1、我國(guó)水源水質(zhì)情況我國(guó)水源水質(zhì)情況與凈水廠改造的適用工藝與凈水廠改造的適用工藝清華大學(xué)清華大學(xué) 王占生王占生 劉文君劉文君2019.10 無(wú)錫無(wú)錫報(bào)告提綱報(bào)告提綱一、我國(guó)的水源水質(zhì)情況一、我國(guó)的水源水質(zhì)情況二、我國(guó)自來(lái)水廠現(xiàn)有工藝的欠缺二、我國(guó)自來(lái)水廠現(xiàn)有工藝的欠缺三、水廠工藝改造的技術(shù)三、水廠工藝改造的技術(shù)四、當(dāng)前凈水廠的核心技術(shù)應(yīng)是活性炭吸附四、當(dāng)前凈水廠的核心技術(shù)應(yīng)是活性炭吸附五、臭氧五、臭氧-生物炭工藝存在的問(wèn)題與解決辦法生物炭工藝存在的問(wèn)題與解決辦法六、臭氧六、臭氧-生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用報(bào)告提綱報(bào)告提綱一、我國(guó)的水源水質(zhì)情況一

2、、我國(guó)的水源水質(zhì)情況二、我國(guó)自來(lái)水廠現(xiàn)有工藝的欠缺二、我國(guó)自來(lái)水廠現(xiàn)有工藝的欠缺三、水廠工藝改造的技術(shù)三、水廠工藝改造的技術(shù)四、當(dāng)前凈水廠的核心技術(shù)應(yīng)是活性炭吸附四、當(dāng)前凈水廠的核心技術(shù)應(yīng)是活性炭吸附五、臭氧五、臭氧-生物炭工藝存在的問(wèn)題與解決辦法生物炭工藝存在的問(wèn)題與解決辦法六、臭氧六、臭氧-生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用一、我國(guó)的水源水質(zhì)情況一、我國(guó)的水源水質(zhì)情況 我國(guó)第一次污染源普查結(jié)果顯示，2019年我國(guó)水污染情況如下： 廢水排放總量2092.81億噸比2019年公報(bào)值 571.7億噸多1500億噸）； 廢水中化學(xué)需氧量3028.96萬(wàn)

3、噸，含農(nóng)業(yè)源1324.09萬(wàn)噸比2019年公報(bào)值1320.7萬(wàn)噸多出一倍多）； 氨氮172.91萬(wàn)噸； 重金屬鎘、鉻、砷、汞、鉛0.09萬(wàn)噸； 總磷42.323萬(wàn)噸。一、我國(guó)的水源水質(zhì)情況一、我國(guó)的水源水質(zhì)情況工業(yè)污染工業(yè)污染農(nóng)業(yè)污染農(nóng)業(yè)污染城市生活污染城市生活污染可持續(xù)污染物可持續(xù)污染物POPs）內(nèi)分泌干擾物內(nèi)分泌干擾物EDCs）藥品與個(gè)人防護(hù)用品藥品與個(gè)人防護(hù)用品PPCPs）耗氧量耗氧量CODMn)氨氮氨氮臭味臭味來(lái)源來(lái)源污染物污染物水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)一、我國(guó)的水源水質(zhì)情況一、我國(guó)的水源水質(zhì)情況水中臭味的來(lái)源水中臭味的來(lái)源自然界中藻類(lèi)代謝物質(zhì)自然界中藻類(lèi)代謝物質(zhì)工業(yè)廢水中的致臭物質(zhì)工業(yè)廢水中

4、的致臭物質(zhì)城市污水中的致臭物質(zhì)城市污水中的致臭物質(zhì)水中的氨氮水中的氨氮凈水廠投加的氯凈水廠投加的氯報(bào)告提綱報(bào)告提綱一、我國(guó)的水源水質(zhì)情況一、我國(guó)的水源水質(zhì)情況二、我國(guó)自來(lái)水廠現(xiàn)有工藝的欠缺二、我國(guó)自來(lái)水廠現(xiàn)有工藝的欠缺三、水廠工藝改造的技術(shù)三、水廠工藝改造的技術(shù)四、當(dāng)前凈水廠的核心技術(shù)應(yīng)是活性炭吸附四、當(dāng)前凈水廠的核心技術(shù)應(yīng)是活性炭吸附五、臭氧五、臭氧-生物炭工藝存在的問(wèn)題與解決辦法生物炭工藝存在的問(wèn)題與解決辦法六、臭氧六、臭氧-生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用二、我國(guó)自來(lái)水廠現(xiàn)有工藝的欠缺二、我國(guó)自來(lái)水廠現(xiàn)有工藝的欠缺l95%以上還是常規(guī)工藝：

5、混凝沉淀-過(guò)濾-消毒，不能有效去除溶解性有機(jī)物、氨氮、臭味物質(zhì)。l水源水CODMn可達(dá)56mg/L，新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定CODMn應(yīng)小于3mg/L，常規(guī)處理只能去除30%左右，無(wú)法達(dá)標(biāo)。l常規(guī)工藝的不足：缺乏去除有機(jī)物的氧化與吸附技術(shù)。報(bào)告提綱報(bào)告提綱一、我國(guó)的水源水質(zhì)情況一、我國(guó)的水源水質(zhì)情況二、我國(guó)自來(lái)水廠現(xiàn)有工藝的欠缺二、我國(guó)自來(lái)水廠現(xiàn)有工藝的欠缺三、水廠工藝改造的技術(shù)三、水廠工藝改造的技術(shù)四、當(dāng)前凈水廠的核心技術(shù)應(yīng)是活性炭吸附四、當(dāng)前凈水廠的核心技術(shù)應(yīng)是活性炭吸附五、臭氧五、臭氧-生物炭工藝存在的問(wèn)題與解決辦法生物炭工藝存在的問(wèn)題與解決辦法六、臭氧六、臭氧-生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)

6、用生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用三、水廠工藝改造的技術(shù)三、水廠工藝改造的技術(shù) 在水源水質(zhì)不斷惡化的條件下，要使自來(lái)水達(dá)到新的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，必須將常規(guī)工藝改造成深度處理工藝，主要是增加去除溶解性有機(jī)污染、臭味與氨氮的能力。深度處理首先應(yīng)是強(qiáng)化常規(guī)處理，不用增加構(gòu)筑物，然后就是增設(shè)活性炭吸附、生物預(yù)處理等構(gòu)筑物。三、水廠工藝改造的技術(shù)三、水廠工藝改造的技術(shù)1、投加氧化劑、投加氧化劑 加氯或投加高錳酸鉀、臭氧、過(guò)加氯或投加高錳酸鉀、臭氧、過(guò)氧化氫、二氧化氯等氧化劑取代氯，氧化氫、二氧化氯等氧化劑取代氯，使氯的消毒副產(chǎn)物減少，可以改善水使氯的消毒副產(chǎn)物減少，可以改善水的混凝條件，將粘附在膠體

7、表面的有的混凝條件，將粘附在膠體表面的有機(jī)物氧化，使膠體容易凝聚下沉。機(jī)物氧化，使膠體容易凝聚下沉。三、水廠工藝改造的技術(shù)三、水廠工藝改造的技術(shù)2、活性炭吸附、活性炭吸附有機(jī)物或臭味偶然超標(biāo)時(shí)，用粉末炭。不能再有機(jī)物或臭味偶然超標(biāo)時(shí)，用粉末炭。不能再生，成本高，加生，成本高，加10mg/L需需0.05元元/m3水。水。采用炭砂濾池解決有機(jī)物超標(biāo)現(xiàn)象炭易吸附采用炭砂濾池解決有機(jī)物超標(biāo)現(xiàn)象炭易吸附飽和）。飽和）。有機(jī)物較少，但有機(jī)物較少，但CODMn略高時(shí)設(shè)置炭吸附池略高時(shí)設(shè)置炭吸附池炭易飽和）。炭易飽和）。原水有機(jī)物含量多，增設(shè)臭氧原水有機(jī)物含量多，增設(shè)臭氧-生物炭技術(shù)生物炭技術(shù)可連續(xù)使用可連續(xù)

8、使用3年以上）。年以上）。三、水廠工藝改造的技術(shù)三、水廠工藝改造的技術(shù)3、生物預(yù)處理氨氮高時(shí)）、生物預(yù)處理氨氮高時(shí)）水中氨氮可在混凝沉淀過(guò)程中去除水中氨氮可在混凝沉淀過(guò)程中去除20%左左右，在砂濾池中去除右，在砂濾池中去除3050%（不預(yù)加氯（不預(yù)加氯時(shí)），在生物炭池中去除時(shí)），在生物炭池中去除3050%，最后，最后加氯過(guò)程還可部分去除。一般情況下，如加氯過(guò)程還可部分去除。一般情況下，如有臭氧生物炭技術(shù)，當(dāng)氨氮小于有臭氧生物炭技術(shù)，當(dāng)氨氮小于3mg/L時(shí)，可不設(shè)生物預(yù)處理。時(shí)，可不設(shè)生物預(yù)處理。三、水廠工藝改造的技術(shù)三、水廠工藝改造的技術(shù)4、膜技術(shù)、膜技術(shù)1微濾孔徑約微濾孔徑約0.1m和超濾孔

9、徑和超濾孔徑約約0.01m，可截留約，可截留約10萬(wàn)分子量在給萬(wàn)分子量在給水廠可取代砂濾，超濾可去除細(xì)菌、病水廠可取代砂濾，超濾可去除細(xì)菌、病毒等顆粒污染物，但對(duì)溶解性小分子有毒等顆粒污染物，但對(duì)溶解性小分子有機(jī)污染物和臭味物質(zhì)不能去除，可去除機(jī)污染物和臭味物質(zhì)不能去除，可去除CODMn約約10%（主要去除（主要去除1萬(wàn)以上分子萬(wàn)以上分子量）。量）。三、水廠工藝改造的技術(shù)三、水廠工藝改造的技術(shù)表1 水源水中不同分子量有機(jī)物占總DOC的百分比（%）水源水源500Da5001000Da10003000Da300010000Da10000DaDOC/mg/L淮河水淮河水（蚌埠段）（蚌埠段）18.30

10、24.7816.8612.6925.598.35紹興青甸紹興青甸湖湖30.0015.6026.0012.4016.005.57北京密云北京密云水庫(kù)水庫(kù)40.0945.6913.681.891.412.12三、水廠工藝改造的技術(shù)三、水廠工藝改造的技術(shù)l從表可見(jiàn)，河水受污染較多，分子量大于1萬(wàn)的有機(jī)物占26%，湖泊、水庫(kù)水則絕大多數(shù)有機(jī)物分子量小于1萬(wàn)。超濾膜截留10萬(wàn)分子量，去除的有機(jī)物量是有限的，大多數(shù)小分子有機(jī)物不能去除。三、水廠工藝改造的技術(shù)三、水廠工藝改造的技術(shù)l近年來(lái)日本由于擴(kuò)大供水量，用于取代濾池，超濾的應(yīng)用發(fā)展較快。l我國(guó)海南立昇公司采用自主產(chǎn)權(quán)的聚氯乙烯制成的超濾膜，通量大，價(jià)格

11、便宜，已經(jīng)用于東營(yíng)自來(lái)水廠和將用于北京水源九廠反沖洗水的凈化。l膜技術(shù)的造價(jià)約為300元/m3/d左右。膜的價(jià)格有望進(jìn)一步降低以適應(yīng)水廠改造。三、水廠工藝改造的技術(shù)三、水廠工藝改造的技術(shù)4、膜技術(shù)、膜技術(shù)2納濾能截留納濾能截留300分子量和反滲透截分子量和反滲透截留留200分子量能去除溶解性小分子有機(jī)污染分子量能去除溶解性小分子有機(jī)污染物，并能去除硬度、鹽和重金屬離子等，是今物，并能去除硬度、鹽和重金屬離子等，是今后水廠進(jìn)一步提高水質(zhì)有希望用的技術(shù)，但目后水廠進(jìn)一步提高水質(zhì)有希望用的技術(shù)，但目前還存在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等問(wèn)題有待解決。前還存在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等問(wèn)題有待解決。三、水廠工藝改造的技術(shù)三、水廠工藝

12、改造的技術(shù)表2 凈水技術(shù)對(duì)水源中PPCPs的去除效果凈水技術(shù)凈水技術(shù)對(duì)對(duì)PPCPs的去除效果的去除效果常規(guī)處理（混凝沉淀常規(guī)處理（混凝沉淀-過(guò)濾）過(guò)濾）通常通常不能有效去除不能有效去除Cl2和和ClO2能部分去除能部分去除，但，但Cl2效果不穩(wěn)定效果不穩(wěn)定粉末炭粉末炭只能部分去除只能部分去除粒狀活性炭和生物處理工藝粒狀活性炭和生物處理工藝能有效去除能有效去除臭氧等高級(jí)氧化工藝臭氧等高級(jí)氧化工藝能高效去除能高效去除微濾與超濾微濾與超濾效率不高效率不高納濾與反滲透納濾與反滲透能高效去除能高效去除臭氧臭氧除個(gè)別物質(zhì)（除個(gè)別物質(zhì)（ANTN去除率小于去除率小于50%）外，均有）外，均有較好分較好分解效果

13、解效果，去除率大于，去除率大于70%。對(duì)。對(duì)EDCs具有較好分解能力，具有較好分解能力，去除率大于去除率大于80%。從表2可以看出，除了納濾與反滲透外，臭氧氧化與活性炭能有效去除PPCPs與EDCs 。報(bào)告提綱報(bào)告提綱一、我國(guó)的水源水質(zhì)情況一、我國(guó)的水源水質(zhì)情況二、我國(guó)自來(lái)水廠現(xiàn)有工藝的欠缺二、我國(guó)自來(lái)水廠現(xiàn)有工藝的欠缺三、水廠工藝改造的技術(shù)三、水廠工藝改造的技術(shù)四、當(dāng)前凈水廠的核心技術(shù)應(yīng)是活性炭吸附四、當(dāng)前凈水廠的核心技術(shù)應(yīng)是活性炭吸附五、臭氧五、臭氧-生物炭工藝存在的問(wèn)題與解決辦法生物炭工藝存在的問(wèn)題與解決辦法六、臭氧六、臭氧-生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用生物炭與超濾膜的使用條

14、件與基建、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用四、當(dāng)前凈水廠的核心技術(shù)四、當(dāng)前凈水廠的核心技術(shù)應(yīng)是活性炭吸附應(yīng)是活性炭吸附l我國(guó)水源水中分子量100g/L時(shí)，投加臭氧會(huì)引起出水中溴酸鹽超標(biāo)（10g/L）?？刂其逅猁}超標(biāo)的有效方法：1少投加O3，并使O3池出水中剩余O3濃度控制在0.1mg/L 。溴酸鹽產(chǎn)生量與水中剩余O3濃度有關(guān)。2)先投加H2O2，使O3與H2O2反應(yīng)生成OH自由基，OH自由基與有機(jī)物反應(yīng)無(wú)選擇性，可以控制溴酸鹽濃度在限值之內(nèi)。高級(jí)氧化能比單獨(dú)O3氧化多去除CODMn5%左右。五、臭氧五、臭氧-生物炭工藝生物炭工藝存在的問(wèn)題與解決辦法存在的問(wèn)題與解決辦法l黃河下游濟(jì)南原水Br-100g/L，投加H2O2

15、后BrO3-可控制在限值以下。濟(jì)南市供排水監(jiān)測(cè)中心與清華大學(xué)通過(guò)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)H2O2:O3摩爾比為1.51較佳，H2O2約1萬(wàn)元/t，投加3mg/L，約0.03元/m3。l鄭州市自來(lái)水總公司的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與濟(jì)南市相同。l上海黃浦江水中Br-濃度達(dá)300400g/L，投加O3后檢測(cè)不到BrO3-，原因應(yīng)該是臭氧優(yōu)先與水中的有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，不能將Br-氧化為BrO3-。五、臭氧五、臭氧-生物炭工藝生物炭工藝存在的問(wèn)題與解決辦法存在的問(wèn)題與解決辦法2生物炭池出水泄漏微生物，增加消毒難度?？刹捎萌缦罗k法：濾池、炭池加蓋，防止搖蚊下卵，防止日光照射、水蚤生長(zhǎng)。生物炭池出水處設(shè)不銹鋼網(wǎng)200目截留微生物。消毒

16、改成紫外線(xiàn)與氯聯(lián)用，紫外線(xiàn)能有效殺滅兩蟲(chóng)與細(xì)菌、病毒，氯可維持管網(wǎng)的消毒劑余量。將濾池置于炭池后，炭池出水可加助溶劑、消毒劑，濾池濾料采用細(xì)濾料d=0.50.8mm截留微生物。五、臭氧五、臭氧-生物炭工藝生物炭工藝存在的問(wèn)題與解決辦法存在的問(wèn)題與解決辦法 嘉興南郊貫涇港水廠最后濾池出水濁度0.020.09NTU，粒徑28um的顆粒數(shù)在030個(gè)/mL，普通10個(gè)/mL，達(dá)到美國(guó)水廠建議標(biāo)準(zhǔn)50個(gè)/mL要求，有效避免微生物泄漏風(fēng)險(xiǎn)。 綜上所述，臭氧-生物炭存在的問(wèn)題是可以解決的。報(bào)告提綱報(bào)告提綱一、我國(guó)的水源水質(zhì)情況一、我國(guó)的水源水質(zhì)情況二、我國(guó)自來(lái)水廠現(xiàn)有工藝的欠缺二、我國(guó)自來(lái)水廠現(xiàn)有工藝的欠缺

17、三、水廠改造可選工藝三、水廠改造可選工藝四、當(dāng)前凈水廠的核心技術(shù)應(yīng)是活性炭吸附四、當(dāng)前凈水廠的核心技術(shù)應(yīng)是活性炭吸附五、臭氧五、臭氧-生物炭工藝存在的問(wèn)題與解決辦法生物炭工藝存在的問(wèn)題與解決辦法六、臭氧六、臭氧-生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用六、臭氧六、臭氧-生物炭與超濾膜的使用生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用條件與基建、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用臭氧臭氧-生物炭生物炭超濾膜超濾膜粉末炭粉末炭+超濾膜超濾膜使用條件使用條件 l原水CODMn在6 mg/L左右，或大于6 mg/L（可去除CODMn 20%- 25%）l有臭味l氨氮高 l原水CODMn在5

18、mg/L左右（可去除CODMn 10%）l出水濁度不易達(dá)標(biāo)l替換濾池，增加水量 l原水CODMn在6 mg/L左右，或大于6 mg/Ll有臭味l氨氮高出水質(zhì)量出水質(zhì)量 l能達(dá)標(biāo)l可去除小分子有機(jī)物lAOC減少，有利管網(wǎng)水的生物穩(wěn)定性 l能達(dá)標(biāo)l出水濁度小于0.1NTUl小分子有機(jī)物去除少l細(xì)菌病毒大量減少，去除兩蟲(chóng)有保障 l小分子有機(jī)物去除較少l其它同左 基建造價(jià)（元基建造價(jià)（元/m3/d)300左右300-330（PVC膜）同左 根據(jù)近年來(lái)這兩個(gè)技術(shù)的應(yīng)用，可概括總結(jié)于下表根據(jù)近年來(lái)這兩個(gè)技術(shù)的應(yīng)用，可概括總結(jié)于下表 。六、臭氧六、臭氧-生物炭與超濾膜的使用生物炭與超濾膜的使用條件與基建、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用條件與基建、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用臭氧臭氧-生物炭生物炭超濾膜超濾膜粉末炭粉末炭+超濾膜超濾膜運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用（元運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用（元/m3)l臭氧（3mg/L） 0.051（以液氧1000元/t，10kg O2產(chǎn)1 kg O3、臭氧電耗10kwh/kg O3計(jì)）l活性炭（用4年） 0.042 （以炭?jī)r(jià)1.1萬(wàn)元/t計(jì)，每年補(bǔ)炭10%