飲用水深度處理技術(shù)發(fā)展趨勢

飲用水深度處理技術(shù)發(fā)展趨勢第一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二主要內(nèi)容中國環(huán)境保護現(xiàn)狀我國的水源水質(zhì)情況我國自來水廠現(xiàn)有工藝的欠缺水廠工藝改造的技術(shù)深度處理的發(fā)展趨勢第二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二中國環(huán)境保護現(xiàn)狀政府一貫重視經(jīng)濟發(fā)展很快，污染程度嚴重環(huán)保工作滯后城鎮(zhèn)污水處理一級A排放水質(zhì)標準CODcr≤50mg/L地表水環(huán)境質(zhì)量標準V水體CODcr≤40mg/L農(nóng)村面污染：養(yǎng)殖業(yè)、化肥、農(nóng)藥突發(fā)污染事故頻發(fā)期水體污染嚴重第三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二松花江水體污染第四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二無錫太湖水體污染第五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二水環(huán)境生態(tài)修復必須付出代價日本琵琶湖用了25年耗費1000億元（人民幣）（1/5太湖水體）英國泰晤士河用了50年耗費3000億元（人民幣）歐洲萊茵河用了50-70年耗費10000億元（人民幣）（沿河各國）中國淮河、黃河、海河……﹖第六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二發(fā)展—污染是一對矛盾，發(fā)展快，污染大我國還要發(fā)展，還會污染，環(huán)保形勢嚴峻大的水體生態(tài)修復沒有30-50年是不會生效的﹗第七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二我國水源水質(zhì)情況工業(yè)污染：基本治理，但排放水質(zhì)標準低，尚待提高農(nóng)業(yè)污染：量大面廣，處理難度大，有待時日城市生活污染：污水處理廠發(fā)展很快，但管道不配套。2012年6月止，全國市縣城鎮(zhèn)污水廠3243座，日處理能力達1.39億立方米（全世界發(fā)展最快的國家）第八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二1、無機離子污染

汞—水俁病

鎘—痛痛病

重金屬離子污染土壤，通過食物鏈危害人類

加強廠內(nèi)處理，就可緩解第九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二2、有機物污染

合成有機物既造福人類，也禍害人類！

①持久性有機污染物（POPS)

長久存在于環(huán)境中，通過食物鏈，危害人類。②內(nèi)分泌干擾物（EDCs)

類似于激素與生物體本身的激素爭奪受體，影響內(nèi)分泌系統(tǒng)，長期作用導致野生動物減少甚至滅絕。第十頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二2、有機物污染

③藥品與個人護理用品（PPCPs)

可溶于水，但很難被降解和轉(zhuǎn)化。對水生生物產(chǎn)生生物毒性。

地表水、地下水體都檢出

污水處理廠排水與飲用水中皆有檢出

傳統(tǒng)工藝風險大，深度處理工藝基本清除第十一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二3、微生物污染新的細菌、病毒的產(chǎn)生，在惡化的環(huán)境下會變異。微生物污染仍然是第一位要控制的。第十二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二我國自來水廠現(xiàn)有工藝的欠缺我國現(xiàn)有的自來水廠95%以上仍然采用的是常規(guī)工藝（百年老店）：混凝沉淀—過濾—消毒老三套，主要是應對濁度、細菌、病毒的（可以去除懸浮物與膠體）。對于百年后的水源中出現(xiàn)的溶解性小分子有機污染物、大量的氨氮、臭味物質(zhì)就無能為力了。常規(guī)工藝只能去除30%左右的CODMn。第十三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二給水深度處理傳統(tǒng)工藝的不足砂子為濾料的過濾技術(shù)，可以保證去除5μm的顆粒，但不能保證去除溶解性有機污染物

在水處理中“混凝—沉淀—過濾”約可去除CODMn20-30%。第十四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二給水深度處理傳統(tǒng)工藝的不足超濾：可截留分子量10萬以上的顆粒，可去除藻類（>1μm）、細菌、病毒（0.01～1μm），保證出廠水的微生物安全。在截留大分子有機污染物的同時，也能去除少部分小分子有機污染物。在水處理中，超濾可去除10%CODMn，但理論上截留不了小于1萬分子量（相當粒徑5nm）的有機物。第十五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二水中污染物的分子量與分子尺寸第十六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二給水水源中的主要污染物當前我國環(huán)境污染形勢已經(jīng)嚴重影響給水水源，主要污染物是溶解性有機污染物（殺蟲劑、除草劑、塑化劑、藥與個人防護用品等）。根據(jù)陶氏公司的資料與蔣仁甫研究員的整理，水中污染物的分子量大都在10000Da以下，尺寸小于50?，即5nm，要去除這些有機污染物，就要具有去除小于5nm的技術(shù)。第十七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二我國地表水源中有機污染物

分子量分析

我國地表水水源中形成TOC（總有機碳）的污染物分子量大都在5000以下！第十八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二給水深度處理傳統(tǒng)工藝的不足綜合以上圖表，針對當前水源水中主要污染物——溶解性有機污染物（尺寸在5nm），傳統(tǒng)工藝是無能為力的；去除有機污染物的主要技術(shù)是氧化、吸附、膜濾（納濾與反滲透）技術(shù)。第十九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二水廠工藝改造的技術(shù)在水源水質(zhì)不斷惡化的條件下，要使自來水達到新的水質(zhì)標準要求，必須將常規(guī)工藝改造成深度處理工藝，增加去除溶解性有機污染、臭味與氨氮的能力：水廠工藝的改造首先應是強化常規(guī)處理，不用增加構(gòu)筑物；在強化常規(guī)處理還不能達到要求時，可增設其他深度處理技術(shù)。第二十頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二深度處理技術(shù)分為以下幾類投加氧化劑活性炭吸附生物預處理臭氧-生物炭膜技術(shù)第二十一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二投加氧化劑加氯或投加高錳酸鉀、臭氧、過氧化氫、二氧化氯等氧化劑取代氯，使氯的消毒副產(chǎn)物減少，可以改善水的混凝條件，將粘附在膠體表面的有機物氧化，使膠體容易凝聚下沉。第二十二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二活性炭吸附以往采用的活性炭以微孔占絕大多數(shù)，屬于氣相炭，而水處理用炭要吸附水中一定分子量的有機污染物，就要求炭的次微孔發(fā)達，平均孔徑1.2nm~3.2nm。原有的活性炭炭源只選擇一種煤，因此它的孔徑分布就有一定的局限性。應選擇不同孔徑的煤作炭源，混合、磨粉、壓塊成型、進爐炭化、活化，然后再破碎篩分，此類炭稱為壓塊破碎炭，它具有合理的孔徑（大孔、中孔、微孔）分布，將能高效地吸附水中污染物。第二十三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二活性炭吸附按蔣仁甫研究員研究結(jié)果，建議最能有效去污染物的活性炭孔徑（D）與污染物粒徑（d）之比D/d=3～6，以去除5nm的污染物的6倍計，則炭孔徑需30nm為宜。第二十四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二

活性炭孔隙功能圖從圖可見，活性炭的中孔（2nm-50nm）最適宜吸附有機污染物。第二十五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二活性炭吸附我們實驗結(jié)果活性炭對分子量1000～3000的污染物去除效果最好?；钚蕴课娇勺鳛槿コ袡C污染物的把關(guān)技術(shù)。第二十六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二生物預處理如原水中氨氮高，則采用生物預處理去除。水中氨氮可在混凝沉淀過程中去除20%左右，在砂濾池中去除30～50%（不預加氯時），在生物炭池中去除30～50%，最后加氯過程還可部分去除。一般情況下，如有臭氧－生物炭技術(shù)，即使氨氮2～3mg/L時，也可不設生物預處理。第二十七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二臭氧-生物炭臭氧的作用投加臭氧的問題生物炭的作用生物炭的問題臭氧-生物炭存在問題的解決方法第二十八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二臭氧的作用能將較大分子有機物降解到較小分子，更易被后續(xù)活性炭吸附，還可將小分子有機物直接降解至H2O與CO2；可使難生物降解有機物（NBDOC）轉(zhuǎn)化為易生物降解有機物（BDOC），便于活性炭上生物膜進一步降解；可充氧，使炭池水中溶解氧（DO）達過飽和狀態(tài)（達12mg/L），給炭表面微生物創(chuàng)造良好的生長環(huán)境，充分發(fā)揮生物降解作用；宏觀上，可以加強脫色、脫臭、殺菌等作用。第二十九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二投加臭氧的問題產(chǎn)生某些有毒有害副產(chǎn)物，如溴酸鹽、甲醛；氧化有機氮成無機氮，氨氮會增高；氧化后小分子有機物增加，使生物可同化有機碳（AOC）增加。如臭氧單獨使用，則會增加管網(wǎng)水生物不穩(wěn)定性。第三十頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二生物炭的作用活性炭不僅具有物理吸附功能，由于臭氧的作用，炭表面的微生物生長迅速，形成生物膜對易生物降解的有機物起生物降解作用，因此，稱為生物炭。物理吸附與生物降解兩種作用的相加，可以延長活性炭的工作周期，減少再生次數(shù)，降低運轉(zhuǎn)費用。實踐證明臭氧—生物炭中的活性炭可運轉(zhuǎn)3～4年，長期去除CODMn20～25%；第三十一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二生物炭的問題由于活性炭吸附污染物的容量有限制，去除有機污染物效果會隨著使用時間的增長而下降，到一定時限，需及時再生；活性炭如單獨使用，其工作周期約0.5年～1年，就需再生，再生活性炭的費用約是新活性炭的1/3。由于炭粒徑較大，且有微生物膜生長在炭表面，炭池出水中攜帶微生物。炭上的微生物因冬季水溫低而生物作用下降，去除有機物效率會有所降低。第三十二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二臭氧-生物炭存在問題的解決方法溴酸鹽的控制：

原水中Br-濃度過高（>100μg/L）時投加臭氧會引起出水中消毒副產(chǎn)物溴酸鹽（BrO3-）超標（>10μg/L）?？刂艬rO3-的產(chǎn)生有多種方法，如：減少臭氧投加量；調(diào)低pH；投加氨氮、FeSO4、投堿、投加H2O2等。第三十三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二臭氧-生物炭存在問題的解決方法微生物泄漏的控制

可采用如下辦法：

濾池、炭池加蓋，防止搖蚊下卵，防止日光照射、水蚤生長。將濾池置于炭池后，炭池出水可加助濾劑、消毒劑，濾池濾料采用細濾料（d=0.5~1.2mm）截留微生物。適當增加炭池反沖洗次數(shù)。生物炭池出水處設不銹鋼網(wǎng)（200目）截留微生物。如有一定泄漏，也可改成紫外線與氯聯(lián)用消毒，紫外線能有效殺滅兩蟲與細菌、病毒，氯可維持管網(wǎng)的消毒劑余量。第三十四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二膜技術(shù)微濾（孔徑約0.1μm）和超濾（孔徑約0.01μm，可截留分子量5萬~100萬）在給水廠可取代砂濾。超濾可去除細菌、病毒等顆粒污染物，但對溶解性小分子有機污染物和臭味物質(zhì)不能去除，可去除CODMn約10%（主要去除1萬以上分子量）。第三十五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二膜技術(shù)超濾的優(yōu)點濁度可降至0.1NTU（低溫低濁水適宜），可去除兩蟲、細菌和病毒，保證管網(wǎng)水的生物安全性；不加任何化學藥劑，純物理作用；只需維持管網(wǎng)水的沿途消毒，消毒劑量可降低。第三十六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二膜技術(shù)納濾可去除大于300分子量、反滲透可去除大于200分子量的有機物，所以基本上有機物的污染都能去除。但，納濾、反滲透膜價貴、使用年限短（約3年）、運轉(zhuǎn)要求高、使用壓力高、濃縮水處置難等原因，暫時尚不適用。第三十七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二深度處理的發(fā)展趨勢地表水深度處理發(fā)展趨勢地下水深度處理發(fā)展趨勢第三十八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二地表水深度處理發(fā)展趨勢從我國目前經(jīng)濟發(fā)展狀況分析，針對水源受有機污染物的危害，應采用：活性炭作為把關(guān)技術(shù)；臭氧-生物炭可作為主導推廣技術(shù)，必要時，可設紫外消毒。當經(jīng)濟發(fā)展到一定條件時，可將砂濾改成超濾，或在臭氧-生物炭后增設超濾以保管網(wǎng)水生物安全。第三十九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期二地表水深度處理發(fā)展趨勢如果原水氨氮高，有機污染高，可考慮采用嘉興貫涇港二期的工藝：

原水—混凝沉淀—生物濾池—臭氧-生物炭—砂濾—消毒—出水

該工藝中去除氨氮采用生物預處理，但置于沉淀池后，這樣可以充分發(fā)揮沉淀池的作用，不致“越俎代庖”，只需去除有機物與氨氮；砂濾放在最后，可以截留生物炭池泄露的微生物。第四十頁，共四十四頁，