我國自來水廠技術(shù)工藝應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢探討

　　1. 技術(shù)工藝現(xiàn)狀

　　我國自來水廠技術(shù)工藝經(jīng)過長期的發(fā)展，積累了不少寶貴經(jīng)驗。目前，我國城市供水處理技術(shù)仍以由混凝、沉淀、過濾和消毒四個單元處理過程組成的常規(guī)供水處理工藝為主，其理論主要是建立在傳統(tǒng)的以粘土膠體微粒和致病細(xì)菌為主要去除對象的基礎(chǔ)上，在我國得到了較長時期和較大范圍的應(yīng)用一直廣泛應(yīng)用于我國的供水處理。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國已發(fā)展了多種適合各地情況的不同形式和性能的處理構(gòu)筑物，如快速混合、水力或機(jī)械攪拌的絮凝設(shè)施;帶有不同斜板或斜管的沉淀、澄清以及氣浮構(gòu)筑物;帶有氣水反沖洗、均質(zhì)濾料、多層濾料的過濾設(shè)施等。目前常用的混凝劑主要有鋁鹽和鐵鹽等。

　　隨著我國各地區(qū)水體污染狀況的發(fā)展，源水水質(zhì)不斷惡化，直接影響到社會生產(chǎn)以及人民生活。微污染水源水，主要含有微量有機(jī)物、農(nóng)藥、氨氮等有害污染物，用常規(guī)的凈化工藝很難去除掉。尤其是微量有機(jī)物的去除，引起人們的高度重視。國家對微污染水源的預(yù)處理和水的深度處理進(jìn)行了廣泛的研究與開發(fā)。

　　目前常見的預(yù)處理方法有氧化法(包括化學(xué)氧化法：氯氣預(yù)氧化、高錳酸鉀預(yù)氧化、臭氧預(yù)處理等以及生物氧化法：生物濾池、生物塔濾、生物接觸氧化等)和吸附法：粉末活性炭吸附等。

　　深度處理通常是指在常規(guī)處理工藝以后，采用適當(dāng)?shù)奶幚矸椒?，將常?guī)處理工藝不能有效去除的污染物或消毒副產(chǎn)物的前體物加以去除，提高和保證飲用水質(zhì)。目前應(yīng)用較廣泛的深度處理技術(shù)有：活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性碳和膜技術(shù)等。

　　此外，各種針對特殊水源的處理技術(shù)工藝也得到了廣泛應(yīng)用，如采用氣浮或者生物預(yù)處理+活性碳深度處理除藻，接觸氧化過濾除鐵除錳，活性氧化鋁吸附法、混凝沉淀法或電滲析法除氟等。

　　在供水安全消毒技術(shù)方面，液氯消毒仍然是主流。70年代開始發(fā)現(xiàn)氯消毒會產(chǎn)生具有致癌作用的鹵代甲烷類化合物。根據(jù)三鹵形成的規(guī)律，研究出多種去除方法。

　　近年來，水廠自動化程度越來越高并趨普及，供水行業(yè)特別在新建水廠中已大量采用先進(jìn)的儀器儀表、自動化裝置、各種新型專用器材與設(shè)備等。水廠運(yùn)行的調(diào)度管理以及生產(chǎn)過程的監(jiān)控系統(tǒng)和自動化技術(shù)，已在大中型水廠廣泛采用，小型水廠也已逐步推廣 。

　　2. 技術(shù)工藝發(fā)展趨勢

　　(1)強(qiáng)化常規(guī)處理

　　目前我國在各類聚合鋁(鐵)絮凝劑的開發(fā)應(yīng)用方面，已取得很大成效，但混凝技術(shù)的綜合水平與國外先進(jìn)水平仍有差距。由于我國水資源缺乏和水質(zhì)污染，增大了水混凝處理的難度和運(yùn)行成本。積極研究開發(fā)新型、高效、綠色水處理藥劑和強(qiáng)化固液分離設(shè)施已顯得越來越重要。高品質(zhì)混凝劑和助凝劑的開發(fā)與利用是提高出水水質(zhì)的一個重要方面，它們的合理投加也是自來水廠高效、低耗的一個關(guān)鍵因素。

　　(2)生物預(yù)處理工藝

　　我國從20世紀(jì)70年代開始研究利用微生物酶催化氧化對有機(jī)物的分解作用，以去除原水中可生化降解物質(zhì)和氨氮，現(xiàn)已取得很大發(fā)展。針對我國原水中可降解有機(jī)物高的特點(diǎn)，生物預(yù)處理工藝已在深圳、寧波、上海等城市中得到應(yīng)用，對降低原水中氨氮等可降解有機(jī)物和提高出廠水水質(zhì)起著重要作用。面對目前日益惡化的水資源環(huán)境，如何利用生物的氧化分解作用結(jié)合傳統(tǒng)的處理工藝，對各種不同的水源進(jìn)行處理，還有待進(jìn)一步研究，以期在實(shí)用化的基礎(chǔ)上不斷提高其處理效果。

　　(3)深度處理工藝

　　關(guān)于在常規(guī)處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用臭氧氧化、活性炭吸附的深度處理技術(shù)，國內(nèi)外已有較多研究，國內(nèi)也有不少城市的水廠采用該工藝。

　　2005年國家建設(shè)部頒布了最新的供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，即《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ/T 206—2005)，檢測項目由目前規(guī)定的35項增加到88項，其中濁度標(biāo)準(zhǔn)必須小于1NTU[21]。按照該標(biāo)準(zhǔn)，許多城市的原水即使通過加強(qiáng)常規(guī)處理，甚至增設(shè)生物預(yù)處理設(shè)施，也還不能達(dá)到上述要求，因此有理由相信臭氧活性炭深度處理的廣泛應(yīng)用將是未來的發(fā)展趨勢。

　　該工藝處理效果明顯，但基建投資與運(yùn)行費(fèi)用相對較高，如何合理運(yùn)用還須進(jìn)行進(jìn)一步研究。

　　(4)膜處理技術(shù)

　　膜濾法是新興高效分離技術(shù)，系用天然或人工合成的高分子薄膜作介質(zhì)，以附加能量為推動力，對雙組分或多組分溶液進(jìn)行過濾分離的處理方法。

　　一般說，對于濁度和細(xì)菌可用微孔精濾膜去除，例如大同市水司曾用中孔纖維膜微濾設(shè)備對水庫微污染水進(jìn)行了試驗，出水濁度0.1 NTU，細(xì)菌總數(shù)趨于0等;對于病毒、天然有機(jī)物，可用超濾膜去除;納濾膜可去除水中的鈣、鎂離子、消毒副產(chǎn)物、農(nóng)藥、表面活性劑等;反滲透膜可去除更小的無機(jī)離子與有機(jī)物等。

　　過去膜處理在凈水處理上主要用于工業(yè)制水，近年來隨著膜工藝的發(fā)展，其成本有所降低，已逐步滲透到生活飲用水領(lǐng)域。目前國內(nèi)在小范圍的優(yōu)質(zhì)水供應(yīng)系統(tǒng)及瓶裝水處理系統(tǒng)中已普遍采用了膜處理技術(shù)。

　　與常規(guī)水處理技術(shù)相比，膜處理技術(shù)能去除水中尺度更小的物質(zhì)。通過膜處理還可以去除賈第氏鞭毛蟲孢囊和病毒，減少常規(guī)消毒的副產(chǎn)物生成，而且可以不投藥劑，避免了化學(xué)藥劑的副作用。

　　雖然目前城市水廠普遍采用膜處理的條件尚不成熟，但膜處理技術(shù)的發(fā)展前景十分光明，隨著膜制造技術(shù)的發(fā)展和成本的不斷降低，今后該技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用。

　　(5)富營養(yǎng)化原水的除藻技術(shù)

　　近些年來，水庫及天然湖泊水被大量用作城市的供水水源，這些水源由于富營養(yǎng)化而在夏季大量滋生藻類等。因此，除藻已成為我國水處理的一個重要課題。

　　(6)安全消毒

　　由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件的限制，液氯是目前國內(nèi)水廠使用最多的消毒劑，也有少數(shù)水廠采用二氧化氯或次氯酸鈉作消毒劑。面對復(fù)雜的原水水質(zhì)，采用更安全的消毒措施，選擇即經(jīng)濟(jì)又安全的新型消毒劑以及尋找合理的投加方式都是未來發(fā)展的方向。

　　(7)排泥水處置

　　凈水廠生產(chǎn)廢水(沉淀池或澄清池的排泥水以及濾池的反沖洗水)約占城市用水量的4%～7%。雖然水廠排泥水中無機(jī)成分占絕大多數(shù)，但其懸浮物濃度很高，如果將這部分水直接排入水體，不僅是對水資源的一種浪費(fèi)，還會對受納水體造成污染。

　　研究發(fā)現(xiàn)，以鋁鹽作為混凝劑的污泥中氫氧化鋁濃度的增加會導(dǎo)致底棲生物死亡率隨之升高;而污泥的沉積作用則會造成水體中某些魚類食物短缺，影響魚卵的成活率。此外，給水污泥中還存在許多其他的污染物，如有機(jī)物、重金屬離子、砷、氟、硝酸根和放射性物質(zhì)等，也會對水環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生影響，造成江河上、下游及不同區(qū)域之間形成“先排出，后吸入”的惡性循環(huán)。

　　目前國內(nèi)只有少數(shù)水廠(如上海閔行水廠、深圳梅林水廠、杭州蕭山自來水公司南片水廠等)對排泥水進(jìn)行處理，取得了一定的效果。隨著環(huán)境保護(hù)力度的日益加大，自來水廠實(shí)施排泥水減量化、無害化和資源化處置勢在必行。但由于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗，對不同水源、不同水處理工藝所產(chǎn)生的排泥水的處理工藝、脫水方式以及預(yù)處理藥劑的合理選取還有待進(jìn)一步研究。

　　(8)小城鎮(zhèn)適用工藝

　　改革開放以來，我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，尤其是近年來在“小城鎮(zhèn)，大戰(zhàn)略”思想的指導(dǎo)下，我國小城鎮(zhèn)的建設(shè)和發(fā)展更快。目前，我國小城鎮(zhèn)建設(shè)己經(jīng)步入一個充滿活力的全新時期?？傮w而言，我國小城鎮(zhèn)供水基礎(chǔ)設(shè)施已具備一定基礎(chǔ)，但發(fā)展不平衡，供水基礎(chǔ)設(shè)施整體現(xiàn)狀水平不高。到目前為止，關(guān)于小城鎮(zhèn)給水處理的經(jīng)濟(jì)適用性技術(shù)工藝方面的研究工作還很欠缺。

　　應(yīng)根據(jù)小城鎮(zhèn)工程資金不足、技術(shù)管理水平不高、經(jīng)濟(jì)物質(zhì)力量欠缺等特點(diǎn)，因地制宜地研究其處理工藝，多開發(fā)一些土建工程量少，投資小，占地省，操作管理方便的實(shí)用技術(shù)工藝。

　　(9)水質(zhì)檢測

　　面對日益復(fù)雜的水源水質(zhì)，水質(zhì)檢測技術(shù)應(yīng)能及時地反映出水中某些微量成分對用戶的危害。如何使水廠的水質(zhì)檢測系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確、方便的檢測到它們的存在，是今后一項艱巨的任務(wù)。

　　(10)水質(zhì)穩(wěn)定

　　由于水廠(特別是采用地表水作為水源的水廠)的處理效果容易受到原水水質(zhì)及處理環(huán)境等因素的變化影響，出廠水水質(zhì)都會產(chǎn)生或大或小的波動。隨著對生活飲用水水質(zhì)要求的全面提高，如何將出廠水水質(zhì)變化穩(wěn)定在理想的范圍內(nèi)也是今后需要認(rèn)真研究的凈水技術(shù)之一。

　　3. 結(jié)論

　　目前我國自來水廠技術(shù)工藝的使用情況已形成以常規(guī)處理工藝為主體，預(yù)處理、深度處理工藝作補(bǔ)充的局面。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的逐步提高，一些安全性高、能耗省、藥耗低、占地少、操作管理簡單的新處理技術(shù)工藝將是未來發(fā)展的方向。