南方地区自来水处理生物技术的研发与应用实证分析 4页

2⋯年第12期ScienceandT嚣menIRh文章编号：1000—7695(2011)12—0101—04南方地区自来水处理生物技术的研发与应用实证分析潘景盛，常颖，林浩添(广州市自来水公司，广东广州510600)摘要：分析南方某地自来水处理工艺中应用新的生物预处理工艺的研发及工程应用实证，论述如何实现科研与应用相衔接、中试与工程相结合。在水源受污染情况，长距离取水及对现有水源进行生物预处理的经济取舍上进行了比对，该公司最终以后者作为改造方案。改造工程达到了改善水源，提升供水水质的效果，所取得的“经济运行，确保水质”的成果值得推广应用。关键词：技术调研；中试验证；生物预处理；氨氮中图分类号：F062．2文献标识码：ABiologicalPretreatmentTechnologyofWaterSupplyinSouthChinaandthePracticalConfirmationPANJingsheng，CHANGYing，LINHaotian(GuangzhouWaterSupplyCompany，Guangzhou510600，China)Abstract：ThispaperanalyzedtheresearchanddevelopmentofbiologicalpretreatmentappliedtowatertreatmentprocessatawaterplantinSouthChina，andtheresultsofapplicationinsomeprojects．ThepaperalsodiscussedhowtocombinetherseaI℃hwithapplication．pilot—scaleconfirmationwithwholeprojecttogether．Undercircumstanceofcontaminationofwatersource，comparingtheeconomicanalysisoflongdistanceconveyforbettersourcewithbiologicalpretreatmentappliedtothecontaminatedwater，thewaterplantadoptedthelatter．TheresultshowedthatthereconstructionworkimprovedthequalityofmWwaterandthesuppliedwater．Anditwassignificanttopromotethetechnologyforguaranteedwaterqualityandeconomicaloperation．Keywords：technicalinvestigation；pilot—scaleconfirmation；biologicalpretreatmcnt；ammonianitrogen们关注的焦点。国家标准委和卫生部于2006年l21前言月29日颁布了修订后的《生活饮用水卫生标准》生活饮用水源分为两大类：地表水源和地下水(GB5749—2006)，自2007年7月1日实施，要求全源。地表水源水量充沛取水方便，加之近来地下水部指标最迟于2012年7月1日实施。该标准适合于位下降不能满足大量用水需要，以地表水为给水水城乡各类生活饮用水，制订的起点高，指标覆盖面源的城市、企业更为普遍。广，对供水水质的要求非常接近发达国家的水平。水是人类生存所必不可少的资源，水资源短缺标准完全覆盖和超过旧《生活饮用水卫生标准》与水源持续污染并存的现状是全世界面临的一道难(GB5749—85)，对自来水水质提出了更严格的要题。根据国家环保总局公布的2006年中国淡水环境求，突显了氨氮指标、有机污染物指标以及管网水状况公报，全国地表水总体水质属中度污染。在国质的生物稳定性与安全性等四方面的要求。家环境监测网实际监测的745个地表水监测断面中，为了贯彻新的水质国标，技术上可以采取基于I一Ⅲ类，Ⅳ、V类，劣V类水质的断面比例分别原有传统处理工艺，远距离引好水改善原水水质方为40％、32％和28％，主要污染指标为高锰酸盐指案；若原水水质短时间得不到根本性好转的情况下，数、氨氮和石油类等。七大水系中，氨氮在地表水必将会带来传统自来水处理技术的变革，一是要采体超标污染物中出现的频率非常高，氨氮及有机物取有效工艺降低水中氨氮指标，提高水质稳定性；污染已经成为我国饮用水处理中普遍面临的问题。二是提高对有机物(CODMn)的去除等。2目标需求分析3技术调研在水污染不断加剧的同时，随着生命科学、医让广大市民喝上“放心水、安全水、健康水”学的进步和人民生活水平的提高，人们对饮用水水是供水企业面临的当务之急。欧美等发达国家非常质的要求日益严格，饮用水的安全和卫生已成为人重视水源水质的保护，不少城市采用长距离饮水取收稿日期：2010—12-22．修回日期：2011一O1一l2\n102潘景盛等：南方地区自来水处理生物技术的研发与应用实证分析用优质的源水，目前国内大中型城市也相继采用远m／do距离引取优质水源，如上海市从40公里外黄埔江上给水生物预处理工艺形式多样，在经济较发达游引水，规模达500万m／d，并已实施第二水源地地区更适合采用生物膜法，尤其是接触氧化法。对的长江青草沙取水工程(规模719万m3／d)，天津于生物膜法，采用何种填料成为生物预处理接触氧市引滦入津工程全长123公里，武汉自来水公司也化法的关键。国内外多年的研究表明：曝气生物滤准备废弃东湖水水源，转而向长江长距离引水等，池形式的生物预处理的填料比表面积最大，水质处此外北京、西安、大连、昆明等大城市都是采用远理效率更高，但曝气生物滤池生物预处理的工程应距离引水，从几十公里甚至几百公里外引来好水源用并不多见。解决城市周边水源水质差和缺水的问题。4技术经济综合分析水源的有机污染、水质富营养化给自来水厂处理工艺带来挑战。目前，国内外的饮用水处理技术水厂就近取水可使能耗大幅降低，也是城市供主要有常规处理技术、强化常规处理技术、深度处水的首选。但由于现代化城市的日益发展，河水受理技术、膜处理技术等。我国99％以上的自来水厂污染的情况日益严重，水厂的工艺不能适应生产的采用传统常规饮用水处理工艺，一般流程为：混凝要求。若远距离取水，涉及到水源地可否提供足够一沉淀一过滤一消毒。常规处理工艺以去除水中的的水量以及远距离调水涉及的大量拆迁、征用土地、悬浮物、胶体颗粒物、无机物、大分子有机物、细管网建设，都需要投入大量资金，造成供水成本的菌、病毒为主，对水源中溶解性有机物污染的去除增加。其经济分析详见下表一1。能力则明显不足，未能有效的去除氨氮及溶解性有表1远距离弓I水与生物预处理工程经济分析简表机物。饮用水质标准不断提升，尤其是《生活饮用工艺形式远距离引水生物预处理说明水卫生标准》(GB5749—2006)关于氨氮指标的需引来好水，改善水采用新工艺改求是常规水处理技术无法适应的。因此，面对水源目的厂原水水质善现有原水水质污染，常规净水工艺已不能有效保证供水水质达到工程占地管线两侧约3O—50l0o．《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)的要求，米划为非建设用地一150m2／采用新的水处理工艺势在必行。面积估算建立保护区，(万m3／d)国内外大量饮用水处理技术研究课题表明：生0万(万l5—20o万元按30年计算，其物预处理是解决饮用水中氨氮问题的有效而且经济基建成本中建设期2年，生m3／d)／krn／(万m3／d)产经营期28年的方法。生物处理对氨氮的降解过程按“氨化一亚约n02(in3．(含折旧费用、固硝化一硝化”分阶段进行，首先利用其填料表面生运行成本提升n4元／m定成本及变动成m)本)长的氨化菌将有机氮转化为氨态氮，再利用填料表面的亚硝化菌将氨态氮转化为亚硝酸氮，最后利用填料表面的硝化菌将亚硝酸氮转化为硝酸氮，硝酸在这种情况下，研究一种能就近水源进行生物氮是该过程的最终产物。生物预处理是在自来水常预处理去除水中的悬浮物、胶体颗粒物、大分子有规处理之前进行生物处理，在水温较高的条件下，机物、细菌、病毒，再进行一般的常规处理，会大该工艺不仅能去除60％～90％的原水氨氮，而且对大减少远距离取水的庞大投资，特别是在无法取得水中有机物、浊度、色度和锰等均有一定的去除效远距离取水水源的情况下，采用此工艺是有效确保果，减少消毒副产物的生成量和保证饮用水的生物水质达标的实质实验。稳定性。5中试验证国外已于上世纪70年代开始将生物预处理工艺应用于饮用水的预处理，我国于“七五”至“十一由于曝气生物滤池的水质处理效率更高，首选五”科技规划中都将其列入重点攻关课题。目前国为工程推荐工艺形式。但生物预处理对不同条件的内的给水生物预处理工艺的工程应用尚处于初期阶原水的设计和运行参数有所区别，根据《室外给水段。生物预处理要求的水温不能过低，目前在国内设计规范》(GB50013—2006)的要求，在生物预处应用于东南沿海地区，成功例子包括：①广东省东理的工程设计之前，应先用原水做该工艺的试验，深供水工程硝化处理站，利用生物接触氧化法处理试验时间宜经历冬夏两季。东江原水供往香港及深圳地区的自来水厂，处理水在南方某水厂内，为生物预处理工程确定生物量400万m／d；②浙江海宁第二水厂，利用生物接预处理推荐工艺以及提供可靠的工艺流程和关键技触氧化法处理原水，处理水量10万m／d；③浙江术参数，开展工艺中试研究。试验主要包括两种工桐乡果园桥水厂，利用生物接触氧化法处理原水，艺形式联合运行：轻质滤料生物滤池(生物预处处理水量8万rn／d。在国外也有许多应用例子，特理)工艺，以及后续设置涡流反应一斜管沉淀一V别是在日本，如日本芡城县水厂，处理水量13．5万型滤池的常规处理工艺。工艺流程如下图1。\n潘景盛等：南方地区自来水处理生物技术的研发与应用实证分析l036．2生物预处理新工艺技术特点轻质滤料曝气生物滤池工艺的特点是高度紧凑，它是在一个工艺构筑物中结合了去除降解污染物的生化反应器和去除由于降解净化而产生的悬浮物质图1中试试验工艺流程图的沉降分离阶段。定期的逆向流反冲洗可以去除过中试采用地表河水，开展了两年多的工艺中试剩的生物膜和所截留的悬浮物，而不需要使它通过研究，试验结论如下：整个滤床。向下的水冲洗可以在最短路线内把截留(1)轻质滤料生物滤池质处理效率高。经生物物冲出滤床，并且是截留物重力落下的方向。预处理及常规处理系统终端出水水质符合《生活饮6．3生物预处理新工艺运行水质效果用水卫生标准》(GB5749—2006)要求；每座滤池分为2格，两格中间上部设有出水槽，(2)滤池采用气水同向流，可达到较高滤速，下部设有滤池反冲洗气囊。每格滤池上部采用阀门减少占地面积，同时滤池配水简单，可有效防止滤连通，便于反冲洗时滤池上部出水相互补充。滤池层阻塞；曝气采用罗茨风机4台(3用1备)，每台风机流量(3)滤池采用气囊反冲洗方式，反冲洗设备少，20m／min，功率30kW，气水比可根据需要控制为反冲洗周期为6—1O天，冲洗耗水量0．1％左右，耗(0．4一1．2)：1。反冲洗风机2台(1用1备)，每气、耗水量小。台风机流量3m／min，功率7．5kW。滤池下部沉淀的悬浮物质及滤池反冲洗的生物膜通过穿孔排泥管6工程应用及效果分析排至厂区污泥池。6．1生物预处理工程设计概况运行时，反冲洗耗水率低于1％，滤层阻力不轻质滤料曝气生物滤池已应用于南方某水厂，设大于0．5m。经生物预处理后，原水水中的氨氮去除计处理规模50万m3／d。原水通过堰跌落均匀配水，率达80％左右，达到了设计目标。在开启1台风机每格滤池有效面积为6．5mX6m，滤池总深度为的情况下，出水溶解氧能基本在5mg／L以上，水厂5．5m，滤速为6．5m／h，有效水力停留时间为45rain。沉淀池加药量降低约20％。滤池共l2格，成双排布置，两个中间上部设有进水7净水新技术的应用前景分析管，下部设有滤池反冲洗气囊，每格滤池设为进水管、排泥管、放气管、曝气管及放空管等。轻质颗粒通过该自来水厂连续两年多的实验，并于2009滤料粒径为5—6mm，滤料厚度为2．0m。滤池气水比年开始先后对供水量50万吨／天和供水量6O万吨／可根据需要控制为0．4：l一1．2：1，生物滤池曝气采天的两间水厂进行生物预处理系统建设，并于2010用穿孔管进行曝气，穿孔管孔径为3mm。采用工程塑年1O月正式投产运营。经两个月的运营实践，在生料滤板，长条形开缝，缝宽约2mm。滤板安装在滤池物预处理过程中有效地解决了原水体中的有害物质，上部分，通过工字钢分区固定。大大提供了水厂常规处理的效果，有效地提高了水轻质滤料滤池采用混凝土池壁构造，其滤料采体的氧解量，与远距离取水相比节约了建设成本，用轻质悬浮球形颗粒滤料，滤料比重小于1，根据对于解决城市的供水达标率，起到积极的作用。滤池填料的特点，在滤池构造方面，该滤池在进出南方地区自来水厂基于生产需求，经过技术分水配水方式、滤池内部构造以及滤池反冲洗方面等析、经济分析、调研、中试等前期准备，在传统常方面与传统的滤池方面具有较大的区别，滤池基本规处理系统基础上增加生物预处理工艺，大大提高构造如下图2。饮用水质，是科研与应用相结合的成功实证。由于污水处理率很低，水体富营养化，我国饮用水源受污染率较高，非点源的污染日益突出，可能将成为主要污染源。在相当长时期内，受污染水的强化处理将会是给水处理的主要问题。在加强对水资源保护的同时，我们必须增加受污染水处理的研究力度，而且尽快将研究成果推广应用，提高饮用水水质。参考文献：[1]王占生，刘文君．微污染水源饮用水处理[M]．北京：中国建筑工业出版社，1999[2]戚盛豪，汪洪秀。王家华，等．给水排水设计手册(第3册)．图2轻质滤料曝气生物滤池结构示意图城镇给水[M]．北京：中国建筑工业出版社，2004图中：1．进水管2．出水集水槽3．排泥管4．反冲洗进气管5．放气管6．穿孔曝气管7．气囊8．轻质滤层9．滤板l0．穿孔连接管(下转第107页)\n李援越等：高技能人才生态失衡及其对策107衡发展的态势。可持续发展。3．3高技能人才培养与开发应该遵循生态学中的几4结语个原则(1)环境适应性原则。一方面职业教育所培养从生态学的视角研究高技能人才失衡问题是一的各级各类专门人才的质量、规格要适应现实社会种研究视角的创新，是促使高技能人才可持续发展经济发展的需要；另一方面则要通过健全职业教育的探索性尝试。高技能人才系统自身组成结构与经立法、加强职业教育政策导向、加大职业教育投入、济社会的平衡关系到经济社会的协调与发展，高技扩展职业教育多元投资途径、探索并完善职业教育能人才的培养有赖于各层次教育的平衡，必须切合培养模式等措施，使经济社会形成有利于职业教育经济社会发展的要求。用生态平衡的观点来引领高发展的氛围，为职业教育的健康发展提供良好的社等教育大众化阶段我国职业教育体系的内涵式发展，会环境。走生态可持续发展的之路是当前高技能人才开发的(2)动态平衡性原则。高技能人才教育系统结一种必然和理性的选择。构与功能、物质和能量的输入与输出都应处于相对稳定的状态，按照经济与社会发展的客观需要和职参考文献：业教育自身的运行规律来合理有效地配置教育资源，【1]国家职业分类和职业资格委员会．中华人民共和国职业分类大典[M]．中国劳动保障出版社，1999加大职业教育在高等教育体系中的比重，以最大限[2]中国劳动力市场信息网监测中心．2007年第四季度部分城市劳度地发挥其推动经济持续增长、促进社会全面进步动力市场供求状况分析．http：／／www，molss．gov．cvJgb／的社会功能；培养出与社会经济需求相吻合的高技zwxx／2008一O1／22／content222087．htm能人才，这样才有利于整个高技能人才系统的和谐【3]毕结礼．高技能人才开发探索与实践[M]．企业管理出版社，2005：62—63发展；(3)可控性原则。即通过对职业教育系统的调作者简介：李援越(1966一)，女，北京工业大学经济与管理学院在节控制，优化职业教育结构，高效发展职业教育事读博士生，贵州大学理学院副教授；吴国蔚(194-4一)，男，北京工业。必须遵循教育协调发展的规律与要求，保持整业大学经济与管理学院教授，博士生导师，研究方向为产业转移与个教育系统的生态平衡，以实现高技能人才系统的国际企业管理。(上接第103页)中国建筑工业出版社。2000[3]何文杰。李伟光，张晓健，等．安全饮用水保障技术[M]．北[8]杨敏，孙永利，郑兴灿，等．悬浮填料强化硝化及其工程应用京：中国建筑工业出版社，20o6效果研究[J]．给水排水，2010，12(36)：36—39[4]刘辉．全流程生物氧化技术处理微污染原水[M]．北京：化学工业出版社。2003作者简介：潘景盛(1952一)，男，广东南海人，副总经济师，主要[5]乐林生，吴今明，高乃云，等．太湖流域安全饮用水保障技术从事企业生产经营的研究工作，课题组组长；常颖(1976一)，女，[M]．北京：化学工业出版社，2007黑龙江人，博士，高级工程师，主要从事自来水净化技术的研究工[6]龙小庆，富良．活性滤池去除微污染水中有机物和氨氮[J]．作；林浩添(1974一)，男，广东广州人，高级工程师，主要从事自中国给水排水，2002，8(18)：44—45来水净化技术的研究工作。[7]刘雨，赵庆良，郑兴灿．生物膜法污水处理技术[M】．北京：