飲用水水源微污染日趨嚴(yán)重的嚴(yán)峻局面，正在向給水處理技術(shù)提出新的挑戰(zhàn)。現(xiàn)有的常規(guī)工藝難以勝任正常的運(yùn)行職能，以主要功能為去除水中懸浮固體、膠體的混凝、沉淀、過濾和消毒工藝而言，不但無法有效去除水中存在的氨氮和大量溶解性有機(jī)污染物包括內(nèi)分泌干擾物：水的嗅和味等感官指標(biāo)不能令人滿意，對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水源水中有毒藻類及其藻毒素也不能有效去除；如采用氯消毒，在氯化過程中產(chǎn)生對(duì)人體危害更大的有機(jī)氯化物，使出廠水的致突變性增加。應(yīng)根據(jù)水源地現(xiàn)有情況及未來發(fā)展，制定水源地和水廠的中長(zhǎng)期規(guī)劃。（加強(qiáng)水源地綜合治理和保護(hù)，在水廠應(yīng)強(qiáng)化和改造現(xiàn)有工藝并采用新工藝，以保證出廠水達(dá)到2006年新水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。）

　　一、水源地綜合治理

　　龍虎泡水庫(kù)110km³，最大水深4.6米，庫(kù)容4.02億m³。由于周圍環(huán)境污染及庫(kù)區(qū)內(nèi)生態(tài)平衡破壞，庫(kù)區(qū)內(nèi)有機(jī)污染物已超過水庫(kù)的自凈能力，微污染日益嚴(yán)重,為了改善提高庫(kù)區(qū)水質(zhì)應(yīng)進(jìn)行生態(tài)治理，在庫(kù)區(qū)內(nèi)建立起良性的食物鏈，抑制和改善庫(kù)區(qū)富養(yǎng)化問題。

　　建議：

　　1、在進(jìn)水口處建立人工濕地。根據(jù)每年的進(jìn)水質(zhì)情況及水量，計(jì)算出每年進(jìn)入庫(kù)區(qū)的氨、氮、磷總量，并以此為依據(jù)制定人工濕地面積和作物量，控制污染物進(jìn)入庫(kù)區(qū)。實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物源治理。

　　2、在庫(kù)區(qū)周圍農(nóng)田較為集中的區(qū)域建立濱岸帶。在岸邊種植樹木和低矮灌木和用生態(tài)水泥建立護(hù)坡以濕生植物為主，吸收因地面徑流帶來的污染物，防止因農(nóng)田地面徑流（降雨，農(nóng)田灌溉）把化肥、農(nóng)藥等帶進(jìn)庫(kù)區(qū)。

　　3、在庫(kù)區(qū)內(nèi)進(jìn)行生物治理。在庫(kù)區(qū)內(nèi)對(duì)現(xiàn)有食物鏈進(jìn)行調(diào)整，建立新的食物鏈組合，改變氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽的流轉(zhuǎn)途徑，減少其流向藻類的量。例如：在庫(kù)區(qū)內(nèi)投放濾食性魚類（鰱魚、鳙魚（胖頭））和貝類，控制水中的藻類生長(zhǎng)。以減少藻類密度，讓相同生態(tài)位的水生植物（可人工種植）占據(jù)藻類的生存空間，提高對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收。從而形成植物、藻類吸收營(yíng)養(yǎng)鹽→魚吃植物和藻→適當(dāng)捕撈控制魚的數(shù)量并達(dá)到生態(tài)平衡，逐步實(shí)現(xiàn)生物多樣化。

　　4、提高庫(kù)區(qū)內(nèi)的水體更換周期。據(jù)大慶地區(qū)的氣象資料，大慶地區(qū)處半干旱地帶，蒸發(fā)量大于降水量，每年蒸發(fā)量大于降水量５２９mm（大慶水庫(kù)資料），以此計(jì)算每年蒸發(fā)的水量５８３０――５３００萬(wàn)m³。取水廠以每年取水量在９０００萬(wàn)噸計(jì)算，水在庫(kù)區(qū)內(nèi)滯留時(shí)間在三年左右。

　　5、取締庫(kù)區(qū)周圍的養(yǎng)殖廠，防止動(dòng)物的糞、尿進(jìn)入庫(kù)區(qū)。尤其養(yǎng)豬，在廣東東莞已禁止養(yǎng)豬，主要因豬尿的氨、氮含量特別高，是牛的１５０倍。

　　6、取締或控制庫(kù)區(qū)的旅游業(yè)，尤其取水口附近的旅游景點(diǎn)。

　　7、在取水口采取措施。

①建立水生植物濾床，水生植物濾床可以看成是一種以植物根系為填料的生物反應(yīng)器，在根系表面生長(zhǎng)生物膜進(jìn)行微生物降解和利用發(fā)達(dá)植物根系攔截藻類（藍(lán)藻主要集中在水體的上部）及吸收水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，凈化進(jìn)廠水質(zhì)。（可種植水芹菜）

②設(shè)置人工介質(zhì)，對(duì)庫(kù)區(qū)中的土著微生物進(jìn)行有效富集，形成生物膜，通過微生物的降解作用來改善取水口水質(zhì)。

　　據(jù)太湖新的治理方案，在庫(kù)區(qū)內(nèi)按功能進(jìn)行區(qū)域劃分，并實(shí)行區(qū)域管理。在北京、濟(jì)南等地的水源地的管理由市環(huán)保局按《水源地保護(hù)條例》，進(jìn)行管理和監(jiān)控。

　　二、取水廠的預(yù)處理

　　由于季節(jié)不同，影響水質(zhì)的有機(jī)物質(zhì)和藻類種類也不相同，因水中有機(jī)物質(zhì)和藻類的不同，處理方法也不相同。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采用不同預(yù)處理措施。

　?。ㄒ唬?、吸附預(yù)處理（嗅味）

　　建立粉末活性炭投加裝置，國(guó)內(nèi)外利用粉末活性炭去除水中色和臭味物質(zhì)，已取得成功的經(jīng)驗(yàn)達(dá)到理想的處理效果，粉末活性炭的投加量的多少與水的濁度大小和產(chǎn)生臭味物質(zhì)的濃度有關(guān)，投加量應(yīng)根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)試驗(yàn)確定。粉末活性炭作為一種預(yù)處理方式其運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高，一般作為一種解決水質(zhì)突然惡化的應(yīng)急措施。

　　歐美各國(guó)在給水處理中廣泛用粉末活性炭去除水中的臭味，投加量一般為２-５mg/L。

　?。ǘ⒒瘜W(xué)預(yù)氧化處理

　　1、高錳酸鉀（藻類）

　　高錳酸鉀（KMnO4）是一種較強(qiáng)的氧化劑，但消毒能力弱（據(jù)資料高錳酸鉀預(yù)氧化不會(huì)引起藻毒素的釋放），高錳酸鉀氧化可控氯酚，ＦＨＭs的生成，并有一定的色、臭、味的去除效果，對(duì)烯烴、醛、酮類化合物也有較好的去除能力。但經(jīng)高錳酸鉀氧化的氧化產(chǎn)物中，出水經(jīng)氯化后，水的致突變性有較大幅度的增加，應(yīng)與粉末活性炭聯(lián)用效果非常理想。一般投加量不會(huì)超過１mg/L，噸水成本０.０２元。

　　2、二氧化氯（有機(jī)物）

　　二氧化氯（CLO₂）氧化性強(qiáng)，預(yù)氧化可有效破壞藻類、酚，改善水的臭味。有研究表明二氧化氯使藻類死亡破裂，使大量藻毒素釋放到水體中并引起異味（土臭素，２—ＭＩＢ），二氧化氯不穩(wěn)定需現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生，對(duì)操作人員要求較高，一般預(yù)氧化量在１－２mg/L,噸水成本0.024-0.048元。（亞氯酸鈉法）

　　3、 生物預(yù)處理

　　借助于微生物群體的新陳代謝活動(dòng)，對(duì)水中的有機(jī)物，氨、氮、亞硝酸鹽等初步去除，對(duì)后續(xù)的常規(guī)處理非常有利，但水源的水質(zhì)、水溫、水量的變化和操作管理水平的高低直接影響到水處理的效果，現(xiàn)在上海、深圳等都有大規(guī)模應(yīng)用，但在東北因水溫變化太大30℃--2℃，尤其在春、秋、冬季，由于水溫的問題在生物膜的培養(yǎng)將很困難。

　　據(jù)資料，當(dāng)水溫低于10℃時(shí)氨氮的去除率只有10～15%。當(dāng)原水氨氮濃度小于1mg/L時(shí)，氨氮的去除率小于50%。

　　特點(diǎn)：操作管理要求高，投資大

　　三、反應(yīng)沉淀池改造

　　由于近年來龍虎泡水庫(kù)微污染的日益嚴(yán)重，原水水質(zhì)不斷惡化。主要是有機(jī)物質(zhì)、藻類、微生物、低溫低濁等問題?，F(xiàn)有的微渦旋低脈動(dòng)混凝沉淀工藝處理效果不是很理想，建議進(jìn)行改造。

　　方法一：將沉淀池改為浮沉池

　　在原水濁度小于50NTU和高藻期采用氣浮運(yùn)行方式，原水濁度大于50NTU時(shí)采用沉淀方式運(yùn)行。

　　主要原因：

　　(1) 充分發(fā)揮氣浮除藻的優(yōu)勢(shì)

　　由于藻類的比重很小，混凝沉淀很難去除。如果在沉后水中含有大量藻類存在堵濾池的風(fēng)險(xiǎn)，而微小氣泡可以黏附在藻類（藍(lán)藻表面有一層黏性物質(zhì)）上，造成藻類的上浮，除藻率很高可達(dá)85～95%，降低藥耗。

　　(2) 發(fā)揮氣浮處理低溫，低濁的優(yōu)勢(shì)

　　近年來，中引水廠的原水濁度不斷下降，在每年冰封期11月下旬～第二年的4月中旬的原水濁度5NTU以下，在去年的9月、10月份在15NTU以下，藥耗非常高,且出水水質(zhì)較差，在藻類爆發(fā)期一般濁度比較低，藻類生長(zhǎng)需要光。當(dāng)濁度高時(shí),水體透光性差,藻類無法大量生長(zhǎng)。(據(jù)有關(guān)資料介紹,絮粒成到300—400um已足夠被氣泡黏附，而沉淀所需的絮粒，常常要在1mm以上，甚至更大)

　　(3) 提高水體的溶解氧

　　氣浮工藝可大大提高水體的溶解氧，為水中有機(jī)物氧化分解提供有利條件，并降低水體色度及氨氮含量。

　?、热秉c(diǎn)：對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員的素質(zhì)要求高，應(yīng)根據(jù)水量和濁度隨時(shí)調(diào)整氣水比和微小氣泡尺寸的控制。

　?。ㄔ谔旖蚪鎴A水廠采用溶氣氣浮技術(shù)日供水由30萬(wàn)提高到50萬(wàn)（美國(guó)地球工程公司），2007年6月改造完成投入運(yùn)行。）

DAF（混凝浮選）工藝示意圖（美國(guó)賓西法尼亞洲）

　　方法二：高密度沉淀工藝。（法國(guó)Veolia的專利技術(shù)）

　　在藻類爆發(fā)期和冬季低溫低濁期，原水濁度較低（藻類生長(zhǎng)需要光，當(dāng)原水濁度高的時(shí)候，水體透光性差，藻類無法大量生長(zhǎng)）。由于濁度低水體中無機(jī)顆粒少，溶解性含量高和藻類比重小，所形成的礬花較輕不易沉淀。投加微砂可使礬花密實(shí)，便于沉淀，提高出水質(zhì)，降低藥耗。北京九水廠2A沉淀池改造就是采取的這種方法。這種工藝的特點(diǎn)是適用性強(qiáng)，既可適用于低溫、低濁、高藻水，又可適應(yīng)高濁水。工藝復(fù)雜但除藻率95%～99.5%，除藻率高是因?yàn)椋?、與帶有微砂的漿液混合可以破壞藻類細(xì)胞。2、微砂的加速沉淀可以使本可以漂浮的藻類沉淀下來。缺點(diǎn)：工藝復(fù)雜、投資高。（日供水25萬(wàn)/日提高到33萬(wàn)/日，工程投資4200萬(wàn)元。）

　　四、投加助濾劑或?qū)V池進(jìn)行改造

　　現(xiàn)有濾池是按85標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)3NTU～0.5NTU，而現(xiàn)執(zhí)行的是2006新水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為1NTU以下或0.5NTU以下。濾池過濾效果很不理想。應(yīng)對(duì)濾池進(jìn)行改造或投加助濾劑強(qiáng)化過濾效果，以改變現(xiàn)在靠提高藥量，降低沉淀池出口濁度而達(dá)到濁度標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀，但又面臨出廠水含鋁超標(biāo)的問題。

　?、俳ㄗh更換600mm 粒徑0.76～0.78mm均質(zhì)濾料，濾池的截流率82%以上，出水濁度小于0.2NTU。（現(xiàn)有濾料d10＝0.98mm均質(zhì)濾料、厚度1米、均勻系數(shù)K60≤1.35、d/L比1000）可參考上海楊樹浦水廠的濾池改造方案。（北京九水廠均質(zhì)無煙煤，濾料厚度1.5米沒）以日供水18×10⁴m3/d計(jì)算，需更換12個(gè)濾池720m³，以每立方米1100元計(jì)算需資金80萬(wàn)元。

　　②投加助濾劑：常用的助濾劑主要有聚丙烯酰胺、活化硅酸和聚合氯化鋁。助濾劑使用時(shí)，濾池需有表面沖洗或氣水反沖等強(qiáng)化反沖方法。助濾劑投加點(diǎn)可在濾池進(jìn)水管之前，也有少數(shù)投加在濾池的進(jìn)水渠處，應(yīng)根據(jù)藥劑的反應(yīng)時(shí)間或進(jìn)水條件確定最佳投加點(diǎn)。助濾劑適用于雙層濾料和均質(zhì)濾料濾池。美國(guó)規(guī)定濾池出水渾濁度小于0.1NTU，助濾劑使用較多。投加量高分子助濾劑0.02～0.05mg/L 非離子型高分子聚合物15～25ug/L。

　　五、建立臭氧（O₃+H₂O₂）生物活性碳工藝

　　臭氧–生物活性炭工藝是將活性炭物理化學(xué)吸附、臭氧化學(xué)氧化、生物氧化降解及臭氧滅菌消毒四種合為一體的工藝。該工藝可以使處理水水質(zhì)明顯提高，主要表現(xiàn)為：1、該工藝處理后的水Ames致突變?cè)囼?yàn)呈陰性。2、有機(jī)物的去除率為50%以上，比常規(guī)處理提高15～20%。3、提高色度和嗅闃值去除率，改善感官性指標(biāo)。4、提高對(duì)鐵錳的去除率。5、可以去除氨氮達(dá)90%左右，水中氨氮和亞硝酸氮可生物氧化為硝酸鹽。6、有效去除可同化有機(jī)碳、蛋白氨氮、提高處理水的生物穩(wěn)定性，提高了管網(wǎng)水水質(zhì)。7、延長(zhǎng)活性炭的運(yùn)行壽命（3年），降低生產(chǎn)成本。

　　缺點(diǎn)：1、投資較高。2、運(yùn)行管理難度大。3、運(yùn)行成本高。4、生物膜難培養(yǎng)。

　　六、其它可采取的措施

　　1、調(diào)整原水PH值。

　　藻類在光合作用下可吸收水中的CO₂，從而使水體的PH值提高。在藻類爆發(fā)期中引水廠的PH值8.5以上，由于PH值的提高，嚴(yán)重影響凈水藥劑在水解時(shí)形成Al（OH）膠體的電位（在PH值5.5時(shí)水解氫氧化鋁膠體的電位正7價(jià)，在PH值8.5以上時(shí)氫氧化鋁膠體的電位可以是負(fù)價(jià)的），應(yīng)投加酸調(diào)整PH值在7.3左右，以便于凈水藥劑發(fā)揮。（PH值的下降也可降低藻類、有機(jī)物的§電位，降低藥劑的投加量，提高出水水質(zhì)。在歐美用投加硫酸來調(diào)整PH值，這樣較投加鹽酸調(diào)整PH值，可大幅降低生產(chǎn)成本。）

　　2、在沉淀池、濾池采取避光措施。

　?、?、減少二氧化氯不必要的分解。

　　由于二氧化氯具有遇光分解的特性，所以沉淀池、濾池的良好采光不但降低二氧化氯氧化效果，而且增加水中氯酸鹽和亞氯酸鹽含量，浪費(fèi)原料增加成本，污染水質(zhì)。同時(shí)影響出廠水的二氧化氯穩(wěn)定，據(jù)實(shí)際測(cè)量12點(diǎn)濾池出口0mg/L二氧化氯，在水量不變的情況下，24點(diǎn)濾池出口0.09mg/L二氧化氯。

　?、?、減少藻類、蚤類等微生物的廠內(nèi)二次繁殖。

　　由于藻類（光合自養(yǎng)型）、蚤類具有趨光性，所以造成了它們?cè)跍畢^(qū)的大量聚集而滯水區(qū)二氧化氯因遇光分解濃度較低，這樣為它們的繁殖提供了便利條件。

　?、?、解決沉淀池、濾池生物黏泥問題。

　　在沉淀池斜板、濾池內(nèi)有光照的地方存在著生長(zhǎng)生物黏泥的問題，生物黏泥是由微生物、微生物代謝產(chǎn)物和水中懸浮物組成，為微生物的繁殖提供了條件并向水體釋放有機(jī)物質(zhì)，污染水質(zhì)。

　　3、濾池反沖泵房加裝外排工藝。

　　因?yàn)V池反沖洗的水中雜質(zhì)含有大量有機(jī)物質(zhì)和蚤類、藻類。如回收利用，將加重廠內(nèi)蚤類、藻類二次繁殖，嚴(yán)重影響供水水質(zhì)?，F(xiàn)以全部外排，但二期污水泵房運(yùn)行壓力較大，如排水不及時(shí)將影響供水水質(zhì)。建議在回收泵房改造使水可直接排入污水干線以減輕二期污水泵房的壓力。

　　4、在水廠建立粉末活性炭投加裝置

　　在選擇粉末活性炭投加點(diǎn)時(shí)，一般按照如下原則：

　　1、具有良好的炭水混合條件。

　　2、保持充分的炭水接觸時(shí)間以吸附污染物。

　　3、水處理藥劑對(duì)粉末活性炭的吸附性能干擾最少。

　　4、不損害處理后的水質(zhì)。

　　5、盡量避免吸附與混凝競(jìng)爭(zhēng)。

　　6、能有效去除水中殘余的細(xì)小炭粒。

　　應(yīng)投加在絮凝池，這樣可以充分發(fā)揮預(yù)氧化劑的作用，將活性炭不能吸附的大顆粒有機(jī)物氧化成小顆粒有機(jī)物。充分發(fā)揮混凝劑的作用，混凝吸附一部分有機(jī)物，減少活性炭的投加量。（活性炭不能吸附所有有機(jī)物，只能有效吸附3000～500分子量的有機(jī)物。）

　　5、豎流網(wǎng)格反應(yīng)池改造。

　　現(xiàn)中引水廠豎流網(wǎng)格存在著積泥和魚網(wǎng)等雜物堵塞網(wǎng)格的問題。（濾池的濾料在豎井內(nèi)沉積很多，因反沖洗水的回收。）而積泥又可造成搖蚊蟲廠內(nèi)二次繁殖問題（春季），現(xiàn)清理十分不便，主要原因安全和網(wǎng)格堅(jiān)固性不夠的問題，應(yīng)對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行加固，以便于用導(dǎo)鏈提起并將部分隔開的豎井加連通，以方便以后的豎井內(nèi)的清理。

　　近年來新水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不斷出臺(tái)、原水微污染日益嚴(yán)重及人民生活水平不斷提高，凈水工作越來越復(fù)雜，專業(yè)性越來越來強(qiáng)，要想確保水質(zhì)必須在水廠因地制宜建立起一套科學(xué)管理體系。（在歐美各個(gè)水廠的工藝和方法不盡相同，水庫(kù)水廠和中引水廠同取嫩江水，同時(shí)存在微污染，但原水水質(zhì)差異較大。中引表現(xiàn)在藻類上，大慶水庫(kù)表現(xiàn)在水草上，主要原因是庫(kù)區(qū)的水深、底質(zhì)、渾濁度、生態(tài)環(huán)境等各方面條件不同。）（發(fā)達(dá)國(guó)家在微污染水處理方面的具體措施：⑴對(duì)原水進(jìn)行瀑氣處理。⑵對(duì)原水進(jìn)行預(yù)氧化。⑶強(qiáng)化混凝絮凝沉淀（或氣浮）—過濾工藝去除部分有機(jī)物。⑷臭氧活性碳結(jié)合處理方法去除有機(jī)物。⑸合理選擇消毒劑，避免消毒副產(chǎn)物產(chǎn)生。）應(yīng)請(qǐng)專家進(jìn)行科學(xué)論證，制定中長(zhǎng)期規(guī)劃。

　　以上僅為個(gè)人觀點(diǎn)望領(lǐng)導(dǎo)多提寶貴意見。

孟巖
2008. 2. 23

參考資料：

《二龍山水體防治措施》  吉林建工學(xué)院

《水源地生態(tài)防護(hù)水質(zhì)改善的理論與實(shí)踐》 東南大學(xué)  呂錫武

《DAF技術(shù)在水廠的應(yīng)用》  美國(guó)ITT公司

《臭氧系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析》 桐鄉(xiāng)市供水公司

《上海楊樹浦水廠甲組濾池改造方案》 上海楊樹浦水廠廠長(zhǎng)   顧振國(guó)

《浙江華聯(lián)三鑫水廠臭氧的使用》       青島國(guó)林臭氧公司

《北京九水廠2A沉淀池改造》              北京市市政工程設(shè)計(jì)院