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饮用水安全如何保障?业内专家授业解惑! ——

2021-06-10 14:49

 

  原标题:饮用水安全如何保障?业内专家授业解惑! ——《中国给水排水》第五届饮用水安全保障技术交流会精彩内容大放送

  2017年6月15日—17日,“第五届饮用水安全保障技术交流会暨2017年水平管沉淀技术研讨会”在安徽合肥圆满落幕。本次会议通过专题报告、专家答疑等形式,就大家关心的“新兴污染物去除”、“消毒副产物控制”、“膜法/臭氧活性炭工艺大型水厂的建设与运行”、“智慧水务”等热点问题展开深入探讨,并现场参观古城水厂。此次会议汇聚了北京自来水集团、天津自来水集团、广州自来水公司、佛山市水业集团有限公司、成都市自来水公司等国内多家水司的运营及管理人士,精选26个主旨报告,吸引了来自全国各地将近350名代表参加,紧紧围绕“水质监测预警与应急管理”、“南水北调供水技术”、“水厂工艺设施建设与改造”、“水平管沉淀技术”、“管网改造、优化与运行”、“饮用水水源地保护与水体修复”、“饮用水处理新材料、新设备、新技术”等议题进行了深入的交流和探讨。会场气氛十分活跃,演讲嘉宾与参会代表互动热烈,大家畅所欲言,并结合自己的研究与实践对饮用水安全保障工作建言献策。此外,会议期间还组织了古城水厂(水平管沉淀技术)的参观。此次会议报告内容丰富、专家阵容强大、学术和技术水平很高,为各水司、科研院所、设备厂家等搭建了良好的技术交流平台,得到了与会代表的一致好评。

  “九通杯”《中国给水排水》水处理技术创新奖由《中国给水排水》杂志社和珠海九通水务股份有限公司联合主办,旨在鼓励水行业技术的自主创新。此次评选活动遵循了公平、公正、公开、科学、严谨的原则,技术创新评审以创新性、实用性为主要依据。采用多方推荐、网络投票、评委会评审、编委会审定、网站公示的评选流程,最终评选出25名创新奖获得者,其中特等奖1名、一等奖3名、二等奖6名、提名奖15名。

  2016年4月由于企业偷排废水,酿成了江西新余仙女湖突发环境事件!新余市部分水厂停水。该事件主要污染物为镉、铊、砷,属重金属复合污染,应急净水的难度大。张晓健教授课题组在原有分别针对这几种污染物的应急净水技术的基础上,通过现场试验,确定了应对镉、铊、砷复合污染的水厂应急净水工艺,并在新余市的第三水厂和河下镇水厂实施了应急净水,及时恢复了城市供水。在应急净水的氧化处理技术上有新的突破,为了满足除铊效果,需要投加过量的高锰酸钾,为此在沉后水投加焦亚硫酸钠,用来还原剩余的高锰酸钾,并投加助滤剂强化滤池过滤效果,从而大幅度提升了工艺的可操控性和处理效果的稳定性。所确定的应对镉、铊、砷复合污染的应急净水工艺,易于改造和运行,净水效果稳定,适用于不同类型的水厂,在应对多种重金属复合污染的应急净水技术上有重要发展。

  南水北调通水以来,为了保障南水北调供水水质,在优化工艺运行的同时,对接纳南水北调的水厂的各个工艺单元的水质进行了持续的跟踪监测,获得大量的水质数据。此次汇报,基于水质数据,综合分析水厂工艺全过程水质变化特点,将目标管理侧重到过程管理,优化工艺,实现精细化管理,实现更优的水质。南水北调进京水质的检测指标包括水温、电导率、pH值、浑浊度、溶解氧、透明度、高锰酸盐指数、总氮、总磷、氨氮、叶绿素a、藻类优势种群和藻密度,共13项。依据国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)进行水质类别评价。水质类别为II类,主要污染指标仍为总氮。详细介绍了南水进京两年来藻类变化特点以及应对南水进京季节性高藻采取的应对措施,包括强化预氧化(预臭氧和预氯化)措施,提高杀藻率;控制藻类和微生物在沉淀池斜板和滤池滤料中再生长;合理投加混凝剂量;加强滤池反冲洗(水冲、气冲);基于水质大数据,全面分析了藻类,耗氧量,消毒副产物,残余铝在水厂工艺处理过程中的变化情况,获得大量的技术信息,指导生产和技术研究方向。对比紫外氯消毒的水厂和单独氯消毒的水厂的供水区域管网的微生物量可知,采用紫外-氯消毒方式可更有效的控制管网微生物;下一步将对全市供水管网开展微生物量分析以及管壁生物膜分析。

  公共供水的基本任务是为用户持续提供水量充足、水质合格的用水(国际水协定义)。供水安全的基本目标是围绕公共供水三个基本任务要求,消除可能的安全隐患,保障公共供水系统实现。持续提供:不间断供水;水量充足:任何时候水量满足用水要求;水质合格:任何时候水质符合标准。影响供水安全的因素包括水源、水质和设施。从泵房稳定运行、净水设施稳定运行、调蓄设施稳定运行、输配水设施稳定运行等方面探讨了设施稳定运行与水力条件的关系,从水泵设备的耐久性、阀门及管道的耐久性等方面探讨了设施耐久性与水力条件的关系。最后介绍了泵房优化重点与对策、净水设施水力优化重点、调蓄设施优化重点与对策、输配水设施优化重点及对策。

  水行业关系到民生和社会稳定,九通水务在水处理技术应用中遵循了采用自然而科学的水处理技术、应用系统的思维采用先进技术适度超前、维护费用少、运营成本低等治水理念。在整个水处理系统中沉淀池承担去除80%~98%悬浮固体的重要作用,沉淀池出水浊度越低,越能延长滤池反冲洗周期,提升滤池滤速,处理效果越好。市政供水方面,针对高浊度、低浊度的原水处理工艺,采用高效的水平管沉淀分离装置进行固液分离,经沉淀后平时出水浊度为0.3~0.8NTU,低温低浊时期出水浊度为1.5~2.2NTU,高浊时期出水浊度为1.0~2.0NTU;沉淀后采用均质滤料V型滤池,进一步降低出水浊度,使出水浊度稳定在0.01~0.2NTU。市政污水方面,筛板絮凝水平管沉淀池,通过高效絮核塔+筛板水平管沉淀池,可有效去除TP和SS,达到一级A达标排放标准,可超越滤池进行排放。

  合肥供水集团始建于1954年,负责合肥市区以及巢湖、肥西和长丰县城及周边的供水业务,主营自来水生产与经营、管道安装、水质监测、水务信息工程和自动化等。在主要经济指标、供水水质和工艺技术水平方面均居国内同行业领先水平。合肥供水集团拥有7个制水厂、3个水源厂、7个供水所和巢湖水业集团、肥西自来水公司等7个子公司,企业资产47.73亿元,员工1853人。DN75以上供水管网6667公里(其中合肥市区5813公里,肥西城区360公里,巢湖城区494公里),日供水能力190.5万立方米(含巢湖10.5万立方米),供水服务面积470平方公里。详细介绍了供水管网信息化建设成果,包括:二十年磨一剑,供水管网信息化管理成效斐然;掌上GIS——管网信息“百事通”;服务工单管理——用户服务“一单清”;管网设施巡检管理——管网巡线“活地图”;城市二次供水“守护神”以及其他创新应用。最后对集团智慧水务建设进行了展望。

  研究了大房郢水库锰来源及其超标的原因,分析了水源地江淮分水岭地区锰的地质含量。监测了入湖支流、湖区沉积物、间隙水以及湖水中锰的含量,并对锰在湖水中的迁移转化进行了模拟,解析了锰污染的主要原因。比较了多种氧化剂对锰的氧化性能,并根据锰污染的综合水质特征,给出了水质净化工艺。制备了几种具有除锰性能的滤料、复合氧化剂等,比较了这些材料对源水的净化能力。分析了水厂现有预氧化措施,小试装置中采用加沙加碱的模拟工艺进行排泥水净化,实现了水资源的回收利用,另外采用生物氧化方法实现了排泥水的高效除锰。对高锰酸钾氧化除锰的机理进行了分析和研究。

  主要介绍了新型微污染物和新型消毒副产物的概念、抗生素浓度调查的水源地和方法、抗生素特点及其调查的浓度、抗生素氯化生成消毒副产物。水中的抗生素这类新型微污染物可以增加细菌耐药性、抑制细胞生长并对水生态系统造成负面影响。抗生素是水消毒副产物的前体物,氯化氟喹诺酮类抗生素能够生成多种含氮及含碳消毒副产物;消毒副产物以三氯甲烷为主,环丙沙星的DBPs生成量高于诺氟沙星及恩诺沙星;氯化过程中的氯化时间、pH值、溴离子的浓度及加氯量会影响消毒副产物的种类及浓度。采用物理、化学和生物的方法,可有效去除抗生素。

  苏州微陶重金属过滤科技有限公司成立于2013年1月,公司主要通过对“MesoNose微鼻”技术的研究和应用,致力于解决水与土壤的重金属污染问题,填补国内重金属过滤及环保新材料上的技术空白。目前拥有6项发明专利和1项实用型专利。企业和产品都获得了多项认证。通俗地讲,“微鼻”滤料就是模仿动物鼻子,利用陶瓷做载体,把纳米技术和鼻粘膜吸附作用相结合,利用鼻粘膜有吸附、过滤以及固定的原理对重金属离子进行过滤。“微鼻”滤料可高效去除水中砷、铅、汞、铬、镉、铜、锰等多种有害金属离子。通过享有国际专利的先进工艺,“微鼻”滤料实现物理过滤、吸附和化学固定,可定向选择去除重金属离子,同时保留钙、镁、钾等有益离子。

  大肠菌群含量能较好地反映水体中肠道致病菌的含量。在实际工作中常以大肠菌群为指示生物来评价水体的卫生质量。我国《地表水环境质量标准》、《生活饮用水卫生标准》、《城镇污水污染排放标准》、《城市供水水质标准》都把大肠菌群列为常规检测项目。现阶段大肠菌群的检测主要依靠实验室进行。但是实验室方法检测时间周期长、操作繁琐、检测干扰因素多、人工操作水平高低导致数据误差大。不适用于大量样品分析也不能对水质的微生物状况进行快速评价。青岛佳明测控科技股份有限公司开发的酶底物法大肠菌群在线自动监测仪具有监测速度快(小于18小时)、数据重现性高、无需验证性实验、操作简单、便于数据网络共享等优点。已经在中国疾控中心、中国环境监测总站等权威检测机构得到应用并取得了大量验证性数据。

  廖家沟水源类似水库水源,水体流动较慢,又收到不同程度的污染,导致水体藻类快速生长而产生异味。而常规处理工艺对原水中藻类及有机物去除有限,扬州第一水厂提标扩建时采用在取水口投加高锰酸钾和粉末活性炭(备用)、生物接触预氧化、臭氧氧化、生物活性炭吸附、砂滤、液态消毒组合工艺,能有效去除水中藻类及其有机物,提高了供水水质。出厂水水质满足国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的要求。

  近年来,由于富营养状况的日益严重以及藻类对饮用水生产及水环境的影响,蓝藻常于夏季大量繁殖,严重会产生“水华”现象,藻类问题成为国内外水研究领域中的一个重点和热点。针对藻类问题,在天津某水厂预沉池进行的生物操纵技术除藻试验研究,就是利用鲢鱼来控制原水藻类。运行情况表明,在预沉池中采用放养鲢鱼的生物操纵技术可高效、稳定地控制藻类数量,并对原水浊度、氨氮起到稳定作用,在高藻期还可降低原水CODMn、总磷浓度等。采用生物除藻技术,再联合常规处理工艺除藻,可以使藻类得到较彻底的去除。特别是对于以蓝藻为优势种的夏季原水,该联合技术的效果更为明显。

  消毒是净水工艺中的关键环节,而目前常见的消毒方式有限,各种消毒方式均存着其自身的优缺点,无法找到一种完美的消毒方式。当单一消毒方式无法满足用户的除藻、预氧化、除铁锰、除色嗅味及消毒要求时,应根据实际需求考虑多种消毒方式联合应用,以增强消毒效果、减少消毒副产物的产生。通过理论研究与实践验证,二氧化氯与次氯酸钠在常规净水工艺中的协同作用、以及臭氧、紫外线和次氯酸钠在深度处理工艺中的联合应用均能够取得理想的消毒效果,同时能够有效的减少消毒副产物的产生。联合多种方式进行协同消毒将是未来消毒工艺发展的趋势。

  流经河套灌区的黄河水量主要来自于兰州以上的黄河干流,主要特点是夏季含沙量大、浊度高;冬季冰下取水,低温低浊。针对该流域原水水质情况,运用EPC总包模式新建10万吨/日水厂,常规处理工艺采用“高效除砂絮核塔+筛板絮凝池+水平管沉淀池+V型滤池”,深度处理工艺采用“臭氧后处理+活性炭滤池”,在冬季出现低温低浊现象时,滤前水质均可保证浊度<2NTU、滤后出水浊度<0.5NTU;在夏季时,滤前水质均可保证浊度≤1NTU、滤后出水浊度<0.5NTU。在工业用水领域,针对该流域水质情况,采用水平管沉淀分离技术及配套工艺,不需滤池,大幅节省了占地面积、降低了整体投资、减少了运行维护成本。报告根据“水平管沉淀分离技术”近几年在内蒙古河套灌区引黄水厂的应用与推广,对该项技术的成熟性、稳定性有了清晰认识。

  水厂消毒工艺在整个制水过程中至关重要。传统的水厂消毒以加氯为主,即在水厂布置氯瓶,通过加氯机投加氯气进行水质消毒,相对成本较为经济;然而,由于氯气在运输、储存方面存在不安全风险,投加精度也时有偏差,近年来国内不少地方相继发生液氯安全事故,不仅对环境造成的污染和破坏,而且对生命安全也造成危害。一些地方政府也出台了严格的液氯消毒改造要求,旨在规范水厂消毒工艺。结合水厂现有设备情况、水质要求以及制水成本等因素,格兰富为客户提供Selcoperm现场制备次氯酸钠系统,包含溶盐池,软水系统,配料系统,电解系统,整流电源,溶液脱气储存系统,投加系统及自动控制系统,采用食盐作为基础材料,只需水、食盐和电,即能在现场随时获得新鲜制备的次氯酸钠,运行安全、可靠、操作简便且易于维护。

  苏伊士新创建在水厂微污染物控制方面的技术主要有强化混凝、深度处理和生物预处理。强化混凝技术的代表工艺为Densadeg高密度沉淀池和Aquadaf高速气浮,前者是专利的污泥回流型的强化混凝沉淀技术,后者则是专利的高速溶气气浮技术,对悬浮物和藻类有非常好的去除效果且占地面积小,目前已广泛应用在国内多个大型水厂中。深度处理技术的代表工艺则是传统的臭氧+Carbazur颗粒活性炭滤池和Pulsazur炭吸附反应澄清池。其中,Pulsazur炭吸附反应澄清池创造性地将粉末活性炭和脉冲澄清池结合起来,充分利用脉冲池的污泥床截留悬浮物和活性炭,使得PAC的接触时间可长达30分钟以上,从而有效去除水中的有机物。此外,Pulsazur在应对季节性水质污染的原水处理方面也有着独特的优势,可根据进水水质灵活决定是否投加PAC及其投加量,由于可不投加PAM使用,该技术也非常适合用于膜工艺前去除有机物,并且已经在国内外多个水厂中得以应用。在生物预处理技术方面,苏伊士新创建的Nitrazur滤池能有效解决氨氮超标的问题,例如,在法国12万吨/天的Louveciennes 自来水厂项目中,该工艺彻底解决了季节性氨氮超标的问题。另外,针对某些项目的特殊需求,该公司也创造性地采用了特殊的生物预处理,并取得了非常好的效果。

  针对我国饮用水处理过程中低温低浊低碱度、高铁锰、藻类异味等问题的突显,西安益维普泰环保股份有限公司研发了一种发明专利产品“多功能高效助凝剂--益维净”。该产品可解决饮用水处理过程中的诸多问题。报告详细介绍了产品的研发背景、基本性质以及作用机理。其次针对益维净在不同水厂低温低浊、高锰、藻类以及新建水厂异味等问题的实际应用情况进行了详细阐述。除此之外,对该公司在饮用水行业的其它药剂及投加设备进行简单的介绍。

  针对我国饮用水异味问题频发的现状,建立了一个涵盖725种易致嗅化学物质的数据库,本数据库的建立为饮用水异味原因物质的快速筛查提供了便利。报告详细介绍了数据库建设的背景,数据库结构,数据库的重要应用,以及数据库网络信息化平台的建设情况。最后介绍了在线-SPME-GC-MS,在线-SPME-衍生化-GC-MS,和SPE-LC-MS/MS三种分析方法测定溴酚和氯酚类易致嗅化学物质,并比较了三种分析方法的优缺点。

  De Nora作为贵金属电解电极的发明者和领导者,其电解盐水现场制备次氯酸钠溶液的设备在全球拥有超过3500个业绩,日处理水量超过1亿吨。单位有效氯的电耗、盐耗、电极寿命、电解效率均创业界新标准。自2011年进入中国市场后,业务稳定发展,已取得超过20个安装业绩,最大的业绩日处理水量达75万吨/天。该公司深以参与改善中国水环境为幸,积极满足中国各种规范要求,取得了中国涉及饮用水卫生安全产品卫生许可批件,是目前为止,进口品牌唯一取得该批件的厂家,免除了用户的后顾之忧。

  嘉兴是一典型的平原河网地区,其水体水质污染严重,多为四类和五类水体,其主要污染物为有机物和氨氮,尤其是冬季低温期氨氮的去除问题一直是处理难题。与此同时,嘉兴城乡一体供水覆盖水平已经达到全国前列,但乡镇末端管网的水质稳定达标问题依然突出。课题重点针对低温期氨氮处理效率下降,管网末端水质未能达标等问题,研发了以两级过滤和臭氧生物活性炭为主的水厂及水源湿地协同处理技术(包括湿地冬季氨氮和有机物的强化去除技术、河网原水氨氮多级屏障处理技术、水厂及水源湿地的协同联动的水温水质协同预警水源主动切换技术)、城乡统筹供水系统管网基于管网末端水质安全的水质调控保障等关键技术,提高了低温期对氨氮的去除效率。研发的关键技术在贯泾港湿地、贯泾港水厂二期、贯泾港水厂供水区等工程中得到示范应用,实现了示范水厂出水水质稳定达标,示范区60万人口的龙头水水质达到国家《生活饮用水卫生标准》的目标。

  详细介绍了嘉兴市饮用水处理技术的发展——针对污染水源水的措施和标准的提升(四个阶段),并就相关问题进行了探索,包括强化常规技术、适时生物处理技术、超低浊度水二次微絮凝技术及滤池节能运行技术、现代化水厂的运行管理与优化。强化常规技术的探讨:保证臭氧活性炭吸附池的正常工作,高密度沉淀池出水浊度希望控制在1NTU以下;实际运行中,高密度沉淀池会出现跑矾花现象,出水浊度会超过5NTU,严重时甚至翻池,影响了工艺的整体运行;实际运行时有时即使加大投药量,其产水量仍然无法达到设计产水量。现代化水厂的运行管理与优化:在线控制技术的应用,例如在每格滤池出水安装浊度仪,并在滤后水总管安装颗粒计数仪使得滤池的运行更加精准;系统地优化较单体的优化更为重要;实施滑架式污泥料仓改造;采用现场发生次氯酸钠工艺提升水厂消毒工艺水平,消除水厂重大危险源。

  运河水厂就地取用河网水源(京杭运河),从对源水的监测情况来看,有机污染比较严重,属于微污染水源,原水水质多项指标不符合《地表水环境质量标准》(GB3838)的相关要求,总体水质以IV—V为主。净水工艺采用生物预处理+强化常规处理+臭氧活性炭深度处理工艺。详细介绍了运河水厂在工艺管理方面的一些措施,例如不断完善工艺管理手册,工艺管理手册内容涵盖水厂概况、工艺管理、检测方法、工艺原理、工艺调整、水质标准及规范等七个方面;选择适合的药剂品种开展小试;工艺设施按要求巡查及维护;工艺参数的技术测定与分析评估,掌握各单体生产运行的实际情况,通过测定数据分析运行状况是否合理;优化内控标准,严格控制水质,制定有针对性的各工艺单元内控标准等。

  绍兴宋六陵水厂总供水规模80万吨/天,原水取自汤浦水库,水体水质除N、P个别指标外,其余均符合《地表水环境质量标准》Ⅰ~Ⅱ类标准。针对绍兴水库水质特点,结合水厂常规工艺实际,在水库水质浊度、锰、藻类、pH等指标发生突变时,水厂在水质预警,分层取水,药剂投加试验、生产药剂投加经验、工艺调节措施等情况进行交流,并对现有工艺开展应急应对措施情况进行分析,指出重点及难点。希望借助会议平台,将绍兴水厂一些应对原水水质突变的经验做法能给其他兄弟水厂在处理类似问题时提供借鉴。

  浙江天行健水务有限公司从现代化水厂加药系统的要求、改造的必要性、改造目标、改造方向等方面进行了全面的阐述。现代化水厂要求:出厂水质优良,浊度≤0.1NTU;设备先进高效,生产安全可靠;高效、人少、自动化程度高等;现代化水厂加药系统要求:设备性能良好,运行可靠,自动控制;药剂自动配制、自动投加、参数自动控制;能根据工况自动生成加药方案,指导生产。改造必要性:确保和提高出水水质;确保安全可靠运行;自动化、信息化、智慧水务要求。改造目标:设备先进,药剂精准投加;全自动化投加,无人值守;现场干净整洁,药剂封闭运行,无滴撒扬尘。同时提出了“水务机器人,机器换人”的概念。改造方向:标准化、设备化、模块化、自动化。

  为及时发挥千岛湖配水工程效益,R水厂启动扩建工程,新建40万m3/d的预处理、20万m3/d的常规处理和40万m3/d的超滤膜深度处理构筑物。介绍了R水厂扩建工程工艺流程和浸没式超滤膜系统设计。一期工程预处理由生物接触氧化调整为预臭氧工艺,末端增加浸没式超滤膜系统;扩建工程设计采用“预臭氧+平流沉淀、炭砂滤池+浸没式超滤膜”的组合净水工艺。供水水质达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)和《浙江省城市供水现代化水厂评价标准》(2013版)。

  镇村小型水厂水源条件差、设施简陋、管理落后、供水水质差、经济效益低下、浪费严重等问题逐步显现并日趋突出。为有效保障乡镇居民的饮用水安全,充分发挥城乡统筹区域供水打破行政区划、供水基础设施共建共享的优势,必须对现有镇村供水市场进行整合。在进行古城水厂设计之初,水厂选址于岱山湖AAAA级风景区旁,水厂距离景区仅500米。水源取自岱山湖水库,水源水质较好。该水源从每年11月下旬到次年4月上旬水温低于10℃,长年浊度低于10NTU。厂址面积有限,由于位于景区,厂址总面积仅有20亩,结合上述特点,古城水厂最终选择了水平管沉淀技术。根据2017年1月份的水体浊度监测,古城水厂的滤前浊度稳定在0.5~1.5NTU,出厂水浊度稳定在0.03~0.2NTU,水体浊度保持长期稳定达标。

  国内紫外线技术基础研究相对缺乏,紫外反应器质量良莠不齐,反应器效率难以保障;常规紫外反应器中较大比例的紫外光被内壁吸收而浪费,限制了反应器效率的提高;紫外反应器性能会因水质水量等现场条件的变化而变化,导致运行效果不达标或能耗过高。基于上述问题,对紫外反应器优化设计和节能运行进行了研究,具体包括CFD模拟方法开发(辐射模型优选、方法可靠性验证)、高效紫外反应器优化设计(构型优化设计、内壁反射影响评估)、二次供水紫外消毒工程应用研究(节能运行方案研究,以郑州市某高层小区二次供水消毒用的六灯管紫外消毒器为例)。研究结论:校正后DO辐射模型可以准确模拟紫外反应器内光强分布;Dmin可用作紫外反应器构型优化设计过程性能指标,优化后三灯管反应器性能可提升100%;高反射内壁可以显著提高紫外反应器性能,但漫反射带来的均匀紫外强度分布对反应器性能贡献有限;分时段灯管切换可以实现二次供水紫外消毒器节能运行。