1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

微污染水源的净水工艺研究

摘要:地球上的水总是处于进行自然循环和社会循环的两个状态中，在水进入水循环的状态中，杂质几乎随时随地都在准备混入其中，而流动性和溶解能力都十分强大的水自然将这些杂质变成自身的一部分，这便使水质发生了变化。为了人体安全，给水厂使用一些常规工艺，例如有混凝、絮凝、沉淀、过滤、消毒等来保证饮用水的基本安全，随着水污染的严重，水质问题受到广泛的关注，越来越多的人在要求给水厂达到更高的水质标准要求，保证饮用水的安全。而且，自来水厂常规处理也越来越不能彻底去除新的污染物，自来水厂出厂消毒产生的消毒副产物也越来越引起人们的重视。强化常规净水处理工艺是目前控制水厂出水有机物含量的经济有效的手段。在生产实践中，在常规处理前增加预处理工艺、增加深度处理工艺以及对现有工艺的改造和强化成为三种主要解决途径。

关键词：自来水水质；微污染水源水；水处理工艺；净水处理；强化净水工艺

我国供水企业的水质检测一般分为一、二、三这三级。一、二级是企业内部检测。其中一级为在线检测，每小时检测一次，主要检测项目有原水、出厂水的浑浊度、色度、p h值、氯量等;二级则是常规检测，主要有微生物指标、污染性指标等，用于指导生产。主要检测项目有氨氮、亚硝酸盐氮、总大肠菌群、粪大肠菌群、耗氧量等。最后是三级检测，是水质中心定时对供水企业的原水、出厂水、管网水进行45项更细致的常规检测，每半年按照国家标准对原水进行一次106项全方位检测，包括微量元素等，防止水质恶化。此外，供水企业还要接受监督单位如疾控中心等的不定期抽查。供水企业对原水的检测一共有十项，包括浑浊度、色度、细菌总数、耐热大场菌群、总大肠菌群、氨氮、亚硝酸盐氮、耗氧量、嗅和味、肉眼可见物等，出厂水增加余氯量一项，其中浑浊度是反映自来水清亮程度的指标;水中耗氧量的大小说明水中的有机物含量高低;氨氮主要来源于人和动物的排泄物;亚硝酸盐氮太高，则说明水中的有机物的无机化过程相当激烈，表示污染的危险性存在;细菌总数表示单位体积内的细菌总个数;总大肠菌群、粪大肠菌群都是与粪便污染有关的细菌。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1.自然状况

某市气象气候属亚热带季风气候区，四季分明，雨热同季，年平均气温16.5℃，极端最高气温38.5℃（八月），极端最低气温-14.8℃（一月），年平均日照时数1729.8小时；年平均降雨量1155.2mm，年平均降雨日数121.4天，降雨主要集中在6～8月，占全年降雨量的61%，历年最大日降水量167.4mm。主导风向为东南风，平均风速2.5m/s。

长江（某市段）多年平均流量14300m³/s， 史载最大洪峰流量110000m³/s（1870年），实测1954年洪水位为53.95m，实测最低水位36.17m（1987年），多年平均水位42.19m。市内河网密度0.187km/km²。

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值0.05g，地震分组为第三组。

土壤冰冻深度为0.6m。地下水水位为平均距地表3.8m。

2.水资源现状

（1）地下水源

地下水水质较好、水量丰富，但不宜大规模开采作为城镇供水水源，仅可考虑作为城市备用水源。

（2）地表水源

域内河网密布，水量充沛，作为城市供水水源，在水量上可以满足供水需求。河水受轻度污染，具体水质如表1所示。

表1 水源水质分析结果

该河段最高水位为51.95m(P=1%)，最低水位34.17m(P=97%)，多年平均水位41.19m。

城市用水量逐时变化情况见表2所示。

表2 开发区用水量逐时变化表

净水厂所在地为一平地，土壤种类为砂质粘土，地面标高55m。

根据《地表水环境质量标准》( GB3838 －2002) ，本次设计所取地表水水质受轻度污染，高锰酸盐指数为Ⅲ类水体标准，需要经过微污染水源净水工艺处理。

2.选取方案：

原水→预处理→混合→絮凝沉淀或澄清→过滤→消毒→用户

2.1生物预处理

本次设计选取饮用水原水流化填料生物预处理技术。新一代流化生物载体填料具有：生物量高、比表面积大、生物膜分布更加合理、后生动植物不易粘附、不易破碎、运行管理简单、使用寿命更长的特点。在微污染源水预处理工程中，具有广阔的应用前景。

2.2混凝剂的选择与投加

PAM等有机高分子混凝剂有毒性，不易控制用量，由于在投混凝剂前加液氯进行预处理，如用硫酸亚铁作混凝剂，易被氧化成三价铁。本设计采用聚合氯化铝混凝剂，

混合采用管式静态混合，该方式设备简单，维护管理方便，在设计流量范围内混合效果好，缺点是水头损失较大，混合器构造较复杂。

2.3絮凝池的选择

①隔板式絮凝池

优点：絮凝效果好，构造简单，施工方便

缺点：容积较大，水头损失较大，转折处矾花易破碎

适用条件：大、中型的水厂，水量变动小者

②旋流式絮凝池

优点：容积小，水头损失较小

缺点：池子较深，地下水位高处施工较困难，絮凝效果较差

适用条件：一般用于中小型水厂

③折板絮凝池

优点：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小

缺点：构造较隔板絮凝池复杂，造价较高

适用条件：流量变化较小的中小型水厂

④涡流式絮凝池

优点：絮凝时间短，容积小，造价较低

缺点：池子较深，锥底施工较困难，絮凝效果较差

适用条件：水量小于3万吨立方米/d的水厂

⑤网格、栅条絮凝池

优点：絮凝池效果好，水头损失小，凝聚时间短

缺点：末端池底易积泥

综上所述，由于水厂水量变化小，属于大中型水厂等，故采用隔板式絮凝池。

2.4沉淀池的选择

①平流式沉淀池

优点：造价较低，操作管理方便，施工较简单；对原水浊度适应性强，处理

效果稳定，采用机械排泥设施时，排泥效果好

缺点：采用机械排泥设施时，需要维护机械排泥设备；占地面积大，水力排

泥时，排泥困难

适用条件：一般适用于大中型水厂

②斜管（板）沉淀池

优点：沉淀效率高，池体小，占地小

缺点：斜管（板）耗材多，对原水浊度适应性较平流池差；不设排泥装置时，排泥困难，设排泥装置时，维护管理麻烦

适用条件：尤其适用于沉淀池改造扩建和挖潜

结合优缺点，本设计处理水量为15万立方米/d，属于大中型水厂，故采用平流式沉淀池

2.5过滤工艺

过滤采用V型滤池，V型滤池具有截污能力大，过滤周期长，反冲洗干净，处理水质稳定等优点。目前，国内采用 V 型滤池的水厂在沉后水浊度小于1NTU 时，滤后水基本控制在0.5NTU下，甚至于可控制到0.1NTU以下。

2.6消毒工艺

长期以来投加氯气一直是大部分水厂出水的主要消毒方式。氯气消毒的优点是操作简单且价格较低，但是液氯是剧毒危险品，运输、储存、使用环节要求严格，一旦操作人员操作疏忽，极易造成重大安全责任事故。而且液氯的运输也十分危险，如果发生交通事故而导致氯气泄漏，易造成重大伤亡事故。

本次方案选择次氯酸钠作为出厂水的消毒剂，比氯气消毒的优点为： ① 操作安全，易于存储，对环境无毒害。 ② 杀菌能力强，次氯酸钠与水反应生成次氯酸，次氯酸在杀菌、杀病毒过程中，不仅可作用于细胞壁、病毒外壳，而且可渗透入病菌内，从而杀死病原微生物。③不会对金属管道构成腐蚀。氯气与水反应后形成盐酸，对金属管道产生严重腐蚀；但次氯酸钠不会反应产生对管道腐蚀的物质。其缺点是成本稍高于氯气，与水反应会生成微量带有气味的氯氨化合物。

经过以上工艺处理，出厂水水质达到国家《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）的要求，从而输送到用户中去。