城市給水處理工藝設計

1、城市給水處理面臨主要問題城市給水處理主要技術 1 2案例分析 3目 錄第一頁，共44頁。1 城市給水處理面臨主要問題 各主要河流和湖泊流域水質(zhì)不斷惡化 有機物、重金屬、有毒化學物質(zhì)污染；富營養(yǎng)化嚴重。 水源地水質(zhì)超標 環(huán)保部2007年根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標準(GB 3838-2002)對全國32個省、直轄市和自治區(qū)的4002個水源地水質(zhì)進行分類統(tǒng)計。受污染地表水源地個數(shù)比例約為5%。受污染地下水源地個數(shù)比例約為15.6%。 突發(fā)水污染事件頻發(fā) 松花江硝基苯污染；廣東北江鎘污染；無錫飲用水危機1.1 水源污染嚴重，水污染事件頻發(fā)第二頁，共44頁。1 城市給水處理面臨主要問題1.2 水質(zhì)標準提高及公

2、眾關注和需求飲用水水質(zhì)標準現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢增加了71 項；修訂了8 項；農(nóng)藥、消毒副產(chǎn)物、微生物學指標增加較多。第三頁，共44頁。1 城市給水處理面臨主要問題1.2 水質(zhì)標準提高及公眾關注和需求深圳市優(yōu)質(zhì)飲用水工程技術規(guī)程（SJG16-2007）優(yōu)質(zhì)飲用水的定義：原水經(jīng)水廠凈化、消毒處理后，通過輸配水管網(wǎng)供給用戶，符合深圳市生活飲用水水質(zhì)目標要求，達到歐、美等發(fā)達國家的水質(zhì)標準，可以直接飲用的自來水。深圳市生活飲用水水質(zhì)標準與國標對比第四頁，共44頁。1 城市給水處理面臨主要問題1.2 水質(zhì)標準提高及公眾關注和需求 隨著社會、經(jīng)濟的發(fā)展，人們對于飲用水水質(zhì)的關注和需求日益增多。根據(jù)北京市自來水公

3、司的統(tǒng)計，用戶投訴中大于90%的投訴針對嗅味，包括：土腥味、氯味、裝修材料的異味等。 綜合市民對于自來水水質(zhì)投訴的各種問題表明，普通市民對于飲用水水質(zhì)的關注主要反映在感官指標，包括： 龍頭出水濁度 顏色 異嗅 口感 結垢 生物安全性第五頁，共44頁。1 城市給水處理面臨主要問題 常規(guī)處理工藝仍為主流工藝，約占92% 無法有效去除水源污染帶來的有機物、氨氮、藻類等指標超標的問題。 無法有效應對突發(fā)水源污染帶來的各類特性污染問題。 在當前水源條件下無法滿足新的水質(zhì)標準要求。 無法保障管網(wǎng)輸配的水質(zhì)穩(wěn)定性問題。 新技術、新工藝的問題 O3-BAC：溴酸鹽問題、微生物泄露問題等。 水廠升級改造，引進的

4、一些國外專利技術，目前主要存在管理、運行等問題，并且如何與原有系統(tǒng)更好的協(xié)調(diào)運行也是目前關注的焦點之一。1.3 水廠處理工藝主要問題第六頁，共44頁。城市給水處理面臨主要問題城市給水處理主要技術 1 2案例分析 3目 錄第七頁，共44頁。2 城市給水處理主要技術 預處理技術 強化常規(guī)處理技術 深度處理技術 安全消毒技術 管網(wǎng)穩(wěn)定性控制技術 應急處理技術第八頁，共44頁。2 城市給水處理主要技術 預處理技術 預氧化 預臭氧和高錳酸鉀替代原有的預氯化，減少氯化消毒副產(chǎn)物。 生物預處理 針對微污染水源處理，集中在長江三角洲和珠江三角洲地區(qū)。 粉末活性炭吸附 有效去除有機物，解決嗅味問題。北京九廠用其

5、去除2-MIB、Geosmin。第九頁，共44頁。2 城市給水處理主要技術 強化常規(guī)處理技術 合理選擇混凝劑種類和投加量 重視加藥點位置和混合環(huán)節(jié) 調(diào)整pH 投加絮凝劑、助凝劑 加藥自控和監(jiān)測強化混凝強化過濾 選擇合適的濾料（級配、種類） 配水系統(tǒng)改造 反沖洗系統(tǒng)校核優(yōu)化 完善自控和監(jiān)測第十頁，共44頁。2 城市給水處理主要技術 深度處理技術臭氧-活性炭、超濾 近10年，深度處理工藝建設規(guī)?？傆嬤_640萬噸/日以上，占新增供水量13。第十一頁，共44頁。2 城市給水處理主要技術 安全消毒技術 氯和氯胺協(xié)同作用，提高微生物滅活率 THMs和HAAs減少50%左右短時游離氯轉(zhuǎn)氯胺UV+氯胺 有效去

6、除隱孢子蟲、賈第鞭毛蟲、耐氯菌等 減少消毒副產(chǎn)物 降低遺傳毒性第十二頁，共44頁。2 城市給水處理主要技術 管網(wǎng)穩(wěn)定性控制技術 管網(wǎng)微生物生長控制條件：AOC150g/L，余氯量0.30.5mg/L 常規(guī)處理對于AOC去除較差，臭氧-活性炭去除AOC效果較好。生物穩(wěn)定性化學穩(wěn)定性 化學穩(wěn)定性判別體系 管網(wǎng)鐵穩(wěn)定性機理模型 管網(wǎng)鐵穩(wěn)定性影響因素和控制技術：增加堿度、維持余氯濃度第十三頁，共44頁。圖2-1 實際管網(wǎng)管垢分層示意圖給水管網(wǎng)管垢分為3層，即表面沉積層、致密殼層和內(nèi)部疏松層。當管垢表面致密殼層被破壞，管垢內(nèi)層松散結構的二價鐵和三價鐵就會大量進入水流主體。其中二價鐵在主體水流中被余氯和溶

7、解氧氧化成三價鐵，形成不溶于水的氫氧化鐵膠體顆粒，再凝聚長大成為鐵銹懸浮顆粒，增加了水的濁度和色度，即產(chǎn)生“黃水”問題。 管垢特性初步分析2 城市給水處理主要技術第十四頁，共44頁。硫酸鹽對于鐵釋放的影響主要表現(xiàn)在：硫酸根離子能夠與管垢表面的FeOOH發(fā)生反應，生成(FeO)2SO4增加溶解性，同時較高的電導率加快反應速率，從而增加鐵釋放速率。有研究表明，硫酸鹽促進管垢鈍化層破壞溶解，破壞管網(wǎng)鐵穩(wěn)定性。2FeOOH+SO42-(FeO)2SO4+2OH-(FeO)2SO4+2H2O2Fe3+ SO42-+4OH-對于以硫酸根、氯離子等中性離子的侵蝕為基礎的鐵穩(wěn)定性判別指數(shù)主要是拉森指數(shù)（Lar

8、son Ratio）。Larson指數(shù)的計算公式如下式：當拉森指數(shù)大于1時，水具有嚴重腐蝕性。硫酸根對管垢鐵釋放的影響2 城市給水處理主要技術第十五頁，共44頁。城市給水處理面臨主要問題城市給水處理主要技術 1 2案例分析 3目 錄第十六頁，共44頁。3 案例分析：北京市第九水廠 總設計規(guī)模150萬m3/d，分三期建設，分別于1988、1995、2000年運行，每期50萬m3/d。 為了適應水源水質(zhì)變化，解決處理工藝和設施等問題，在2004年至2010年，進行了一系列的改造工程。第十七頁，共44頁。3 案例分析：北京市第九水廠第十八頁，共44頁。3 案例分析：北京市第九水廠一期二期三期污泥處理

9、第十九頁，共44頁。北京市主要水源系統(tǒng)示意北京九廠團城湖南水北調(diào)近期河北四庫來水遠期丹江口水庫來水南水北調(diào)來水作為第二水源密云水庫 懷柔水庫第一水源庫容嚴重不足平谷地下水應急水源供水能力有限張坊地下水懷柔地下水第二十頁，共44頁。3 案例分析：北京市第九水廠改造一：二期改為ACTIFLO 主要問題 密云水庫水中藻類、有機物增加，礬花沉降性變差，斜板沉淀池斜板壓塌。同時需要增加處理能力。斜管沉淀 洗砂 改造效果 沉淀出水濁度低于1NTU 藻類去除60% 砂損失率1.602.68g/m3第二十一頁，共44頁。3 案例分析：北京市第九水廠采用微砂回流，絮凝時間可以縮短至8min，上升流速可以提高到4

10、060m/h（1117mm/s），縮小了沉淀池的面積，有微砂作為緩沖，對水量和水質(zhì)的適應性較好。微砂的粒徑通常采用0.080.5mm，每m3水消耗微砂最大約為3g。 ACTIFLO第二十二頁，共44頁。3 案例分析：北京市第九水廠改造二：密云水庫取水增加PAC 主要問題 由于藻類增加，引起嗅味問題，用戶大量投訴。密云水庫藻類變化PAC dosing 措施及效果平均投加5-7mg/L，高峰期投加15mg/L，管網(wǎng)水2-MIB低于10ng/L。第二十三頁，共44頁。3 案例分析：北京市第九水廠改造三：關西莊泵站由于原水水質(zhì)不確定增加預氧化ozone generator KMnO4 dosing 原

11、水團城湖格柵間提升泵房預臭氧接觸池九廠配水井KMnO4O3規(guī)模: 1,500,000m3/d ; 預臭氧: 1mg/L; KMnO4: 0.52.5mg/L第二十四頁，共44頁。3 案例分析：北京市第九水廠改造四：回流水處理 主要問題 一、二、三期煤濾池、碳池反沖洗水以及排泥池上清液均進入一期回流水池，回流水量約7萬m3/d，后經(jīng)提升泵送至一期加速澄清池前進行處理。由于反洗水中污染物濃度較高，降低了一期處理構筑物的供水安全性。技術先進、短流程、占地小、處理效果好第二十五頁，共44頁。3 案例分析：北京市第九水廠第二十六頁，共44頁。原水混合井高效澄清池砂濾池主臭氧接觸池炭濾 清水池配水泵房管網(wǎng)

12、加藥臭氧主加氯補氯北京第三水廠改擴建 主要問題地下水水位降低，產(chǎn)水能力衰減，供水管網(wǎng)壓力不足。 解決措施增加地表水處理系統(tǒng)，擴建規(guī)模15萬m3/d。3 案例分析：北京市第三水廠第二十七頁，共44頁。3 案例分析：北京市第三水廠特殊的絮凝反應器設計 ，兼具物理和化學反應。 在中心區(qū)域的軸流葉輪，使絮凝區(qū)產(chǎn)生的流量約10倍于處理流量， 絮凝時間約810min，沉淀區(qū)至絮凝區(qū)采用可控的外部泥渣回流應用有機高分子絮凝劑：通過投加聚合物來提高礬花密度。高密度沉淀池第二十八頁，共44頁。3 案例分析：北京市第三水廠第二十九頁，共44頁。3 案例分析：北京市第三水廠預臭氧水射器進水增加網(wǎng)罩 高密池排泥系統(tǒng)增

13、加切換閥 炭池 V型槽增加檔板污泥卸泥車間增加外廊（冬季防凍） 第三十頁，共44頁。田村山水廠改擴建 1985年建設，原規(guī)模17萬m3/d，北京市提供生活飲用水的第一座深度處理地表水廠，建成之初為亞洲最先進的水廠之一。原水混合井機械攪拌澄清池虹吸濾池臭氧接觸池活性炭池清水池配水泵房管網(wǎng)加藥臭氧主加氯補氯 燕化田村水廠（工業(yè)用水水廠）1976年建設，總規(guī)模34萬m3/d。原水配水井隔板反應池板沉淀池虹吸濾池清水池配水泵房加藥加氯補氯 改擴建目的：保證奧運供水需求3 案例分析：北京市田村山水廠第三十一頁，共44頁。改造前水源：密懷水庫、張坊應急水源改造后水源：密懷水庫、張坊應急水源、河北四庫、丹江

14、口水庫 改擴建工程總規(guī)模34萬m3/d ，其中新建綜合池規(guī)模17萬m3/d。 改擴建工程利用燕化水廠50%產(chǎn)水能力（17萬m3/d），取用燕化水廠出水做為田村山水廠改擴建工程的水源。燕化出水輸水管道混合井砂濾池臭氧接觸池炭濾池清水池配水泵房加藥臭氧主加氯補氯田村山水廠改擴建3 案例分析：北京市田村山水廠第三十二頁，共44頁。3 案例分析：北京市田村山水廠第三十三頁，共44頁。深圳筆架山水廠改擴建原水混合井水力絮凝池V型濾池臭氧接觸池活性炭池清水池配水泵房管網(wǎng)加藥臭氧主加氯補氯3 案例分析：深圳筆架山水廠 1988年建設，原規(guī)模12萬m3/d，采用微絮凝直接過濾處理工藝。1992年擴建，增加了混

15、合、絮凝、沉淀工藝，提高了原濾池濾速。1993年為緩解深圳市中部供水緊張的矛盾，實施應急擴建工程，新建V型濾池。 1997年將原有混合絮凝沉淀池改造成為機械混合、側向流波形斜板沉淀池，微絮凝池停用，使供水能力挖潛到32萬m3/d。 。第三十四頁，共44頁。3 案例分析：深圳筆架山水廠第三十五頁，共44頁。小格網(wǎng)反應池3 案例分析：深圳筆架山水廠第三十六頁，共44頁。平流沉淀池3 案例分析：深圳筆架山水廠第三十七頁，共44頁。炭濾池3 案例分析：深圳筆架山水廠第三十八頁，共44頁。濾池設備間3 案例分析：深圳筆架山水廠第三十九頁，共44頁。污泥處理系統(tǒng)工藝路線 排泥池脫水機房濃縮池污泥提升泵房外運填埋排泥水3 案例分析：深圳筆架山水廠第四十頁，共44頁。均衡池（浮動槽）2座單池平面尺寸WB = 18m18m，有效水深4m中心幅流式進泥固體負荷為1kg/m2h污泥處理系統(tǒng)浮動槽3 案例分析：深圳筆架山水廠第四十一頁，共44頁。濃縮池中