗耗水大。（3）移动罩滤池移动罩滤池滤速高，运行周期短，冲洗耗水大，冲洗不均匀也不彻底。另外移动罩滤池为等水头变速过滤，滤后水浊度为整座滤池平均浊度，无法解决反冲洗后单格清洁滤池滤速较快，滤后水浊度偏高的问题，进一步提高滤后水质困难。移动罩滤池设备少，占地小，投资少，但移动罩本身设备要求很高，容易产生故障。移动罩滤池适用于出水浊度要求不是很高的大、中型水厂，但单格面积不宜过大。（4）V型滤池V型滤池是法国degremont公司的一种滤池形式，二十世纪八十年代进入国内后被广泛采用，经过消化吸收已在许多细节设计及运行方式上均有改进提高。V型滤池的主要特点有（1）滤料粒径均匀，厚度大而粒径较粗，具有较大的截污能力，可保证出水水质和延长过滤周期；（2）采用微膨胀的气水反冲洗和表面扫洗，冲洗干净。（3）过滤清水采用调节阀门做到恒水位等速过滤，出水水质更有保障。（4）运行和反冲过程的自动控制更使滤池体现出先进水平。但V型滤池配套设备多，土建较复杂，投资较高。V型滤池适用于大、中型水厂，单池面积可达138m2目前，国内采用了V型滤池的水厂在沉后水浊度小于1NTU时，滤后水基本控制在0.3～0.5NTU以下，甚至于可控制到0.1NTU以下。图4-8V型滤池示例（5）序批式气水反冲洗双层滤料滤池翻板滤池是瑞士苏尔寿(Sulzer)公司下属的技术工程部(现称瑞士VATECHWABAGWinterthur)的研究成果。所谓"翻板"，是因为该型滤池的反冲洗排水舌阀(板)在工作过程中是在0°～90°范围内来回翻转而得名，见下图。图4-9翻板工作示意图1）翻板滤池的工作原理该型滤池的工作原理与其它类型气水反冲滤池相似：原水(一般指上一级净水构筑物的出水)通过进水渠经溢流堰均匀流入滤池，水以重力渗透穿过滤料层，并以恒水头过滤后汇入集水室，滤池反冲洗时，先关进水阀门，然后按气冲、气水冲、水冲3个阶段开关相应的阀门，一般重复两次后关闭排水舌阀(板)，开进水阀门，恢复到正常过滤工况。2）翻板滤池的主要特点苏尔寿公司经过长期对滤池技术研究与推广应用，使翻板滤池不断地改进完善。它在反冲洗系统、排水系统与滤料选择方面有新的技术性突破，从而使该型滤池具有出水水质明显提高、反冲洗水量少、反冲洗时间短、反冲周期长、基建投资省、运行费用低以及施工简单、工期短等特点。a．滤料、滤层可多样化选择根据滤池进水水质与对出水水质要求的不同，可选择单层均质滤料或双层、多层滤料，亦可更改滤层中的滤料。一般单层均质滤料是采用石英砂(或陶粒)；双层滤料为无烟煤与石英砂(或陶粒与石英砂)。当滤池进水水质差(如原水受到微污染，含TOC较高时)，可用颗粒活性炭置换无烟煤等滤料。b．滤料流失率低翻板滤池有级配的砾石承托层，滤料一般不会从滤池底部流失。反冲洗时反冲洗水的强度高(15L/(m2·s)～16L/(m2·s))、滤料的膨胀率较大(15%～25%或以上)，若对一般滤池比重较轻的颗粒活性炭、陶粒等滤料易于从排水槽流失。但对于翻板滤池由于它具有：①排水舌阀(板)的内侧底高于滤料层0.15m～0.20m；②排水舌阀(板)是在反冲洗结束，滤料沉降20s后再逐步开启，从而保证轻质滤料不致于通过排水舌阀(板)流失。反冲泥水一般在60s～80s内排完。此时，滤池中的微细污泥颗粒仍呈悬浮状态，不会发生沉淀，截留在滤料表面。c.滤料反冲洗净度高、周期长与容污能力强翻板滤池反冲洗的第三阶段即水冲段，其强度达15L/(m2·s)～16L/(m2·s)，使滤料膨胀成浮动状态，从而冲刷和带走前两阶段(气冲段、气水冲段)洗擦下来的截留污物和附在滤料上的小气泡。一般经两次反冲洗过程，滤料中截污物遗留量少于0.1kg/m3。这样使翻板滤池运行周期延长，反冲洗周期达40h～70h(相应水头损失为2.0mH2O左右)。当2m容污水头时，滤料容污能力达2.5kg/m3。d.翻板滤池出水水质好这主要由于反冲洗强度较高，滤料中截污物遗留量少、滤料净度好，使初滤水水质得到保证。根据昆明市自来水总公司第五水厂的翻板滤池(模型)试验结果表明：同样进水水质下，翻板滤池出水水质显著提高。当进入滤池的浊度<5NTU时，苏尔寿(Sulzer)双层滤料滤池的出水水质可达0.2NUT(95%)、<0.5NTU(100%)。e.反冲洗水耗低、水头损失小翻板滤池的水冲强度(15L/(m2·s)～16L/(m2·s))、滤料膨胀率(可高达15%～25%)与普通快滤池相近，但它的水冲时间短(2×2.2min)，反冲洗周期长(进水浊度5NTU时，反冲洗周期40h～70h)，故反冲洗水耗量少，一般约为3m3/m2～4.5m3/m2，相应的反冲洗水泵耗电量也较小。据运行表明：滤层厚1.5m，滤速为9m/h时，滤料层产生的水头损失约为0.35m～f.双层气垫层保证布水、布气均匀苏尔寿滤池在底板上、下形成两个均匀的气垫层，从而保证布水、布气均匀，避免气水分配出现脉冲现象，影响反冲洗的效果。g.气水反冲系统结构简单施工进度快翻板滤池的反冲洗系统综合了普通快滤池与V型滤池的设计特点，但对滤池底板施工要求的平整度不很严格，即使每格滤池中间安装布气布水管部分的池底，对水平误差要求≤10mm。这样可降低施工难度、缩短施工周期，较明显地减少施工费用。该型滤池的布气布水立管一般采用不锈钢管，配水、气横管采用PE塑料。配水、气横管的水平度在施工中易调整，使滤池的整个滤料层能均匀地反冲洗，去污效果好，避免了局部滤料结污结块现象，滤池的使用寿命较长，减少维护工作与运行费用。图4-10翻板滤池(炭-砂组合)V型滤池与翻板滤池这两种滤池出水水质较好，反冲洗后过滤周期长，均是较为先进的过滤池型，对于大型水厂较为适用。而翻板滤池相对V型滤池出水水质更优，反冲洗废水更少，水头损失小，施工质量更有保证，是具有国内外一流水平的过滤工艺。我院也享有翻板滤池配水配气系统的专利技术。上述两种滤池均可以作为本工程的方案选择之一。考虑到翻板滤池对国内还是较新的滤池形式，其反冲洗排水的时机对于冲洗效果还是需要水厂管理人员更多地摸索总结。对于鹊华水厂技改工程来说，采用V型滤池更具成熟经验，也将会更加合适。4.2预处理技术预处理工艺一般是作为其他工艺的辅助措施，先期对于超标较多，指标较高的物质进行减量或改变其性质，便于后续工艺的去除。预处理技术主要是生物预处理和强氧化处理技术。生物预处理技术的应用生物预处理是通过生物作用来去除氨氮和部分有机物。微污染水源的生物预处理技术，在国内外的研究和应用已经有30多年的历史，并已经得到了人们的普遍的认同。作为微污染水源的预处理，生物处理的主要优点是：对去除NH3-N、NO2-N、AOC效果显著，对有机物、色度、嗅味、TOC、浊度也有一定去除效果。缺点是占地大，处理效果对受水源水质和水温影响较大。预氧化技术的应用主要采用预氯化、预臭氧技术、高锰酸盐预氧化技术及二氧化氯预氧化技术。预氯化预氯化在国内已得到普遍使用，用于除藻和降解有机物，费用低廉，但氯与水中有机物生成的消毒副产物对人体非常有危害，应禁止在微污染水源中作为预处理使用。预臭氧预臭氧技术主要用于消除地下水中的铁、锰和去除色度、嗅味，以及降解水中的高分子有机物，还被用于改善絮凝和澄清。臭氧氧化助凝的投量范围较窄，对于不同原水水质，助凝效果波动很大。工程应用中，臭氧预氧化主要目的是助凝，必要时考虑强化去除藻类、色度和有机污染物，臭氧投量一般为0.2～2.0mg/L。有研究表明臭氧可与天然有机物产生醛类、酮类和小分子有机酸类等氧化副产物。当原水中含有较高浓度的溴离子时，臭氧预氧化使溴离子转变为溴酸根离子，并使水中溴代三卤甲烷、溴乙酸等浓度升高。预臭氧工艺占地少，工艺效果不受季节、气温等因素影响，效果稳定。但臭氧需要现场制备，且运行成本较高。高锰酸盐预氧化高锰酸钾是一种强氧化剂，能够选择性地与水中有机污染作用，破坏有机物的不饱和官能团，20世纪60年代就被用于去除水中嗅味、色度等，效果良好。近年来又研制出高锰酸盐复合药剂，对地表水有显著的氧化助凝、除藻、除嗅味、去除微量有机污染物等效能，还可降低三卤甲烷生成势。高锰酸盐复合药剂在氧化过程中产生的中间态和新生态成分可强化去除水中微量有机污染物。此外，新生态二氧化锰对水中多种微量有机与无机污染物有吸附作用，可提高对水中多种有机污染物和重金属的去除效果。二氧化氯预氧化二氧化氯预氧化的应用还比较少，但二氧化氯预氧化对芳香烃类化合物都有比较好的去除效果，可以控制三卤甲烷（THMs）的形成，减少总有机卤的生成，对水中有色物质有很好的脱色作用。采用二氧化氯预氧化，形成的有机副产物较少且毒害作用较轻，无机副产物主要有亚氯酸盐、氯酸盐。有研究报道，亚氯酸盐和氯酸盐的不利影响主要在于它的强氧化性和对人体神经系统的毒害作用，长期饮用能导致贫血症等。目前这方面的研究有待于进一步深入。二氧化氯也需要现场制备，而且根据不同的制备方法，需要严格控制反应条件，防止发生爆炸。二氧化氯用于预氧化去除有机物、铁及锰时，其投加量为1～1.5mg/L，具体投量需要根据水质情况确定。投加浓度必须控制在防爆浓度以下，必须设置安全防爆措施。凡与二氧化氯接触处应使用惰性材料；对每种药剂应设置单独的房间，并要有排除和容纳遗留或渗漏药剂的措施。4.3加强混凝过滤（1）加强混凝有关试验表明：1）加大混凝剂用量可以达到有机物的去除效果，但不同的水质对混凝剂的用量要求不同，混凝剂对水中大分子有机物（UV254值较大）和憎水性的有机物有较好的去除效果。2）水中的碱度、pH、水中有机物的浓度对有机物的去除效果有较大的影响，水中的碱度越小，pH值低，有机物浓度越高，则混凝剂对有机物的去除效果越明显。（2）加强过滤加强过滤主要考虑如下几个方面：选用合适的滤料，满足滤床深度与滤料粒径比值，充分发挥深层颗粒滤料滤床的潜力，提高滤池除浊能力；改善反冲洗方式，采用先进适宜的反冲洗方式；采用合理的助滤剂，使得滤池对水中悬浮物的截流能力提高，改善出水水质。实现初滤水排放。有试验表明，滤池过滤出水水质最差时期即为刚刚反冲结束后的滤后水，如将初滤水排出，可以提高出水品质，特别是对于两虫问题，可以有效防止两虫在滤池过滤时的泄漏。在不预加氯的条件下，导致滤料表面微生物繁殖，利用生物作用去除水中有机物。强化过滤使滤料既能除浊，又能降解有机物、氨氮和亚硝酸盐氮等。目前，强化常规工艺中的过滤过程的研究主要体现在以下几个方面：①替换滤料或采用多层滤料，即从过滤运行操作入手，强化过滤效果。如用活性炭、沸石和陶粒等多孔性滤料替换石英砂，将活性炭与硅藻土联用，活性炭与石英砂联用等。②采用改性滤料。近年来，国内外己先后开发成功了各种改性滤料，如活性氧化铝滤料(从)和惰性氧化铝滤料(MA)，改性石英砂，改性沸石等，在增加滤料比表面积的同时，强化其吸附氧化功能，以达到大量吸附和氧化水中各种溶解性有机物，改善水质的目的。③在沉淀水进入滤池之前，投加助滤剂，增加水的可过滤性。如高锰酸钾复合药剂等。④强化普通滤池的生物作用。在保证普通滤池除浊效果的前提下，强化滤池的生物活性，借助滤料上微生物的生物降解作用来强化滤池对氨氮、亚硝酸盐和溶解性有机物的去除。增加混凝剂有利于有机物的去除，水厂可根据具体情况，通过加酸调节、改变混凝剂的品种及用量、采用助凝剂等方法以达到要求的TOC去除率。该方法对于现有水厂改造，提升出水水质效果较好，但运行费用较高，管理和调节麻烦，同时也增加了水中药剂存留量，污泥量较高，一般作为水处理工艺中去除有机物的辅助方案。新建水厂中，可以考虑采用增加助凝药剂和加强混凝处理帮助获得较好混凝效果。加强过滤措施，通过水厂设计中充分考虑影响过滤工艺的各项要素，采用最佳的滤料及滤层厚度，反冲洗方式，设置助滤剂投加点和初滤水排放。4.4深度处理工艺常规处理的后续深度处理技术一般包括氧化技术（臭氧、高锰酸钾、光氧化等）、吸附技术（GAC、PAC和BAC）、膜技术（超滤、纳滤、反渗透）以及离子交换技术等。其中臭氧氧化、活性炭吸附技术在发达国家已经成熟运用，而膜技术是20世纪八十年代后开始普及的新兴的深度处理技术，净水效果非常显著。目前深度处理工艺在工程中可能采用的主要有活性炭吸附、生物活性炭、臭氧－活性炭、膜处理等工艺。4.4.1活性炭吸附活性炭吸附可采用上向流或下向流，具体参数按水质、活性炭品种及实验确定，一般接触时间大于7.5min，炭层厚度1.0～2.5m，滤速8～20m/h，炭层水头损失0.5～1.0m，冲洗膨胀率20％～40％，常温下经常冲洗强度13L/m2·s，；历时6～10min，定期采用大流量冲洗强度为15～20L/m2·s，历时6～10min，经常冲洗周期2～6d，定期大流量冲洗周期约1个月，活性炭失去吸附能力后，需要再生。4.4.2生物活性炭生物活性炭是多年来活性炭在饮用水处理的应用实践中产生的。通常，生物活性炭的前提条件是应避免预氯化处理，否则微生物就不能在活性炭上生长，因而失去生物恬性炭的生物氧化作用。生物活性炭的模型如附图4-11所示：附图4-11生物活性炭的模型1.微生物的吸附2.微生物的脱附3.有机物的吸附4.有机物的脱附5.有机物的微生物氧化6.微生物的代谢A.活性炭颗粒B.吸附态的微生物C.水中的微生物D.水中的有机物对生物活性炭的功能一致的看法是：在利用活性炭吸附作用的同时还利用微生物的降解作用。其实活性炭还有一项特殊功能，即吸附掉水中对微生物有抑制（或杀灭）作用的物质（如农药）；由于活性炭所吸附的有机物大部份是可逆的，因而能脱附（解析）出来作为微生物繁殖的营养源，这几种作用的叠加，保证了微生物的平稳地繁殖，这就是活性炭表面能载持大量微生物的根本原因，根据有关文献报导活性炭吸附的细胞数和细菌的种属有关，详见附表4-5。附表4-5活性炭对微生物的吸附量序列号微生物吸附容量（细胞数/g—活性炭）表面覆盖率(%)1枯草芽胞杆菌5×10102埃希氏大肠杆菌5×10103大肠杆菌噬菌体T41.6×1012184大肠杆菌噬菌体T23×108为了增加单位体积活性炭床层中的微生物载持量，除了减少粒径(加大外表面积)外,还应该注意活性炭的形状,使之更适宜于微生物的附着,当然最根本的措施是提高能够吸附微生物的孔隙—大孔（R＞1000Å，D＞0.2µ)的数量。根据欧洲一些国家饮用水处理的运行结果和试验结果表明。采用生物活性炭比单独采用活性炭吸附具有以下优点：①提高了出水水质，可以增加水中溶解性有机物的去除效率；⑦延长了活性炭的再生周期，减少了运行费用；③水中氨氮可以被生物转化为硝酸盐，从而减少后氯化的投氯量，降低三卤甲烷的生成量。4.4.3臭氧活性炭技术臭氧活性炭就是把臭氧氧化和活性炭吸附工艺组合使用，它包括原水的预臭氧化、活性炭的吸附和生物降解作用。一方面可以利用活性炭吸附去除臭氧氧化生成的的低分子量有机物，活性炭也可将03还原为02，减少臭氧释出进入空气污染环境，并增加供氧量；另一方面利用臭氧的供氧作用，在炭床中大量生长繁殖好氧菌，被吸附的溶解性有机物作为炭床中微生物生命活动的营养原，通过生物降解作用得到去除。这样，炭床中就同时存在着活性炭吸附和微生物的降解作用，使活性炭对水中溶解性有机物的累积吸附负荷大大超过只根据吸附等温线所预计的吸附负荷，从而延长了活性炭的工作周期，减少运行费用。臭氧投加量常在1～4mg/L之间，臭氧接触水力停留时间10～15min左右，接触后余臭氧宜控制在0.1mg/L以下，尾气必须作无害处理。其中臭氧发生器气源选择和活性炭滤池设计选择是决定处理成本和运行效果的重要因素。我院在该工艺的设计和研究工作也积累了多年的实践经验，在嘉兴石臼漾水厂、杭州南星水厂、上海周家渡水厂、上海临江水厂、上海杨树浦等工程的设计中采用了臭氧活性炭工艺，并获得了很好的运行效果。同时也拥有了一批如“上向流炭滤池”、“炭、砂组合滤池”等一批专利技术。2003～2004年，针对存在微污染的原水水质，我院进行了预臭氧－常规处理－后臭氧－活性炭过滤净水工艺的研究，对CODmn、UV254、TOC的去除见表4-6，对不同分子量有机物的去除见表4-7～4-8。表4-6各工艺对CODmn、UV254、TOC去除情况项目CODMn（mg/L）去除率（%）平均(UV254，cm-1)去除率（%）TOC（mg/L）去除率（%）原水6.020.3766.365预臭氧原水5.754.50.401-6.65.9676.3滤后水3.4642.50.08872.34.27432.9后臭氧水3.3444.50.07775.34.02336.81.8m炭滤水2.7354.70.05984.33.20850.0表4-7各净水单元溶解性有机物DOM测定值（mg/l）采样点合计>30K30K－10K10K－3K3K－1K<1K原水6.3650.5370.7581.2131.4532.404预臭氧水5.9670.4390.6941.1941.0902.550滤池出水4.2740.0410.4850.8600.4072.481后臭氧水4.0230.0370.4610.6960.2272.602活性炭出水3.2080.0060.4420.5670.3431.820表4-8各净水单元芳香族有机物紫外吸光UV254测定（cm-1）采样点合计>30K30K－10K10K－3K3K－1K<1K原水0.1340.0160.0190.0210.0250.053预臭氧水0.1120.0100.0160.0190.0180.049滤池出水0.0810.0040.0100.0090.0100.048后臭氧水0.0530.0030.0080.0080.0060.028活性炭出水0.04000.0070.0070.0040.022从表中可以看出：（1）常规工艺对CODMn去除率达到了39.8%，CODMn主要与浊度一起去除，臭氧活性炭工艺可以进一步提高CODMn的去除率，整个常规处理－臭氧活性炭工艺全程去除率约为55%左右，在试验期间活性炭出水CODMn基本小于3.0mg/L。（2）常规工艺、后臭氧、活性炭吸附池对UV254都有很好的去除效果，活性炭吸附池对UV254和CODMn的去除率有很好的一致性，都在20%左右，常规处理－臭氧活性炭工艺全程的UV254去除率达到了84%以上。（3）常规处理对TOC的去除率为28.4%，常规处理－臭氧活性炭工艺全程TOC的去除率在50%左右。各工艺对不同区间分子量有机物的去除情况也表明，臭氧活性炭深度处理工艺在滤后水的基础上，可以大大提高小分子量有机物的去除率，降低出水有机物总量。在试验中，发现该工艺目前对有机物的去除总量还有进一步提高的余地，主要是当原水中小分子量有机物占比重较大时，活性炭的吸附效率不尽理想。4.4.4膜处理技术膜技术在饮用水处理中的应用逐渐成为水处理领域的热点，被誉为“21世纪的水处理技术”。在饮用水中，膜技术主要包括：微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO），膜处理分离能力见图4-12。膜处理技术国内外发展迅速，目前，在美国、法国、英国、日本、澳大利亚、南非和荷兰等国都已相继建立了生产性的微滤、超滤和纳滤净水厂。除了大量使用在海水淡化工程以外，在常规处理方面如：美国膜处理水厂供应的人数已超过全国的十分之一，法国巴黎梅里奥赛水厂1993年建成的14万m3/d规模的膜处理水厂供应巴黎北郊39区80万人口，给水处理技术相对保守的日本建成8万m3/d规模的膜处理水厂，并大力推广大型的膜处理水厂建设，中国台湾高雄建有31万m3/d规模的膜处理水厂，内地也在广东、苏州建成万吨级的膜处理自来水厂，国内也已有大型超滤膜生产厂家，所生产的超滤膜深受国内外工程界的赞誉，为膜技术在国内应用提供了便利条件。尤其在2008年国内已相继建成了山东省东营市南郊水厂10万m3/d规模的浸没式膜处理工艺和无锡市中桥水厂15万m3/d规模的外压式膜处理工艺。图4-12膜处理与分离物质对应图超滤膜与微滤膜相比，能几乎将细菌、病毒、两虫、藻类及水生生物全部去除，是保障饮用水的微生物安全性最有效的技术；纳滤膜尽管比超滤膜能够去除更多的溶解性有机物，但由于其对进水水质要求很高，产水回收率较低，为提高回收率需要增大进水工作压力（达超滤的四倍以上），增加运行费用较多，目前大型地面水厂采用极少。此外膜处理将产生一定量的生产废水（浓水和冲洗废水），加大厂区尾水处理负荷。酸洗和碱洗产生的废液需单独收集，特殊处理。在我国，从经济角度考虑，超滤是近年膜技术在饮用水处理中应用的主流产品，其优点在于：1）可有效去除水中的颗粒状物质（确保处理后水浊度在0.1NTU以下），提高饮用水的感观效果；2）能够有效去除包括隐胞子虫、贾第鞭毛虫、细菌和病毒等在内的微生物，显著提高饮用水的微生物安全性；3）几乎可以消除水中的全部藻类组织；4）在水处理过程中不产生副产物；5）膜过滤处理单元体积小，组合扩容方便，技术操作简单。在预处理之后，原水可以直接经过膜处理来满足出水要求。超滤膜工作跨膜水头损失0.02~0.06Mpa，加上管线及阀门附件等损失，与常规处理的水头损失基本相仿。膜技术能够提供稳定可靠的水质，并且可以使水厂用地大大减少，运行操作自动化，在净水处理中具有广阔的应用前景。但超滤膜对于小分子的有机物去除能力较弱，对于水质的生物稳定性贡献较小。为进一步减少小分子有机物，改善出水水质的口感，延长膜处理工作周期，膜处理前应设置对小分子有机物预处理设施，如增设粉末活性炭投加工艺。4.4.5深度处理工艺比较上述4种深度处理工艺优缺点比较如下：表4-9深度处理工艺比较比较内容活性炭吸附池生物活性炭臭氧-活性炭膜处理优点利用活性炭吸附性能，出水水质较好；设备投资较少。有丰富的运行经验。有效去除有机物、藻类和藻毒素，出水水质好；活性炭寿命延长；运行费用低；有丰富的运行经验。有效去除有机物最优、藻类和藻毒素，出水水质最好；活性炭寿命延长；运行费用较低；有丰富的运行经验。能几乎将细菌、病毒、两虫、藻类及水生生物全部去除，出水水质好。缺点活性炭吸附饱和后，需要再生或换炭，再生费用及换炭费用高；对高分子有机物去除率欠佳。存在生物泄露；出水浊度升高。存在生物泄露；出水浊度升高，可能导致溴酸盐含量升高，设备投资较活性炭工艺高。对小分子有机物除去效果差；设备投资及运行费用最高，维护要求高。4.5原水水质波动及应对4.5.1日常水厂保障供水水质的措施1）加强水质检测和管理，严格按照国家制定的最新标准实行，对要求的检测项目全部进行自行检测，确保在第一时间掌握水质的最新情况，并随时根据水质的变化调整投加药剂的种类和数量。如增投高锰酸盐和粉末活性炭等。2）强化处理工艺，采取技术措施增强絮凝效果，降低待滤水的浊度，如加强滤池的管理，保证滤池反冲洗的效果，特别是枯水季节藻类高发期时，增加滤池的反冲洗次数，以保证滤后水的水质。3）制定对于发生水质污染突发性事件的应急方案，加强水质监测，一旦发生水质异常，即刻启动应急方案，以最快速度报告上级部门，通过对各相关单位的统一调度，保证市民的安全用水。4.5.2原水水质恶化时的应对措施近年，我国接连发生危及居民饮水安全的水源污染事件，其中以2005年冬松花江受工业污染，2007年5月底无锡太湖蓝藻暴发最具代表性，影响也最为广泛。考虑到原水可能出现的突发性水源污染事件，赣江作为江西的黄金水道，水上运输交通繁忙，水体受到运输船只和上游河道污染的严重威胁。黄河为济南市唯一地表水源，为保障城市供水安全，除了加强水源保护区监管力度、改善生态环境外，水厂中应设置应急处理设施。投加高锰酸钾（或高锰酸盐）和粉末活性炭是应对突发性水源污染事件的有效手段，具有适用范围广、反应快、投加灵活的特点，因此在无锡、上海、广州等地得到了广泛应用。在正常水厂运行过程中，作为预氧化剂的高锰酸盐投加量一般不超过1mg/L，但作为受到类似重大污染时的应急投加，投加量可高达5～8mg/L；粉末活性炭的应急投加量在20～50mg/L。4.5.3原水水质优于设计进水水质时的应对措施随着知识水平和对水质要求的提高，人们认识到降低浊度的同时可以降低水中的细菌、大肠菌、病毒、贾第鞭毛虫、隐孢子虫等，也能降低腐植酸、富里酸等部分有机物。国内一些研究表明，受污染的原水经处理后浊度降到1NTU以下，相对于3NTU水中挥发性有机物降低50%，半挥发性有机物降低30～70％，Ames试验致突变活性下降2.9～47.8%，致染色体畸变活性下降27-40%，对降低致癌和可能致癌物质也有相当效果。目前新版国家标准就要求用户龙头水浊度不超过1NTU，为此各地各水厂的出厂水浊度纷纷提高到0.5NTU以下，有的要求0.3NTU以下，浙江省则提出了优质水0.1NTU的更高要求。为达到出厂水低于0.5NTU的浊度标准并尽量降低出水中有害物质含量，目前很多水厂将滤前水浊度控制在2NTU以下甚至更低，如上海市现有水厂一般要求沉淀池出水达到1NTU以下，滤后水浊度要求在0.3NTU以下。因此，本工程采用了水质总体优良的原水，考虑当原水浊度低、其余指标均达到地表水II类标准时，可适当降低混凝剂投加量，在保证出水水质达标的前提下，提高水厂运行经济性。当然在工艺构筑物均已建成的情况下，节约运行费用的主要措施应以减少药剂投加量为主，以确保出水水质，并可应对原水水质突变。超越运行会对水质保障不利，也会对构筑物运行维护管理不利。济南玉清水厂和鹊华水厂技改工程设计说明书（第二标段济南鹊华水厂技改工程）崇明岛域总体规划（2003－2020）CHONGMINGISLANDMASTERPLAN5．水处理系统方案5.1原水水质分析本投标文件以鹊华水厂的2005年1月~2010年1月的原水和出厂水水质资料作一统计分析，文中列出几个表征水质情况的主要指标的图表：浊度、氨氮、耗氧量、叶绿素a等。（1）浊度（2）氨氮（3）耗氧量（4）叶绿素a（5）（5）水中溶解氧（2009年统计资料）表5-12005年~2009年主要指标数值表年份值域浊度（NTU）氨氮（mg/L）耗氧量（mg/L）原水出厂水原水出厂水原水出厂水2005最大值14.41.360.4最小值40.021.81.1平均值4.390.610.170.042.81.72006最大值90.055.13.1最小值40.021.40.7平均值4.390.590.160.033.32.212007最大值14.570.970.290.084.53.6最小值40.022.21.23平均值3.880.490.120.033.262.242008最大值15.130.910.290.094.52.84最小值0.660.120.010.021.71.23平均值4.80.430.130.042.741.92009最大值40.33.952.55最小值0.670.130.020.021.730.7平均值5.210.460.130.0462.61.71由2005年~2009年数据总结如下：浊度现鹊山水库浊度平均仅5NTU左右，最高浊度为16.22NTU。在冬季浊度基本都在2NTU以下，呈现低温低浊状态。而出厂水有时会超出1NTU，出现超标情况。氨氮现鹊山水库氨氮浓度最高为0.45mg/L，出厂水氨氮值都在0.3mg/L以下，平均值在0.04mg/L以下。耗氧量现鹊山水库耗氧量浓度最高为5.1mg/L，出厂水基本在3mg/L以下，但也偶有超标情况发生。（4）叶绿素a藻类是水环境中一种重要的污染物，它能引起滤池的堵塞、滤池反冲洗周期缩短、出厂水浊度升高、自来水中存在异嗅味等问题。藻类也是一种重要的三卤甲烷前体物。在除藻研究中，藻类去除率是衡量除藻效果的一项重要指标。藻类具有叶绿体，含有叶绿素a、b、c、d，各类胡萝卜素及叶黄素等，能够进行光合作用。叶绿素a包含在所有的藻类之中，约占藻体有机物干重的1%～2%。在光合作用过程中，叶绿素b、c、d所吸收的光能都要传递给叶绿素a，因而一般认为叶绿素a是间接衡量藻类生物量的较理想指标。本工程原水叶绿素a平均值为6.64μg/L，最高值为12.18μg/L；出厂水平均值为0.87μg/L，最高值为2.18μg/L。（5）溶解氧水中溶解氧表明了水体被污染程度。根据鹊华水厂2009年的统计资料，原水溶解氧平均5.75mg/L，最高为9.55mg/L，最低为2.8mg/L。出厂水溶解氧平均5.32mg/L，最高为9.0mg/L，最低为2.1mg/L。最低值都发生在7月13日，可能与该时段原水中微生物和藻类大量繁殖有关。据水利部黄委会2004年公报显示，黄河干、支流水质评价中Ⅳ~劣V类水质河长占评价总河长的73.5％，黄河水已经受到严重污染。目前黄河经鹊山水库完全预沉后，原水浊度较低，为微污染状态，耗氧量某些时段较高，总氮平均在3mg/L以上，氮、磷含量及比例均超过相关富营养水体的临界值，水体呈现富营养化状态，导致水库水藻类含量较高，特别是每年的开春和秋季藻类含量急剧增加，藻类总数含量基本在106以上。藻类的繁殖与死亡，会释放出藻毒素和产生严重的嗅味。近年来，原水中还发现以剑水蚤为代表的水蚤类浮游动物在鹊山水库中出现，常规水处理的消毒工艺难以将其杀灭。综合上述分析和前节所述：鹊华水库原水水质相对较好，但表现为低温低浊微污染水特性，存在藻、有机物、嗅味等问题。本改造目标也即是提高常规工艺处理能力，重点解决藻、有机物、嗅味等问题。此外，根据获得信息，济南市黄河水检测数据反映黄河水中溴化物含量长期较高。一般原水中溴化物（Br-）的含量为0.08~0.15mg/L，平均约为0.1mg/L，采用臭氧化的水处理工艺必须关注其带来强致癌物质的溴酸盐超标的风险。5.2净水工艺系统选择本工程应充分考虑现有原水状况，地形和地质条件，现有工艺流程，生产习惯和管理经验，考虑运行安全、可靠、便捷和低成本等生产管理要素，采用先进可靠水处理技术，建设国内一流水厂，使供水水质达到新的规范和标准，采用合理适用的污水处理技术，占地省、效率高、节约水资源，建设环境友好型和资源节约型水厂。因此，本节根据第4节的论述和原水水质分析情况，结合现有工艺流程，针对改造工程处理目标，从除藻、有机物、嗅味等方面对处理方法作一论述，确定合适的处理方案。5.2.1除水中藻类的方法现净化工艺常用的除藻方式有：化学杀藻、气浮除藻、高密度沉淀池除藻和膜处理除藻。化学杀藻是采用消毒剂，杀灭水中藻类，并由后续沉淀、过滤工艺去除。该方法简单易行，操作简便，但对于藻类较多的水源，杀藻效果不好，药剂耗量大，成本高。采用预氯化、预臭氧、二氧化氯等方法，副产物相对较多，对饮用水安全带来危害。如采用加氯杀藻，还会产生三致物质。高锰酸盐预氧化相对经济，对藻类、有机物等去除效果好，且可以起到助凝作用。济南玉清水厂将氧化剂KMnO4，Cl2，ClO2与常规水处理工艺结合，进行了除CODMn，叶绿素a，及藻毒素的研究，结果见下表。表5-2加KMnO4及Cl2-常规处理各工艺试验结果比较水质加KMnO40.5mg/L加Cl21.0mg/L原水沉后%滤后%出厂%原水沉后%滤后%出厂%CODMnmg/L4.864.5273.5826.33.4229.64.824.624.24.3110.64.0116.8叶绿素aµg/L23.815.335.75.8375.5~0~10020.820.807.862.5~0~100总藻毒素µg/L1.00.7525.00.4555.00.35651.10.6838.20.58955.5从表5-2可见，加KMnO4工艺较Cl2为好，原水叶绿素为20.8-23.8µg/L，总藻毒素为1.0-1.1µg/L，藻污染已达到一定程度，经KMnO4或Cl2强化常规后，藻毒素均低于1µg/L。气浮法除藻。该工艺是由溶气系统供应溶气水，通过水中气泡粘附水中藻类，使其浮于池面，用刮渣机刮除。气浮除藻是通过物理方法将藻从水中上浮分离，非常适合藻类去除，除藻效果良好，且不会产生不利影响，感官指标也有较大改观。气浮工艺需增加回流压力水和溶气系统，投资及运行费用有所增加，操作管理难度也有所提高，且出水水质较好。高密度沉淀池除藻。主要依靠高浓度的污泥回流，将藻类裹挟在污泥中，使之一起沉淀，提高其沉淀效果，相对一般沉淀池效率大大提高。活性炭滤池除藻。活性炭滤池运行一段时间以后会在表面生长微生物，对除藻有一定帮助。一般认为，生物除藻的可能机理有以下几种：生物膜的吸附、附着，生物载体之间的生物絮凝和机械截留，微生物的氧化分解，原、后生动物的捕食，脱落生物膜的携带去除等。膜处理除藻。在给水处理中一般采用超滤膜，膜孔可做到名义孔径为0.01µm，藻类的大小在1µm左右，膜处理主要是依靠物理的作用，直接将藻类去除。膜处理还可以去除全部细菌，部分病毒，两虫、微生物等。上述各工艺对藻去除效果的差异主要是由于去藻的机理不同，常规工艺去藻主要是依靠沉淀或气浮去除大部分藻，再通过滤池物理化学吸附及部分筛分机理去除一部分。而考虑膜本身的优良特性，超滤工艺由于膜孔径远小于藻类大小，通过筛分机理，直接物理除藻，去除效果是其它常规做法无法企及的，特别是高藻期，效果差异更大。但仅作为除藻工艺，膜处理的工程投资和运行费用的代价较高。5.2.2除水中有机物的方法本工程原水水质较好，水体中主要存在一定的有机物污染。水体中有机物的来源较为复杂，但总体上可将其分为外源有机物和内源有机物。外源有机物包括由地面径流和浅层地下水从土壤中渗沥出的有机物(主要含腐殖质、农药、杀虫剂、除草剂和化肥等)、城市污水和工业废水排入水体的有机物、大气降水从空气中洗涤出的有机物、水面养殖向水体投加的有机物、采矿及石油加工排放的有机物等。内源有机物来自于生长在水体中的生物群体(藻类、细菌、水生植物及大型藻类)所产生的有机物和水体底泥释放的有机物。天然有机物(NOM)在水中的含量较高(浓度通常为mg/L级)，根据水体所处地理环境的不同，NOM既可来源于地表径流，也可来源于动植物自然循环代谢过程。NOM是一类亲水酸性的多分散物质，其分子量在几百到数万之间，水中较高浓度的NOM对水处理工艺及水质的影响主要表现为以下几点：增加颗粒稳定性，使之不易在水处理工艺中被去除；与含氯消毒剂反应生成卤代消毒副产物(DBPs)；有利于异养菌在配水系统中的繁殖；对污染物的富集与裹挟。除NOM外，水中的微量有机物也值得关注，虽然其浓度较低(一般仅为μg/L~ng/L)，但这类有机污染物具有生物富集性、三致(致突变、致畸形、致癌变)作用和毒性，因此与天然有机物相比，此类物质对人体健康的威胁更大。在USEPA公布的129种优先控制污染物名单中有机污染物达114种，我国的68种优先控制污染物中有机物也达58种，优先控制有机物中除三氯甲烷、氯仿等物质是消毒副产物外，大多数是多氯联苯、氯丹、二噁英、氯酚、邻苯二甲酸脂、杀虫剂等微量有机物。微量有机物在我国水体中的检出频率近年来不断增加，河南省23个城市的水源水中共检出740种有机物，其中多环芳烃和邻苯二甲酸酯的污染十分突出。江苏省15个水源地取样中检测出包括1,1-二氯苯在内的13种挥发性有机物。广州市地表水及自来水中曾分别检出有机污染物300余种和103种，其中分别有36种和24种属于USEPA优先控制污染物。厦门市水源水中检出的邻苯二甲酸酯类物质浓度高于欧洲国家平均水平，邻苯二甲酸二丁酯高于国家地表水环境质量标准。南京市8个净水厂的出厂水中共检出以卤代烃为主的挥发性有机物20种。太湖某水源地检出40种常见半挥发性有机物，其中主要污染物为脂肪族化合物及邻苯二甲酸酯类等。在微量有机物污染中，持久性有机污染物(POPs)和环境内分泌干扰物(EDCs)类物质对人类的健康有巨大威胁。POPs一般指可长期存在于环境中，通过食物网积聚，对人类健康及环境造成不利影响的有机化学物质。目前《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》中规定的首批POPs中包括8种有机杀虫剂、2种氯代芳烃及2种有机副产物，另外还有无氯苯、短链氯化石蜡及多环芳烃等有机物也被提名被选。POPs对人体产生的主要危害可能是对肝、肾等脏器和神经系统、内分泌系统、生殖系统等有急性和慢性毒性作用。珠江三角洲地区大多数城市河流都存在严重的持久性有机物污染现象，闽江口流域的多氯联苯含量超标，辽河中下游水体及华北平原地区地下水中检出有机氯类污染物。EDCs是指一些可影响负责机体自稳、生殖、发育行为的天然激素的合成、分泌、转运、结合、作用或消除的外源性物质。它们具有类天然激素或抑制天然激素的作用，可干扰神经、免疫及内分泌系统的正常调节功能。临床上则表现为生殖障碍、出生缺陷、发育异常、代谢紊乱以及某些癌症。已发现具有内分泌干扰作用的化学物质至少已有70余种，包括农药、除草剂、防腐剂、重金属及部分植物激素。EDCs在我国的饮用水源水中的含量报道较少，但是形势较为严峻。我国某市的主要水源水中检出壬基酚浓度为0.010~0.040μg/L，虽然未不超过推荐环境安全控制值，但是仍然值得关注；兰州市黄河饮用水源水取水口处邻苯二甲酸酯类物质含量较高，其中苯二甲酸二(2-乙基己基)酯浓度达34μg/L；哈尔滨市松花江饮用水源水取水口处雌酮等13种EDCs均有检出，且部分EDCs浓度远超国外水体检测报道。重庆市水源水中壬基酚的含量最高可达2.7μg/L，MCF-7细胞增殖试验表明此水源水中具有雌激素活性。虽然一般情况下由饮用水进入人体的POPs及EDCs量应该远小于通过食物、呼吸及皮肤接触等方式进入人体内的量，但是由于其能够在人体内累积，仍然值得关注。除以环境中迁移规律为划分依据的POPs及以对生物作用为划分依据的EDCs外，对以使用目的为划分依据的药品和个人护理用品(PPCPs)对水的污染问题也日益受到重视。PPCPs包括多类化学物质，如各种处方药和非处方药、香料、化妆品、遮光剂、染发剂、发胶、香皂、洗发水等ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>胡洪营</Author><Year>2005</Year><RecNum>370</RecNum><record><rec-number>370</rec-number><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">胡洪营</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">王超</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">郭美婷</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">药品和个人护理用品(PPCPs)对环境的污染现状与研究进展</style></title><secondary-title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">生态环境</style></secondary-title></titles><periodical><full-title>生态环境</full-title></periodical><pages>947-952</pages><volume>14</volume><number>6</number><dates><year>2005</year><pub-dates><date>2009/3/21</date></pub-dates></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[27]。虽然对于PPCPs的研究主要集中于对生态环境方面的影响，但是其对人体的直接危害也较为明显，PPCPs中的抗生素会令病源细菌产生抗药性，使抗生素对其失去功效；PPCPs中的合成麝香具、紫外防晒剂及消毒剂的生物代谢中间产物均有内分泌干扰性。在国内饮用水水源中的PPCPs含量报道较少，但是鉴于国外曾在调查中于地表水和地下水中发现多达几十种药品，磺胺类抗生素等PPCPs也在我国污水厂出水中被检出，作为PPCPs生产和使用大国，此类有机物的存在势必严重威胁饮用水水源安全。从上世纪70年代开始，国内外进行了大量针对水中有机物去除方法的研究。随着认识的深入，水中有机物的去除与有机物的分子量分布有关，一般认为：分子量大于10000的主要是胶体有机物，可通过混凝、沉淀去除；分子量在1000~10000的有机物形态处于胶体和真溶液之间，混凝、沉淀只能去除一部分，氧化剂氧化可使部分大分子量有机物降解成小分子量有机物；分子量在500~3000的有机物，可以被活性炭有效去除；分子量小于1000的有机物亲水性强，主要由生物降解去除。对于微污染水源水处理，工程应用中往往将预氧化、混凝沉淀以及臭氧活性炭工艺联用，达到处理有机物的目的。该工艺组合已经在国内外得到广泛应用。5.2.3除水中嗅味的方法水中嗅味主要来源于藻类和其他水生动植物的代谢产物或分解产物，以及水中的有机物和无机物。水中致嗅有机物及生物污染物在消毒剂的作用下发生生物化学作用而产生。使饮用水产生异嗅的物质，在水中的含量一般在ppb即µg／L级。现在已经查明富营养化水体中产生嗅味的物质有十余种，主要有2一甲基异莰醇(2一MIB)，土臭素(Geosmin)，2一异丁基一3一甲氧基吡嗪(IBMJP)，2一异丙基一3一甲氧基吡嗪(IPMJP)，2，4，6-三氯茴香醚(T(、A)和三甲基胺。这几种化合物的嗅阈值极小，均以µg／L计。地表水源中，湖泊和水库发生异嗅的原因主要是藻类和放线菌的生长。放线菌产生异嗅的原因是在其新陈代谢