新技術(shù)為飲用水深度處理工藝提供科學(xué)基礎(chǔ)
由深圳水務(wù)（集團(tuán)）有限公司主持承擔(dān)，廣州自來水公司、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)等單位參加的“南方濕熱地區(qū)深度處理工藝關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)化集成”課題針對珠江下游地區(qū)在應(yīng)用深度處理工藝過程中面臨的主要問題，在全面闡明該地區(qū)水源水質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，通過關(guān)鍵技術(shù)研究、系統(tǒng)集成與示范應(yīng)用，確定了與水源水質(zhì)特征相匹配的深度處理工藝及其相應(yīng)的工藝設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)，提出了深度處理工藝選擇的技術(shù)指南，為該地區(qū)乃至全國飲用水深度處理工藝選擇及工藝參數(shù)確定提供了科學(xué)基礎(chǔ)。
臭氧——生物活性炭工藝生物安全性控制技術(shù)
課題針對珠江下游地區(qū)臭氧———活性炭深度處理水廠普遍存在的微型動(dòng)物孳生繁殖和穿透的生物風(fēng)險(xiǎn)，建立了交替氧化生物滅活、炭層繁殖抑制、活體驅(qū)除、攔截滅活、生物風(fēng)險(xiǎn)評估等關(guān)鍵技術(shù)于一體的臭氧——活性炭工藝生物安全性控制集成技術(shù)。
一是生物活性炭池微生物泄漏評估與預(yù)警技術(shù)。以Logistic回歸模型進(jìn)行計(jì)算，評價(jià)出O3-BAC工藝中沉淀池、砂濾池、活性炭池泄漏的各類生物風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)綜合生物風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，O3-BAC工藝中的綜合生物風(fēng)險(xiǎn)可以按照各環(huán)節(jié)各類生物最高風(fēng)險(xiǎn)等級進(jìn)行評價(jià)。所控制的生物量應(yīng)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：甲殼類＜100個(gè)／m3，蠕蟲類＜7個(gè)／m3，微生物＜100CFU／ml。此外，根據(jù)已辨明的危害事件以及所作的風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)，選擇適當(dāng)?shù)目刂拼胧，確定關(guān)鍵控制限值。
臭氧——生物活性炭工藝微型動(dòng)物預(yù)防與控制技術(shù)。針對生物活性炭池微型動(dòng)物大量孳生并存在泄漏風(fēng)險(xiǎn)的問題，建立了包括熱處理控制、綠色環(huán)保藥劑滅活和去除、截留滅活等控制微型動(dòng)物繁殖與泄漏的關(guān)鍵技術(shù)。主要有熱處理滅活與控制微型動(dòng)物技術(shù)、新型藥劑滅活與去除生物活性炭池微型動(dòng)物技術(shù)、生物活性炭池中蠕蟲類生物截留滅活技術(shù)。
結(jié)合預(yù)警監(jiān)測、化學(xué)預(yù)氧化、濾網(wǎng)攔截等技術(shù)措施，并通過技術(shù)集成，形成了O3 BAC工藝微型動(dòng)物多級屏障控制的關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)已在深圳市梅林水廠、筆架山水廠得到應(yīng)用，有效控制了O3-BAC工藝應(yīng)用中存在的動(dòng)物安全風(fēng)險(xiǎn)。
生物活性炭工藝的設(shè)計(jì)優(yōu)化和運(yùn)行控制技術(shù)
升流式復(fù)合濾料曝氣生物活性炭濾池關(guān)鍵技術(shù)。課題研發(fā)了升流式＋曝氣的炭池形式。通過在升流式濾池內(nèi)下層濾料設(shè)置一定厚度的陶粒層，過濾部分進(jìn)水濁度、吸收水中余臭氧；通過調(diào)整生物活性炭濾池與砂濾池的順序，形成升流式炭濾池——后臭氧／加氯——砂濾池的新型O3-BAC工藝，可有效提高O3 BAC工藝對有機(jī)物的去除效率，解決臭氧后余臭氧進(jìn)入炭池，影響炭池運(yùn)行效果的問題，同時(shí)減少微型動(dòng)物的穿透。
臭氧投加優(yōu)化控制技術(shù)。針對需臭氧量與原水水質(zhì)、出水水質(zhì)的對應(yīng)關(guān)系不確定，導(dǎo)致臭氧投加量不易控制的問題，通過分析需臭氧量與水質(zhì)的關(guān)系，優(yōu)化臭氧投加量。
臭氧化副產(chǎn)物控制技術(shù)
輔助藥劑強(qiáng)化臭氧化副產(chǎn)物控制技術(shù)。針對單獨(dú)臭氧化工藝的不足，提出了高錳酸鉀／臭氧預(yù)氧化＋主臭氧／過氧化氫體系，以高錳酸鉀和過氧化氫作為臭氧化的輔助藥劑，研究輔助藥劑強(qiáng)化臭氧化副產(chǎn)物控制技術(shù)，提高氧化效率、降低副產(chǎn)物生成，大大降低了臭氧化工藝的投資和運(yùn)行成本。
準(zhǔn)推流臭氧接觸池設(shè)計(jì)。針對傳統(tǒng)臭氧接觸池水力效率低，從而導(dǎo)致臭氧在其中的消毒效率、氧化效率均處于較低水平的問題，開展了“準(zhǔn)推流臭氧接觸池設(shè)計(jì)”研究。采用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）軟件，對傳統(tǒng)隔板式臭氧接觸池的池型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，提出了一種準(zhǔn)推流式的臭氧接觸池。
炭砂濾池短流程深度處理技術(shù)
炭砂濾池構(gòu)建和運(yùn)行方式。確定了顆粒活性炭和石英砂的濾料級配與沖洗方式。研究開發(fā)了反沖洗后增加微膨脹沖洗的快濾池初濾水濁度控制方法，通過在常規(guī)的水反沖洗后增加幾分鐘的微膨脹沖洗，可把初濾水的濁度從現(xiàn)有的0．2NTU～0．4NTU降低到＜0．2NTU。
炭砂濾池運(yùn)行效果。由于炭砂濾池中活性炭對有機(jī)物的吸附和濾層中微生物對污染物的生物降解，與砂濾相比，炭砂濾池可以顯著提高對污染物的去除效果。對COD的去除率從砂濾的不到10％提高到30％以上，對UV254的去除率從砂濾的基本無去除提高到20％以上。由于炭砂濾池的生物硝化能力遠(yuǎn)高于砂濾池，對氨氮的去除效果明顯優(yōu)于砂濾。為了解決僅靠進(jìn)水中的溶解氧不能滿足高氨氮硝化耗氧要求的難題，課題還研究開發(fā)了在炭砂濾池的濾層中間鋪設(shè)曝氣頭的曝氣炭砂濾池技術(shù)，可以把應(yīng)對氨氮的能力從常規(guī)凈水工藝的0．5～1mg／L提高到3mg／L。由于采用了較厚的炭砂濾層，并對濾池的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造優(yōu)化，在濾層中曝氣仍可以保證過濾對濁度的去除要求。該技術(shù)的基建費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用均較低，有廣闊的應(yīng)用前景。
炭砂濾池工程改造及成效。炭砂濾池短流程深度處理工藝主要用于條件受限的原有水廠升級改造，在東莞第二水廠示范工程的炭砂濾池改造設(shè)計(jì)中，對原有普通砂濾池的配水系統(tǒng)、沖洗排水系統(tǒng)、濾池進(jìn)出水系統(tǒng)與管廊布置等進(jìn)行了改造，增加了濾池曝氣系統(tǒng)，形成了規(guī)范化的炭砂濾池改造設(shè)計(jì)系列文件（包括：設(shè)計(jì)方案、初步設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理要求等），為該項(xiàng)技術(shù)的工程化實(shí)施提供了技術(shù)支持。
課題首次系統(tǒng)研究并成功構(gòu)建了炭砂濾池短流程深度處理技術(shù)，研究成果達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。該技術(shù)可以穩(wěn)定有效地應(yīng)對水源水中的有機(jī)污染物和氨氮，出水水質(zhì)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的砂濾池，基建費(fèi)用和運(yùn)行成本低，易于對原有水廠進(jìn)行升級改造。研究成果已在東莞市東江水務(wù)公司第二水廠得到應(yīng)用，對珠江下游地區(qū)和我國類似地區(qū)的水廠提標(biāo)改造提供了技術(shù)支持。
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