生物慢濾技術(shù)及其推廣應(yīng)用的建議課件

1、生物慢濾技術(shù)及其推廣應(yīng)用的建議湖北省農(nóng)村飲水安全工程建設(shè)管理辦公室汪富貴二八年一月 一. 問題的提出 我省縣級行政區(qū)“十一五”農(nóng)村飲水安全工程規(guī)劃完成后，工程分類統(tǒng)計情況見表1。表1 湖北省農(nóng)村飲水安全工程分類情況統(tǒng)計時 期分 類工程處數(shù)（處）受益人口（萬人）備 注“十一五”初已有情況集中供水工程（200人以上）管網(wǎng)延伸00聯(lián)村水廠958554.3處平5786人單村水廠3435312.7處平910人小計4393867.0處平1973人分散供水工程2278.8合 計3145.8另有無設(shè)施1503萬人“十一五”期間規(guī)劃情況集中供水工程（200人以上）管網(wǎng)延伸921527.8處平5730人聯(lián)村水廠1

2、155569.9處平4934人單村水廠7215444.6處平616人小計92911542.3處平1660人分散供水工程3967567.3處平17人合 計1609.6“十一五”末情況集中供水工程（200人以上）管網(wǎng)延伸921527.8處平5730人聯(lián)村水廠21131124.2處平5320人單村水廠10650757.3處平711人小計136842409.3處平1761人分散供水工程2200合 計4609.3 因此，結(jié)合我省農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展水平和“十一五”農(nóng)村飲水安全工程規(guī)劃的實際情況，探索科學、經(jīng)濟、便于運用管理的農(nóng)村中小水廠水處理技術(shù)就成為農(nóng)村飲水安全工作的當務(wù)之急。不解決農(nóng)村水廠的水質(zhì)達標問題，就

3、不能從人飲解困階段跨入飲水安全階段，我們所做的工作就跟不上時代發(fā)展的步伐。解決農(nóng)村水廠水質(zhì)達標問題成本太高（一次性投資和運行成本）、技術(shù)要求太高又不符合實際。正是在這種社會背景下，生物慢濾技術(shù)在解決農(nóng)村中小水廠水質(zhì)達標方面顯示出了強大的生命力，它具有結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定、造價和運行成本低廉、管理簡單、水質(zhì)處理效果良好等特點，具有廣闊的推廣應(yīng)用價值。 二. 生物慢濾技術(shù)簡介 1. 生物慢濾的原理2. 傳統(tǒng)慢濾與生物慢濾的差別 借助于在濾料表面自然形成的生物濾膜上的寄生微生物群體的新陳代謝活動和濾膜、濾料的過濾作用，吸收水中的各類膠體及礦物質(zhì)，凈化水質(zhì)，是生物化學過程和物理吸附過程共同作用的結(jié)果。

4、因此，生物濾膜的形成及其維持是生物慢濾技術(shù)的關(guān)鍵。 傳統(tǒng)慢濾與生物慢濾的根本差別就在于有無生物濾膜的存在。4. 濾料的要求3. 生物濾膜產(chǎn)生的主要條件 要有濾料作為培養(yǎng)基體。要有陽光照射在水面。濾料表面要有足夠的水深（不低于30cm）。要盡可能避免水體的擾動，以促進生物濾膜的快速形成，保護生物濾膜的穩(wěn)定成熟。 濾料以石英砂為宜，一般河砂、陶粒、沸石亦可，有關(guān)研究表明，當濾料表面形成穩(wěn)定成熟的生物濾膜后，濾料類型與水質(zhì)凈化效果無明顯關(guān)系。 有關(guān)試驗選取0.951.35mm、0.30.9mm、0.150.3mm粗、中、細三種粒徑進行，研究了濾料粒徑對濁度、有機物、氨氮和細菌等污染物的去除效果，結(jié)論

5、如下：5. 濾料的粒徑在相同濾速下，粒徑越小，形成穩(wěn)定成熟的生物濾膜需要的時間越短。0.951.35mm的石英砂需4060天；0.30.9mm的石英砂需1530天；0.150.3mm的石英砂需15天。一旦生物濾膜形成后，粗、中、細三種粒徑對濁度、色度、氨氮、有機物、重金屬等去除效果影響不大，但對細菌的去除差別較大，粒徑越小，去除細菌的效果越好。因此，當原水細菌含量較高時，應(yīng)選用細的濾料，否則，應(yīng)增加消毒環(huán)節(jié)，特別是在腸道傳染病高發(fā)季節(jié)。試驗和工程實際經(jīng)驗表明，粒徑0.31.0mm的濾料是生物慢濾的最佳粒徑，屬中偏粗砂。當原水細菌含量較高時，可選中偏細砂，粒徑0.20.9mm為宜。8. 慢濾速度

6、 從理論上說，慢濾慢濾，越慢水質(zhì)效果越好，這一規(guī)律可以從大地層就是大自然界的一個天然慢濾來理解，一般深層地下水優(yōu)于淺層地下水。濾速越慢，其生物化學過程和物理吸附過程越充分，水質(zhì)凈化效果越好。然而，濾速越慢，所需要的過濾面積也越大，工程投資也越大。 通過大量試驗研究和工程經(jīng)驗，慢濾速度以0.10.3m/h為宜，即每天每平方米慢濾面積水處理控制在2.47.2噸水為宜，太低則不經(jīng)濟，太高則水質(zhì)難以保證。工程規(guī)模較小時，可取較低濾速；工程規(guī)模較大時，可取較高濾速。一般取0.2m/h。10. 生物慢濾的優(yōu)缺點生物慢濾技術(shù)具有如下優(yōu)點：無需投加混凝劑甚至是消毒劑，水處理過程生態(tài)、環(huán)保。既節(jié)約了成本，又減少

7、了工作量，更為重要的是避免了混凝劑、消毒劑施用過多時對人體的傷害，混凝劑、消毒劑的劑量在常規(guī)水處理和一體化設(shè)施水處理中是較難以把握的一個技術(shù)問題，少了達不到效果，多了對人體又有毒害。正是基于這一點，生物慢濾技術(shù)的發(fā)明國英國（1840年發(fā)明），在近幾年改用歐盟標準對水廠進行技術(shù)改造的過程中，又回過頭來廢除傳統(tǒng)的常規(guī)水處理工藝，而采用生物慢濾技術(shù)，值得我們深思和借鑒。當規(guī)模不大時，一次性投資相對較小，造價低廉。最小的一體化凈水器或最簡單的常規(guī)凈化設(shè)施均需35萬元，而運用生物慢濾技術(shù)其投資不會超過1萬元。 在“十一五”農(nóng)村飲水安全工程規(guī)劃中，各地已高度重視水源選擇，把水源選擇正確與否作為規(guī)劃成敗的關(guān)

8、鍵所在。高氟水不選，苦咸水不選，污染嚴重的地表水、地下水不選，以泉水、山泉匯流水、水庫水、大江大河水、深層地下水、河流源頭水、湖水為集中供水工程水源，應(yīng)該說來，這些水源均可適用于生物慢濾技術(shù)，只是輔助水處理措施有所不同。濁度較大的水源，應(yīng)輔以沉砂池和粗濾池，鐵、錳含量較大的水源應(yīng)輔以曝氣措施等。此外，也可通過慢濾速度的控制或生物濾膜的特別設(shè)計進一步優(yōu)化水質(zhì)。三. 生物慢濾技術(shù)適用條件1. 水源條件2. 供水規(guī)模條件表2為福建省建甌市村級供水工程水處理方案造價情況對比表供水規(guī)模(t/d)生物慢濾結(jié)構(gòu)不銹鋼一體化結(jié)構(gòu)常規(guī)鋼筋混凝土一體化結(jié)構(gòu)303.55.31005.56.230099.510500

9、121111表2 建甌村級日供水量30500t水處理系統(tǒng)各方案造價情況表 萬元3. 地形條件 應(yīng)當說，生物慢濾技術(shù)更適合山區(qū)地形一些，可以利用有利的水位控制條件，實現(xiàn)取水、水處理、供水自壓自流。對于平原湖區(qū)則需輔以提水措施。 上表反映出一個變化規(guī)律，即從一次性投資來看，隨著供水規(guī)模的增大，生物慢濾技術(shù)的優(yōu)勢在逐漸降低，一體化設(shè)施和常規(guī)水處理設(shè)施的優(yōu)勢在上升，基本上以供水規(guī)模為每天500噸為平衡點，對應(yīng)的受益人口約為5000人。定性地說來，這一變化規(guī)律也適用于我省的情況，只是數(shù)值概念還有待進一步研究。而生物慢濾技術(shù)的運行成本大大低于其它方式，因而，在5000人供水規(guī)模以內(nèi)，如按等額年總成本的概念

10、分析其生物慢濾技術(shù)一定是更為合算的。因此，對于我省來說，可將供水人口5000人，供水規(guī)模500噸作為采用生物慢濾技術(shù)的規(guī)模上限。對于更大規(guī)模的情況，要進行細致的經(jīng)濟技術(shù)比較后再確定。 四. 工程規(guī)模的確定及總體布置要求1. 建筑物及基本設(shè)施生物慢濾水處理工藝流程示意圖 一般分取水口、沉砂攔污池、輸水管、旁通閥、水龍頭、閘閥、濾速表、粗濾池、慢濾池、排污管、閘閥、清水池、供水管等。如取地下水則應(yīng)先行曝氣再進入輸水管。這里講的工程規(guī)模是指生物慢濾面積的確定，根據(jù)選定的慢濾速度和人均用水定額，查表3即可得出人均慢濾面積，再乘以人數(shù)即得所需要的慢濾面積（僅對24h自動制水而言）。2. 工程規(guī)模確定 濾

11、速人均日定額（L/人d）0.1m/h2.4t/m20.2m/h4.8t/m20.3m/h7.2t/m2500.02080.01040.0069600.02500.01250.0083700.02940.01470.0098800.03330.01670.0111900.03850.01890.01251000.04170.02080.01381100.04580.02290.01531200.05000.02500.0167人均慢濾面積 m2/人 3. 總體布置的基本要求三池（指粗濾池、慢濾池、清水池，下同）盡可能布置在一起，以便于集中管理。三池布置在一起時，粗濾池的設(shè)計水面高程高出慢濾池設(shè)計

12、水面高程的最小高度為0.6m。沉砂、攔污池應(yīng)布置在取水口，以防阻塞輸水管道。輸水管徑的確定，應(yīng)把有利的地形條件用好用足，并適當留有水頭余地（至粗濾池前的進水閘閥處仍有10m左右的水頭，其水準基點為清水池底），以便于調(diào)節(jié)濾速。三池的高差、水位控制、排污、溢流等問題，要妥善處理，實現(xiàn)自流自排，尤其要注意地埋池條件下的排污問題。粗濾池和慢濾池可連體建筑，以節(jié)約工程量。濾速的控制可通過粗濾池前的進水閘閥和慢濾池后的出水閘閥調(diào)控。當?shù)匦螚l件受到限制時，三池可分開建筑，用管路串聯(lián)在一 起，注意水力學計算，解決好水位控制問題。當日供水量較大時（大于每日供水150噸），可建造23個慢濾池并聯(lián)運行，以便于運行管

13、理。當原水水質(zhì)較好且長年濁度低于60NTU時，可不建粗濾池。池體結(jié)構(gòu)就地取材，可為磚砌體、石砌體或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，但均應(yīng)作好防滲處理，并滿足穩(wěn)定和生產(chǎn)運行管理要求。池體形狀因地制宜，可為圓形、方形甚至是不規(guī)則形狀，但均應(yīng)滿足生產(chǎn)規(guī)模和水質(zhì)處理要求。輸水管，宜采用PE管，地埋，其深度不小于0.8m，并作好接頭防滲漏處理，以防凍、防盜、防破壞、防損壞、防漏水。回填時注意巖渣等堅硬物體接觸PE管而傷管。清水池一定要加蓋避光，以防池中孳生藻類。五. 粗濾池與生物慢濾池的構(gòu)造要求生物慢濾池水處理工藝流程圖 生物慢濾池剖面圖 濾料及其粒徑分層 粗濾池順水流方向自下而上濾料粒徑由粗而細。其濾料可采用粗細碎石

14、、粗細瓜米石等，均不得含有石灰質(zhì)的濾料，以石英巖質(zhì)為宜。濾料下部為承托層，采用礫石、鵝卵石，但不得含有石灰質(zhì)的石料。具體粒徑及層厚要求見表4。 構(gòu)造層粒徑厚度備注承托層礫石、鵝卵石700均不得含有石灰質(zhì)的承托料和濾料，以石英巖質(zhì)為宜。第一層1632600第二層816500第三層48400第四層243002500表4 豎流式粗濾池濾料組成要求 mm 表層水深 表層水深通過溢流堰（平水缺）控制，以1000mm為宜，以利生物慢濾池取水不致于擾動粗濾池，取清留渾。頂部超高取300mm。粗濾池承托層底高有300mm即可。粗濾池基底厚度應(yīng)不小于300mm。 因此，粗濾池建基面以上的總高度為4400mm。排

15、污管于承托層之底下，管徑應(yīng)不小于160mm，以保證反沖洗效果。排污管口應(yīng)為自由出流。粗濾池進水管宜為花管，并貫通層底，以使進水水流均勻分布，提高過濾效果。2. 生物慢濾池的構(gòu)造要求水流流向 生物慢濾池的水流方向必須是垂直向下方向，以便于陽光直接照射，從而快速形成并維持生物濾膜。設(shè)計濾速 一般取0.2m/h甚至更低，與確定慢濾面積時一并考慮。濾速低則效果更好。濾料及粒徑分層 生物慢濾池的濾料以采用石英砂為宜，粒徑取0.31.0mm的中粗砂。層厚取1000mm（也可取1200mm）。慢濾池基底厚度應(yīng)不小于300mm。 因此，生物慢濾池建基面以上的總高度為3350mm。為便于測量水深及濾料層的厚度，

16、慢濾池內(nèi)壁應(yīng)設(shè)標尺。六. 生物慢濾工程的運行管理1. 洗池試運行 工程建筑、安裝完畢后，即可進行洗池。打開粗濾池進水管上的旁通閥對輸水管道進行沖洗。一個小時后，關(guān)閉旁通閥，打開進水閘閥，向粗濾池充水，至粗濾池設(shè)計水位后，打開粗濾池排污閘閥，待水位下降至承托層后又關(guān)閉排污閘閥，如此反復(fù)三次，再開始向生物慢濾池供水。 待生物慢濾池水位上升至設(shè)計水位后，即有控制地（保持水位不變）開啟慢濾池排污管，待出水濁度小于5NTU后（一般需要12個小時）即可關(guān)閉排污閥、開啟清水池進水閥。并通過粗濾池進水閥和清水池進水閥的調(diào)節(jié)，達到設(shè)計要求的慢濾速度。2. 慢濾池需要清洗的時間把握 值得注意的是，隨著運行時間的推移，濾料堵塞逐漸加劇，欲保持濾速不變，必須適時加大清水池進水閥。當進水閥達到最大開度而此時濾速仍然低