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[环境管理] 加强常规处理的管理是改善水质的基本措施

本主题由 fuxu 于 2008-10-20 10:26 分类

加强常规处理的管理是改善水质的基本措施

  1.经常性生产运行的重点要确保浊度、细菌和余氯达到目标要求。    净厂的工艺设计应该是经过处理后能够使水质达到目标要求。但是不少指标不是经常检验,而且是随着某些指标值的降低而相应降低,因此在经常运行中抓住几项重要指标是非常必要。
  浊度本身属感官性指标,但它是一个重要的运行性指标,降低浊度的同时也降低水中的细菌、大肠菌、病毒、贾弟氏虫、隐性孢子虫、三价铁、四价锰等,加注混凝剂后也能降低部份有机物包括形成加氯副产品的母体腐蚀酸、富里酸。一般细菌、大肠菌、病毒的去除部份随着浊度降低而相应降低,部份靠消毒,但贾弟氏虫及隐性孢子虫的去除则更多靠降低浊度。天津自来水公司与天津市医科大学合作的试验表明,滦河的水经处理后把浊度降到1NTU以下,水中挥发性有机物降低50%,半挥发性有机物降低30~70%,Ames试验致实变活性下降42.9~47.8%,致温血动物细胞染色体畸变活性下降27~40%,对降低致癌和可癌致癌物质也有相当效果。另外浊度影响消毒效果,要有良好的消毒效果,浊度要小于0.5NTU。
  美国水质标准要求出厂水浊度<1NTU,其中95%以上的水样<0.5NTU。《加强地面水处理规则》要求出厂水浊度连续12小时超过0.5NTU或瞬时超过5NTU立即向政府部门报告。根据情况可能要发公告,劝居民喝开水或瓶装水。因为这样的水难保细菌学指标是安全的。1993年美国密尔沃基市发生的孢性隐子虫事故使40万人生病,直接触发的原因是,平时出厂水浊度是维持0.2NTU左右,有段时间浊度上升到1NTU以上,隐性孢子虫去除率降低。
  美国宾州环保局对州内水厂实行评估计划,评估的标准要求沉淀水浊度<2NTU,过滤水浊度<0.1NTU。日本水质标准要求浊度<2NTU,但舒适性水质标准要求出厂水浊度<0.1NTU,管网水<1NTU。有条件的水厂可把出厂水浊度做得更清一点,一般讲这样做在技术经济上是合理的。
  消毒是水厂运行中另一个重要环节,一般净水过程可去除2-log病毒贾弟氏虫等,其余靠消毒。美国要求消毒能灭活2-log贾弟虫。表1是世界卫生组织所提的去除2-log各种细菌所要求的CT值。从表中看出,灭活隐性孢子虫及贾弟氏虫比病毒困难得多,而灭活病毒又比灭活细菌、大肠菌等困难得多。完善的消毒要求工艺设计(接触时间)和运行(消毒剂加注量和实际接触时间)达到要求的CT值,目前国内有相当多的水厂CT值难以达到灭活隐性孢子虫、贾弟氏虫甚至病毒的要求。  表1:不同消毒剂在5C°时灭活99%所需CT值    (mg/l·分)微生物消毒剂  自由氯  氯胺  二氧化氯  臭氧  PH6-7PH8-9PH6-7PH6-7粪型大肠菌0.034~0.0595~1800.4~0.750.02脊髓灰质炎病毒I型1.1~1.5  768~37400.2~6.70.02甲类肝炎病毒1.85901.7/轮型(Roto)病毒0.01~0.053810~64800.2~2.10.006~0.06兰伯(lambia)贾弟氏    虫孢囊  47"150  -  -  0.5"0.6  茂利斯(muris)贾弟氏      虫孢囊  30~630  -  7.2~18.5  1.8~2.0  伯温(pavum)隐性孢      孢子虫卵囊  -  -  6.5~8.9  <3.3~6.4  人类粪便中的隐性孢      子虫孢囊  7.7×106~8.7×106  -  -  -    检验病毒和隐性孢子虫在国内尚相当困难,也难以经常检验,因此细菌总数是相当重要的指标,它指示水处理和微生物控制的重要运行指标,欧共体水质标准要求细菌的目标值为每毫克升10个。二OOO年《规划》要求出厂水每毫升的细菌总数接近于零,这样有利于众多微生物指标比较安全。如果为了降低氯的副产物而后移加氯点或改用氯胺消毒等措施时,也决不能削弱消毒效能。1991年1月开始拉丁美州霍乱流行,已有130万人生病,近1.2万人死亡,其中原因之一是担心氯消毒的副产物而削弱了消毒。
  为保持管网水质,保持一定余氯是必要的。在达到消毒要求的前提下,出厂水余氯量常决定于管网末端水质能保持国家规定的余氯量。世界卫生组织准则指出,从健康角度,氯要小于5mg/l,一氯胺小于3mg/l;从感官角度,氯宜小于0.6~1mg/l,日本舒适性水质要求氯小于1mg/l。在完善消毒并保持管网要求余氯的条件下,尽量降低出厂水余氯。
  1998年国际水协在美国和德国分别召开了二次出厂水是否要保持余氯(或余消毒剂)讨论会。1999年国际水协《AQUA》杂志发表该二个会议的总结并发表了一篇文章《管网中无余消毒剂是最大的成就还是最大愚蠢》。会议的基本精神是要保持管网余氯,但能确保细菌学指标和二次污染的条件下,管网中无余氯有利于降低消毒剂副产品和改善水的口味也是最大成就。管网无有利的瑞士苏黎世供水系统净水工艺是常规处理加臭氧活性炭和慢滤池,荷兰的阿姆斯脱达姆更是常规处理后回灌地下,抽上后再经常规处理加臭氧活性炭和慢滤池,他们的出水水中微生物指标非常好,水中有机物非常低,如影响管网水生物稳定,可供微生物作为营养的指标生物可同化的有机炭(AOC)小于10μg/l。我国水源条件非常好,常规处理也加活性炭处理的北京第九水厂出厂水AOC大致为130~200μg/l,活性炭过滤后115~165μg/l。当前我国的情况应该毫不动摇地要保持管网余氯和其他余消毒剂。这二个会议的有关资料,有机会将另行介绍。    2.加强科学管理充分发挥每一工艺构筑物的作用。

  一般讲,要达到一定的出水浊度,在一定的条件下,必须保证一定的沉淀水浊度,要达到一定的沉淀水浊度需要保持适当的混凝加注量。
  对每个构筑物讲,如过滤池,要使过滤池性能较好,滤料表层的含泥量要保持在3%以下,最好1%以下;滤层厚度经常保持在设计的厚度;要注意初滤水水质,一般根据初滤水最高浊度允许值确定反冲洗废水结束时的浊度,一般小于20NTU,或小于10NTU,日本要求冲洗结束时的废水浊度小于5NTU;运行时要避免滤层产生负水压,负水压将使水中溶解氧释放从而部分堵寒滤层空隙影响过滤效果,不是水冲洗的滤池在冲洗开始阶段水中有气泡冒出即说明产生过负水压;避免滤速变动过快,过快变动其出水浊度将比缓慢变动的高好多倍;当水量低于设计流量时尽量降低运行滤速有利于提高去除率。
  如沉淀池,积泥少有利于提高沉淀效果,要综合考虑沉淀效果及排泥用水量等因素,使积泥维持合适高度;如果净水量有一定减少,静态混和器和各种隔板絮凝池的效果将有所降低而沉淀池效果却提高,要比较停用部份混凝沉淀池的合理性。
  在絮凝池特别是在配水墙前后以及上下流絮凝池底部要注意是否积泥以致在该处打碎已经形成的绒体。判断是否打碎绒体可在可疑处的前后进行绒体沉淀试验或用国内新生产的显示式絮凝控制系统(FCD)检测每粒绒体的相当粒径。
  在日常运行中更关键的是合理加注混凝剂,判别加注是否合理的标准是沉淀水浊度能稳定在目标幅度要求的程度。
  滤池反冲水重复利用的水厂要注意反冲水的水质。利用反冲水往往把滤池所截留的污染物又回到原水中去,浓缩了原水中某些污染物浓度。上述密尔沃基市隐性孢子虫水质事故,直接触发原因是出厂水浊度提高,但内在的原因是利用反冲水后进水中的隐性孢子虫的数量较原水有很大提高。要权衡对水质影响及节约水源的利弊,因地制宜加以合理利用。    3.合理选用混凝剂、消毒剂、助凝剂和助滤剂

  合理选用混凝剂是提高净水效果的重要方面之一,这方面大家比较熟悉这里不再重复。
  为降低氯的副产物或加强消毒,对氯胺或二氧化氯消毒大家比较关心。氯胺消毒的主要好处是产生的副产物比自由氯少;管网中余氯不易消失,容易做到保持管网要求的余氯值。但氯胺消毒也有缺点,德国Benrhardt教授归纳为:消毒能力很差;当存在其他氧化物时氯胺将在管网中氧化为亚硝酸;二氯胺及三氯胺会使水产生不良溴味;一氯胺是可疑致突变物质;对进行透析的病人会引起不良反应。因此德国水质标准不允许使用氯胺。另外1985年(Ohya等)发现用氯胺消毒水,因带氨离子的氯与有机物反应产生氯化氰副产物。因评价该化合物的资料不足,影响副产物产生的因素也知之甚少,故美国环保局要求供水人口10万人以上用氯胺消毒的水厂每季度在管网进口及最远处检验氯化氰,以便积累资料再行决策。《饮用水水质准则》认为它是氯胺消毒和氯消毒的副产品之一,用氯胺消毒在水中氯化氰含量将高于氯消毒。因氯化氰进入人体后将转化为氰,因此指导值和氰一样也订为70μg/l。
  二氧化氯的主要优点是:消毒能力强于氯;基本上不产生氯消毒的副产物。但它的主要缺点是:二氧化氯及其副产物也有毒性;二氧化氯在管网中比氯更容易消失,造成无剩余消毒剂现。二氧化氯的毒性主要表现为分泌甲状腺素降低;当饮食脂肪和钙的含量较高时将提高血浆胆固醇含量和血小板数量从而增加心血管病患病率。亚氯酸盐的毒性主要表现为影响血液中的红细胞使正铁血红肮增加。因二氯化氯消失较快,世界卫生组织认为从毒性角度可不设准则值,设亚氯酸盐指标值已能保证毒性要求。从感官性要求,二氧化氯要小于0.4mg/l;亚氯酸盐的指标值为0.2mg/l。美国《消毒剂和消毒副产品规则》(D/DBPR)规定亚氯酸盐的月平均最大允许值为小于1mg/l,二氧化氯日平均小于0.8mg/l,但二氯化氯的最大允许目标值为0.3mg/l,亚氯酸盐为0.08mg/l。
  选用什么消毒剂好,应该是在保证消毒充分,消毒剂及消毒副产物浓度符合水质要求以及保持必要的剩余消毒剂量的前提下,比较其他利弊得失,择优选定。
  美国是对氯消毒副产物要求很严格的国家,根据美国自来水协会1990~1991年数据库的资料,据1256个供水企业,服务人口为2.09亿人的统计,所使用的消毒剂如按水厂数比例统计,64%用氯,12%用氯胺,0%用臭氧,6%用二氧化氯,18%用高锰酸钾。如按服务人口统计,46%用氯,25%用氯胺,2%用臭氧,6%用二氧化氯,21%用高锰酸钾。
  通常在一定的原水、滤料结构和混凝剂加注条件下,滤池的出水浊度大致和进水浊度成正比,而与滤速的α次方成反比,使用助滤剂特别是聚合物将明显改变过滤性能。加注助滤剂后的滤后水浊度C=Coenl/d这里Co为滤池进水浊度,n为有效系数,l为滤层厚度,d为滤料粒径这里可见滤速影响小了。美国卡西湖,欧文士河及可伦布河的试验,加助凝剂后滤池出水水质几乎与滤速无关,在7-44m/时范围内,滤后浊度均在0.1"0.2NTU之间,当然滤层的含泥能力会制约允许的进水浊度和滤速。以一般混凝剂作为助滤剂也能改变过滤性能,但改变的程度低于聚合物。是否使用助滤剂是常规净水运行中值得比较选择的。
  使用助凝剂是提高混凝沉淀和过滤性能的一个重要措施,尤其是低温低浊等难以处理的水。助凝剂日本主要限于水玻璃,美国则较多使用聚合物。我国在使用有机及无机助凝剂方面积累了相当经验,对沉淀水浊度难以控制的水,值得比较使用助凝剂的合理性。需要注意的是使用助凝剂后对过滤性能也含有一定改变。

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