趙含忠
徐州市自來水公司

一.背景概述

　　徐州市地面水廠位于市區(qū)北郊，建成投產(chǎn)于1992年6月，占地103畝。設(shè)計日處理水量約20萬m3，目前日處理水量約10萬m3。工藝流程如下：

　　該水廠源水主要來自微山湖的湖西航道和江水北調(diào)時期的大運河。正常情況下水廠能夠取到接近Ⅲ類水源水質(zhì)的源水，出廠水符合國家規(guī)定的GB5749--85《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》要求。
　　由于地面水源直接受周圍環(huán)境的影響，該水廠水源水質(zhì)污染問題一直困擾著水廠的正常生產(chǎn)。從1994年到現(xiàn)在，幾乎每年都要出現(xiàn)因水源污染而造成的短期停產(chǎn)事故，給徐州市的工業(yè)生產(chǎn)和居民生活用水的正常供應(yīng)帶來了較為嚴(yán)重的影響。
　　對污染源水中的一些污染物，常規(guī)工藝不僅無力去除，而且由于它們的存在，使常規(guī)工藝本身的除濁、消毒目標(biāo)也顯得力不從心。受目前經(jīng)濟和技術(shù)條件的限制，對這些污染源水加以處理時，水廠所能采用的相應(yīng)的措施，在絕大多數(shù)情況下，只是折點加氯和增加混凝劑投加量。折點加氯不但增加了水廠藥劑費用，增加了出廠水對管道腐蝕的問題，更重要的是造成了嚴(yán)重的氯化有機物問題，給飲用水安全帶來了很大威脅。改變源水水質(zhì)低劣之現(xiàn)狀，最根本的措施是治理廢水，控制污染。但限于目前的經(jīng)濟實力，無法在較短的時間內(nèi)治理好污水，控制水源污染。而尋求好的水源，遷建取水口，整個徐州境內(nèi)也難以找到一塊理想的水源地。退而求其次，在凈水廠中對所取用的污染源水采取新型的處理措施，以緩解水源污染對給水工程造成的危害，從而保證出廠水質(zhì)符合國家衛(wèi)生要求，就成為特定歷史條件下一種不得不面臨的選擇。

　　二.水源水質(zhì)

　　總結(jié)地面水廠水源水質(zhì)污染特點：一是突發(fā)性水源污染頻率高，造紙廢水污染占主要地位；二是取水口距船閘較近，造成取水口附近經(jīng)常有大量船只滯留，影響水質(zhì)；三是夏季微山湖水草腐敗，有機腐殖質(zhì)等含量較高。根據(jù)地面水廠的運行記錄及水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)表明：地面水廠水源遭受的是綜合性污染，既有生活污染，也有工業(yè)污染，并且從源水的PH、色度、嗅與味、CODMn等指標(biāo)來看，認(rèn)為工業(yè)污染中尤以造紙廢水污染為重。下表為98――2000年自來水公司對湖西航道取水口的水質(zhì)檢測統(tǒng)計：

　　以上統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明：地面水廠水源有機耗氧物質(zhì)及色度偏高，CODMn大于5mg∕L以上的天數(shù)占總天數(shù)的60％以上，色度指標(biāo)也相對較高，平均在30（Pt-Co）度左右。而水源中的氨氮、亞硝酸鹽等平均值也呈逐年上升的趨勢，源水氨氮在0.5mg∕L以上的占總天數(shù)的30％以上，特別是2000年以來，源水氨氮在1.0mg∕L以上的占總天數(shù)的27％，并且源水的亞硝酸鹽平均值達(dá)0.6mg∕L，最高達(dá)7 mg∕L以上。
　　根據(jù)歷次地面水廠的停產(chǎn)記錄，主要是取水水源受到突發(fā)性污染的影響，造成有機耗氧物質(zhì)、色度、氨氮、亞硝酸鹽等指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)。而這些突發(fā)性的污染因素對地面水廠造成的影響程度和深度是目前地面水廠的技術(shù)改造中首先要考慮解決的問題。

　　三.試驗分析

　　為解決源水水質(zhì)下降和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高的矛盾，尋找適合當(dāng)?shù)匚廴驹此|(zhì)特點的一整套處理工藝和優(yōu)化技術(shù)，99年自來水公司有關(guān)技術(shù)人員自行設(shè)計出一套400L∕h的凈水工藝試驗?zāi)Ｐ?。該模型包括生物預(yù)處理、常規(guī)工藝處理和深度處理三部分，今年上半年該裝置投入運行，并進行了大量的試驗分析。
　　通過對各模型工藝流程的常規(guī)項目測定分析表明：濁度的去除主要是靠常規(guī)處理工藝，但當(dāng)受有機污染的水源水經(jīng)常規(guī)工藝處理后，水中的CODMn只能去除20％――30％，且由于溶解性有機物的存在，不利于破壞膠體的穩(wěn)定性而使常規(guī)的工藝對原水濁度去除效果也明顯下降；對氨氮和亞硝酸鹽氮的去除主要是靠生物作用才能獲得滿意的效果，但當(dāng)源水氨氮含量較低時，其去除效果也相應(yīng)降低；采用臭氧、活性炭深度處理工藝對有機物的去除尤為明顯。
　　本試驗?zāi)Ｐ瓦€將進行進一步的實驗分析來比較生物預(yù)處理工藝在不同水溫、濾速、濾料、汽水比等條件下的處理效果；并對生物預(yù)處理、常規(guī)工藝、粉末活性炭及臭氧、活性炭池的不同組合工藝進行經(jīng)濟技術(shù)比較，為地面水廠的工藝技術(shù)改造方案的優(yōu)取、設(shè)計參數(shù)的選定提供科學(xué)的依據(jù)。

　　四.改造方案

　　(一). 方案比選
　　根據(jù)對地面水廠水源水質(zhì)特點的分析及試驗研究的成果，自來水公司今年上半年組織召集了同濟大學(xué)、清華大學(xué)及上海市政工程設(shè)計院等有關(guān)單位專家進行了多次的專題討論研究，推薦了二種技術(shù)改造方案：
　　方案一：生物預(yù)處理＋粉末活性炭＋常規(guī)工藝
　　根據(jù)水廠小試結(jié)果表明：生物陶粒濾池對源水的氨氮具有較好的去除率，今年五月份以來，源水氨氮大都在1.0 mg∕L以上，經(jīng)生物預(yù)處理后，源水氨氮去除率能在78％以上，而在源水氨氮較低的情況下（＜0.2 mg∕L時）,經(jīng)生物濾池后氨氮去除率相對較低，一般要小于50％。雖然生物預(yù)處理工藝在水質(zhì)正常情況下，其氨氮、色度、CODMn等去除效果并不十分明顯，但對水質(zhì)的穩(wěn)定性方面，節(jié)省混凝劑、加氯量及全面提高出廠水質(zhì)方面都能起到一定的作用。
　　粉末活性炭具有吸附速度快，易于在短時間內(nèi)充分發(fā)揮其吸附能力。98年初，地面水廠根據(jù)生產(chǎn)需要上了一套較為簡易的粉末活性炭投加裝置。實踐證明：在源水輕度污染情況下采用投加粉炭10――15PPm；污染嚴(yán)重時投加25――30PPm時，其出水效果較為理想，CODMn及色度去除率可增加30％以上。在突發(fā)性污染情況下，利用粉末活性炭對突發(fā)性污染物如揮發(fā)酚、有機物及色度等去除效果好的優(yōu)點，用此工藝較為方便靈活并可避免一次性投資較大的問題。
　　方案二：生物預(yù)處理＋粉末活性炭＋常規(guī)工藝＋生物活性炭濾池工藝
　　利用臭氧的強氧化性對源水中難降解有機物氧化分解成小分子有機物，用生物活性炭池中活性炭的極強的吸附能力，對源水中已被分解為小分子的有機物進行吸附。另外活性炭上附著的微生物在充足的供氧條件下，在耗氧狀態(tài)對吸附的有機物等污染物進行生物降解，并最終達(dá)到降解去除污染的目的。
　　在第一方案的基礎(chǔ)上增加了生物活性炭池，在大多數(shù)情況下，即沖擊負(fù)荷不是特別大的情況下，出廠水質(zhì)將有更大的保證，其處理水質(zhì)都能滿足《城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進步發(fā)展規(guī)劃》中規(guī)定的88項水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。
　　(二).方案的技術(shù)經(jīng)濟初步比較
　　按照地面水廠目前實際供水量，計劃對其改造分兩期完成，一期改造工程規(guī)模為10萬m3/d 。
　　兩方案的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)綜合比較見下表：

　　通過上述比較，兩方案的主要優(yōu)缺點概括如下：
　　方案一 一次性投資較小，技術(shù)性要求相對較低，增加的運行成本較少，但受源水水質(zhì)沖擊負(fù)荷及溫度影響較大。
　　方案二 一次性投資較大，技術(shù)要求較高，管理較復(fù)雜，增加的運行成本較高，水質(zhì)處理受水溫的影響比第一方案小，在不出現(xiàn)特大沖擊負(fù)荷情況下，出廠水水質(zhì)可以滿足一類水司的水質(zhì)指標(biāo)要求。
　　(三). 初步推薦方案
　　通過上述分析，方案一和方案二對全面改善地面水廠出廠水質(zhì)都具有一定的作用。由于徐州地處江蘇北部，冬季氣溫比較低（小于10度的氣溫在100天左右），生物預(yù)處理工藝在冬季難以保證處理效果。因此，增加了深度處理工藝的第二方案具有更強的適應(yīng)范圍，出廠水質(zhì)更有保證且符合《城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進步發(fā)展規(guī)劃》要求。在投資許可的情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮第二方案。

五.初步結(jié)論

　　徐州市在飲水資源方面是一個水質(zhì)水量保證系數(shù)較低的綜合型缺水城市。要將目前污染較嚴(yán)重的水源改造成國家Ⅲ類以上水質(zhì)的水源，涉及面廣、耗費巨大、耗時長，而就目前的污染狀況想通過常規(guī)工藝達(dá)到高要求的水質(zhì)顯然是不現(xiàn)實的。因此對現(xiàn)有的地面水廠凈水工藝進行技術(shù)改造是保證地面水廠正常運行的必由之路。
　　采用生物預(yù)處理＋粉末活性炭＋常規(guī)工藝＋生物活性炭工藝，提高了水廠的技術(shù)含量，相應(yīng)地將提高水廠操作及管理的水平，有利于促進水廠的技術(shù)進步，并可為同類型的水廠改造以及新建水廠提供技術(shù)參考和工程經(jīng)驗，有助于國內(nèi)水廠技術(shù)水平的提高，而且對穩(wěn)定徐州市社會、發(fā)展，改善徐州市的投資環(huán)境具有重要的意義。
　　鑒于一次性投資和運行成本較高，而當(dāng)?shù)厮次廴緛碓幢容^復(fù)雜，氨氮含量變化較大，在原水水質(zhì)正常情況下的氨氮濃度一般僅為0.2 mg∕L左右，尚難以維持微生物的正常生長，且生長培養(yǎng)期更長。因此工程方案可分兩步實施，先進行生物粉末活性炭和生物活性炭濾池的建設(shè)，待源水中的氨氮含量平均值升高時再建設(shè)生物預(yù)處理工藝，以降低一次性投資費用。

2000年9月