李圭白院士解讀第三代城市飲用水凈化工藝(編輯修改稿)
2025-07-24 03:27 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 分子有機(jī)物，有利于后續(xù)活性炭吸附和生物降解，從而提高對有機(jī)物的去除效率。如果采用高錳酸鹽為預(yù)氧化劑，則氧化生成的新生態(tài)水合二氧化錳表面有豐富的羥基，可吸附水中有機(jī)物，從而使去除率進(jìn)一步得到提高。在上述多種預(yù)氧化劑中，臭氧與高錳酸鉀及其復(fù)合劑，既能將大分子有機(jī)物氧化降解為小分子有機(jī)物，又不會對后續(xù)生物活性炭的生物作用產(chǎn)生不利影響，所以是可以選用的預(yù)氧化劑，但從去除有機(jī)物以及安全性和經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，無疑應(yīng)首選高錳酸鉀及其復(fù)合劑。顆?；钚蕴繉τ袡C(jī)物的物理吸附效能，隨著時(shí)間將逐漸衰減；相反地顆粒炭上的生物膜隨時(shí)間逐漸生長成熟，使生物降解對有機(jī)物的去除作用逐漸增強(qiáng)；相應(yīng)地，顆粒活性炭吸附去除和生物降解有機(jī)物的種類性質(zhì)和數(shù)量也會隨著時(shí)間不斷變化，并且最后趨于以生物降解為主。但本工藝的生物粉末活性炭則不同，在反應(yīng)器前不斷有新的粉末活性炭加入的情況下，使活性炭對有機(jī)物的物理吸附作用能長期持續(xù)下去；進(jìn)入反應(yīng)器的粉末炭上逐漸生長出生物膜，開始對有機(jī)物有生物降解作用，并且粉末炭在反應(yīng)器中持續(xù)停留的時(shí)間愈長，生長的生物膜愈多，對有機(jī)物的生物降解作用也愈大；最后，在反應(yīng)器中將存在由新粉末活性炭到各種齡期的生物炭構(gòu)成的一個(gè)穩(wěn)定體系，達(dá)到一種動態(tài)平衡，使各種有機(jī)物在反應(yīng)器中都有相應(yīng)的去除率，即可能獲得比生物顆?；钚蕴扛玫奶幚硇Ч?。對水中天然有機(jī)物的有效去除，將使后續(xù)氯氨（或氯）的消毒副產(chǎn)物得到有效控制。在水質(zhì)生物穩(wěn)定性方面，工藝中設(shè)置了生物活性炭處理單元，所以對水中包括AOC、BDOE在內(nèi)的有機(jī)物應(yīng)有很高的去除率。此外，由于生物粉末炭上有很高濃度的生物量，特別是投加粉末活性炭的量、粉末炭在反應(yīng)器中的停留時(shí)間、生成的生物膜濃度和性質(zhì)、曝氣量和曝氣方法、去除有機(jī)物的種類等等，都是可以調(diào)節(jié)和優(yōu)化的，所以本工藝生物粉末活性炭應(yīng)能獲得比生物顆?；钚蕴可锓€(wěn)定性更高的出水。水中對人體有毒害的微量有機(jī)污染物，有三致物、內(nèi)分泌干擾物、藻毒素、持久性有機(jī)物、臭味物質(zhì)等。本工藝對水中微量有機(jī)污染物的去除，有化學(xué)預(yù)氧化、強(qiáng)化混凝、活性炭的吸附、生物降解等多級屏障。常規(guī)混凝對水中微量有機(jī)污染物的去除效果很差，但臭氧與高錳酸鉀及其復(fù)合劑預(yù)氧化則能顯著提高除污染效果?；钚蕴恳彩橇己玫某⑽廴緞偌由仙锾康纳锝到?，本工藝應(yīng)能獲得良好的去除微量有機(jī)污染物的效果。 近年來，水環(huán)境污染較嚴(yán)重，天然水體特別是大量用作城市水源的湖、庫水體，由于藻類大量繁殖，使水具有臭味，對飲用水的品質(zhì)影響很大，受到人們特別關(guān)注。此外，受工業(yè)廢水和城市污水污染的河段，也常有臭味的問題。本工藝化學(xué)預(yù)氧化、活性炭吸附和生物降解，是去除水中臭味的多級屏障，特別是臭氧和高錳酸鉀及其復(fù)合劑，都是良好的除臭味劑，后續(xù)的活性炭除臭味效果也很好。所以，本工藝除臭味應(yīng)是十分有效的。本工藝組成還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是不僅使高錳酸鉀及其復(fù)合劑與活性炭以及生物活性炭除有機(jī)物污染的效能的協(xié)同作用得以發(fā)揮，即總?cè)コ矢哂趦烧邌为?dú)去除率之和，并且活性炭還能防止高錳酸鉀及其復(fù)合劑的淺漏，從而使高錳酸鉀及其復(fù)合劑的投加量可以大大提高，充分發(fā)揮其除污染效能。氨氮濃度是飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)新列入水質(zhì)指標(biāo)。第一代工藝基本沒有除氨氮的能力。在第二代工藝中，氨氮主要在生物顆?；钚蕴繉又斜蝗コ?，但由于水中溶解氧濃度有限，所以只能去除很有限的氨氮。在第三代工藝中，可在生物粉末活性炭反應(yīng)器中通入空氣進(jìn)行曝氣，從而不斷向水中供應(yīng)溶解氧，再加上反應(yīng)器中有高濃度生物膜量，從而有可能去除水中很高的氨氮。本工藝是以Ⅲ類水體為水源，試圖與第二代工藝對比的一個(gè)通用工藝。第三代工藝在國內(nèi)外是作為以Ⅲ類水體為水源的通用工藝提出來的。本工藝與第二代工藝相比，也是一種通用工藝，它只基本上解決了目前提出的飲用水主要水質(zhì)問題，如飲用水的微生物安全性問題、藻類污染問題、臭味問題、微量有毒害的有機(jī)物問題、氯化消毒副產(chǎn)物問題，生物穩(wěn)定性問題，高氨氮含量問題，以及部分無機(jī)毒質(zhì)問題。但對于許多特殊水質(zhì)問題，則有待在工藝系統(tǒng)中增加某些特殊處理環(huán)節(jié)，如采用高級氧化技術(shù)去除高穩(wěn)定性有機(jī)物，對高濁度原水采用預(yù)沉技術(shù)，對廢水和污泥的安全處理處置問題等。對于未受污染的水源水，或低濁度源水，本工藝流程可以得到簡化。本工藝的提出，只是一個(gè)探索，有待于在今后的實(shí)踐中不斷地得到完善和發(fā)展。 關(guān)于超濾凈水工藝的經(jīng)濟(jì)性。第三代工藝的特點(diǎn)是利用了超濾技術(shù)。人們早就認(rèn)識到膜濾將是飲用水凈化工藝的發(fā)展方向，有人甚至提出21世紀(jì)是膜濾的時(shí)代。但是，過去人們一直沒有將膜濾用于大型城市自來水廠，主要是認(rèn)為膜組件價(jià)格昂貴。隨著膜材料制造技術(shù)的快速發(fā)展，膜的性能不斷提高，膜價(jià)格在迅速降低。我國生產(chǎn)的超濾膜，性能和質(zhì)量已達(dá)到國外同類產(chǎn)品的水平，而價(jià)格比進(jìn)口產(chǎn)品低得多，已降到可與第一代工藝競爭的價(jià)位。根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的資料，我國生產(chǎn)的中空纖維超濾膜組件，每1㎡膜過濾面積的價(jià)格約為150元左右。如設(shè)計(jì)采用1㎡，每日每m3水的超濾膜價(jià)格為60元。超濾膜一般可使用3－5年，如按使用3年計(jì)算，每1㎡243653＝2628 m3。超濾膜工程單元，由超濾裝置，前置過濾器、進(jìn)水泵、反洗泵、化學(xué)清洗裝置以及管道、控制閥、監(jiān)測儀表、自控設(shè)備等組成。按廠家提供的資料，超濾工程單元的建設(shè)（第一部分費(fèi)用）已降至250－300元/m3/d，而第一代工藝中混凝－沉淀－過濾部分的建設(shè)費(fèi)約300元/m3/d左右，第二代工藝中深度處理部分（臭氧－活性炭）的建設(shè)費(fèi)約為250－300元/m3/d，可見超濾單元工程的建設(shè)費(fèi)與之相當(dāng)。在蘇州市建設(shè)的1萬m3/d的超濾凈水廠，以太湖水為水源，原水最低濁度15NTU,最高濁度300－500 NTU。超濾水廠流程如圖2。 該超濾水廠建設(shè)費(fèi)用約為300元/m3/d，與第一代工藝大體相同。，與該水廠原傳統(tǒng)工藝（即第一代工藝）的運(yùn)行成本（）也大體相同。目前，膜濾在城市自來水的應(yīng)用規(guī)模愈來愈大，可以說城市自來水廠的膜時(shí)代已經(jīng)到來
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