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北方寒冷城市飲用水安全保障技術研究與示范
更新時間:2016-09-21 來源:《給水排水》? 作者:袁一星,關小紅,馬軍,張杰,于水利

摘要:針對北方寒冷地區典型城市飲用水源存在的水質問題如低溫低濁水處理、受有機污染水處理、含鐵含錳地下水處理、高色水處理等開展了寒冷地區低溫低濁水雙向流沉淀/高負荷氣浮處理技術研究、寒冷地區地表水中化工有機污染物的催化氧化組合技術與工藝研究、寒冷地區漫灘潛流水中高氨氮復合污染同步生物去除的關鍵技術、寒冷地區受面源污染高色地表水的高效處理技術等研究工作,形成了四項關鍵技術,為解決寒冷地區給水處理工藝的升級改造問題提供了科學依據。

1 研究目標與關鍵技術問題

我國北方寒冷地區一年低溫時期常達數月,水溫在5℃以下,水質長時間處于低溫低濁狀態,混凝劑難以水解,水中剩余鋁濃度較高,出水水質較差,國家水體污染控制與治理科技重大專項(2009ZX07424 005)。

一直是十分棘手、尚未解決的難題;東北老工業基地化工廢水排放導致水體突發性有機污染頻繁,嚴重影響飲用水水質;地下徑流量少,冬季徑流緩慢,漫灘潛流水中鐵、錳和氨氮濃度高且穩定性高,難以去除;北方地區植被覆蓋率高,由于地表徑流導致水中含有高濃度的腐殖質,導致水的色度升高,難以處理。本課題研究目標為: 針對北方寒冷地區給水處理存在的問題,通過科學研究與示范工程研發出解決北方寒冷地區飲用水安全保障問題的技術及其集成。

北方寒冷城市在給水處理技術上存在低溫低濁水、穩定性有機物污染水、高氨氮復合污染地下水以及面源污染高色水處理難、處理效率低等問題,導致現行給水處理工藝難以滿足我國《生活飲用水衛生標準》( GB 5749—2006) 。

在以上情況下,對北方寒冷城市現行的給水處理工藝進行強化、升級改造,從技術上改良或完善現行工藝,并通過示范工程集成關鍵技術,形成行之有效的適用于北方寒冷城市的給水處理成套技術,對推行新的飲用水衛生標準,保障飲用水安全有著重大意義。

2 技術研究和集成方法

本課題的研究思路是以工程應用為目標,以關鍵技術創新和實用技術集成為核心,以示范工程為依托,以標準體系為指導,解決我國寒冷地區飲用水供水面臨的主要問題,保障寒冷地區飲用水安全。

本課題針對我國北方寒冷地區給水處理中四大關鍵技術問題開展研究: 長達5 個月的寒冷季節中的低溫低濁原水的高效處理; 較高濃度、多種類、高風險的化工有機污染物的有效去除; 低溫下漫灘潛流水中高鐵、錳含量、高氨氮的生物同步去除; 低溫條件下高色度水的高效處理; 課題目標明確,重點突破,以開發關鍵技術為核心; 針對主要問題,進行技術集成; 針對代表性區域,進行工程示范,建設技術平臺。技術路線見圖1。

3 主要技術成果

3. 1 寒冷地區低溫低濁水強化常規處理技術及工程示范

3. 1. 1 旋轉網格機械強化混凝技術

旋轉網格技術是針對低溫低濁水處理開發的一種簡單易行、效果明顯的技術。該技術在傳統的機械絮凝池的攪拌槳上增加小孔徑的網格以強化混凝過程。旋轉網格使能量更均勻地分布在水中,傳統的攪拌槳槳板周圍速度梯度很大,而兩個槳板中間的區域水流的擾動很小,不能進行充分的絮凝,而旋轉網格技術可以很好地解決這個問題。旋轉網格的網格孔徑、絲徑均可調整,同時網格的轉速也可通過調整攪拌槳的轉速調整,因此本技術具有很強的適應性,可以隨水質水量的變化而調整。

旋轉網格技術對低溫低濁水處理有明顯的強化作用,在保持沉后出水水質一致的情況下,應用該技術可以降低投藥量15% ~ 25%( 如圖2 所示) ,投藥量的降低不但降低了制水成本,而且出水pH 有所升高,從而減輕對管網的腐蝕。該技術適用于大規模低溫低濁水凈化廠的改造和新建。旋轉網格機械強化混凝技術的示范工程為哈爾濱磨盤山凈水廠二期供水工程工藝改造,規模為11. 25 萬m3 /d,混凝池改造方案如圖3 和圖4 所示。示范工程于2011 年11 月完成,至今運行效果良好。

3. 1. 2 高適用性雙向流斜板沉淀與高速氣浮耦合技術

雙向流斜板沉淀/高速氣浮耦合技術對于處理低溫低濁水和高濁水有獨特的優勢、良好的效果,沉淀與氣浮聯用工藝對于低溫低濁水、突發高濁水均具有良好的處理效果,濁度、有機物等指標均有所改善,并且可以大幅度地縮短沉淀時間,即沉淀與氣浮聯用工藝并不延長處理時間,可以將水廠現行工藝沉淀池后部改成氣浮池。

版權、出處:《給水排水》

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