我国水污染防治法与其实施细则明确规定:集中式生活饮用水地表水源地一级保护区,其水质同地表水环境质量标准(GB3838.2002)Ⅱ类,现将Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类中耗氧量(高锰酸盐指数)与氨氮项目中的限值列于表1。 表l地表水环境质量标准基本项目标准限值 项目 . Ⅱ Ⅱ Ⅳ Ⅴ 耗氧量 4 6 10 15 氨氮 O.5 1.0 1.5 2.O
当前我国地表水源很少达到Ⅱ类,大多数在Ⅲ类。 标准中指出:集中式生活饮用水地表水源地水质超标项目经自来水厂净化处理后,必须达到“生活饮用水卫生规范”的要求,因此结合水源水质研究不同净化技术非常必要。根据清华大学环境工程科学与工程系近年来的研究结果叙述如下。 一、生活饮用水水质卫生规范中明确规定:耗氧量≤3mg/L,氨氮暂无限值(建设部供水水质标准规定≤0.5mg/L),水源水质中规定耗氧量≤4mg/L。采用传统的处理工艺,即混凝沉淀.过滤一消毒,即能满足规范规定:耗氧量(CODMn)≤3mg/L。常规处理能去除CODMn30—40%。 氨氮传统处理去除甚微,只有在消毒技术中能被氯氧化成氯胺,但一般要求去除1 mg/L氨氮需加7~8mg/L氯。 如果滤池进水中不含氯,则滤池中滤料层必将有氨氧化菌,能去除部分氨氮。假使采用活性炭滤料,其上长有生物膜也能多除氨氮。但因水中溶解氧有限,最多能去除2mg/L。氨氮。所以可以认为CODMn<4mg/L,NH4+-N≤3mg/L时,传统工艺可以达到CODMn≤3mg/L,NH4+-N≤0.5mg/L。 二、水源水质中耗氧量CODMn≤6mg/L,NH4+-N≤3mg/L CODMn通过强化混凝(多用混凝剂、调节进水的pH值等方法)与快滤池改造成活性滤池(滤料上部以活性炭代替砂,或整层换成活性炭),即:传统处理(强化混凝,活性滤池)可使CODMn≤3mg/L,但混凝调pH费用较高,多加不经济,此时可改为:传统处理+深度处理(O3+BAC),以上两种工艺都可将NH4+-N控制在0.5mg/L, CODMn≤3mg/L。 三、水源水中CODMn<6mg/L,NH4+-N>3mg/L 考虑到NH4+-N只能依靠活性滤池或生物活性炭滤池去除,而且滤池去除NH4+-N最多2mg/L(不能曝气)。原水NH4+-N高时>3mg/L,应采用生物预处理先去除NH4+-N大部分,小部分剩余NH4+-N由后续滤池去除,也即:生物预处理+传统处理+深度处理。 四、水源水中CODMn>6.0mg/L,<8.0mg/L,NH4+-N<3.0mg/L 因深度处理中O3+BAC与传统处理结合的工艺可以去除CODMn50~60%,也即一级O3+BAC需水源水控制CODMn≤6.0mg/L。 当CODMn在6.0-8.0mg/L时,需采用两级O3+BAC,即传统处理+O3+BAC+O3+BAC,此时传统处理加两级O3+BAC约可去除CODMn70%,可保证达到CODMn≤3.0mg/L。 五、水源水具有高氨氮,高有机污染CODMn6.0-8.0mg/L,NH4+-N>3mg/L,此时需再采用生物预处理以减轻后续处理的负担与保证出水NH4+-N≤0.5mg/L,即:生物预处理+传统工艺+两级O3+BAC。 六、水源水CODMn>8.0mg/L,NH4+-N>3mg/L 一般情况,应该改换水源,如仍需用此水源,则须采用膜技术(纳滤膜或反渗透)。但膜技术投资高,运行管理复杂(主要是洗膜),尚需摸索经验。 根据目前统计的数据,对以上诸技术去除CODMn、NH4+-N其基建设备投资,运行费列于表2。 表2预处理与深度处理技术投资与运转费用 技术 单位水最投资元/m3/d 单位水景运转费元/m3(包括折旧) 牛物预处理 80~120 <0.05 O,+BAC 250~300 0.2~0-3 超滤膜 国内300国外600 纳滤膜与反渗透 600~800
根据以上所述,当水源水质条件受限制,原水耗氧量4-6mg/L,氨氮<3mg/L时,采用增加O3+BAC就可达到出水要求,此时基建投资增加约250元/m3/d,运转费约<0.3元/m3。 如氨氮>3mg/L,再增加生物预处理时,基建投资增加约370元/m3/d,运转费<0.35元/m3。 各地政府应协调好水价(优质水价),在自来水费增.加0.3元/m3情况下,可招标吸收民营资本进行提高自来水水质的工程投资。工程约在一年内可以完成收到提高水质的效果。 至于管网改造的问题,则要逐年进行,投入要比净水厂改造费用大,时间需长些,待管网改造好,整个城市就能接近国际先进水平。即使管网暂缓改造,只要净水厂工艺得到改造,就能保证居民喝到干净安全的水。 表3净水厂改造的基建投资与运行费用
序 上除效果% 增加赞用
号 工艺 作用机理 功能 有机物 CODMn 氨氮 亚硝 酸盐 色臭 味 AOC Ames 活性 基建/元 /m3 运转/元 /m3
l 常规艺 混凝、接触 凝聚 除浊、消 毒 20 10~20 负增 长 一定 少量 负增 长
2 活性炭吸附 物理吸附、部 分生物降解 去除有 机物 20~50 少量 少量 很有 效 部分 很有 效 80~100 0.12~01 5
3 臭氧-活性炭 化学氧化、 物理吸附、 生物降解 去除有 机物 20~50 80~90 80~90 很有 效 很有效 微有 效 综合 200-300 O345~50) 0.2~O 3( O3 O.05~O.10~50)
4 生物坝处理 生物降解、 吸附、絮凝 去除氨 氮、亚硝 酸氮、有 机物 10~25 85~90 90 部分 有效 不明 显 80~120 0.10
5 强化混凝 创造良好水 力条件、吸 附架桥 充分发 挥混凝 作用 增加 8~lO 基本无 基小 无 少量 少量 不明 显 5 O.02~o.0
6 强化过滤 生物降解、 絮凝吸附 去除氮 氮、亚硝 酸氮、部 分有机 物 lO~15 70-80 80-9 O 少量 部分 少量 l 5~20 O.Ol~0.02
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