XC水厂硝酸盐去除应急工程实例

QX市XC水厂的水源水出现季节性硝酸盐含量超标,为保障当地居民的饮用水安全,降低了水体中的硝酸盐含量,水厂采用“硝酸盐选择性离子交换复合深度处理+再生废水安全处置及回用系统”的工艺改造方案,出水硝酸盐质量浓度保持在3 mg/L以下。该系统对水体中氨氮、有机物和浑浊度有一定的去除,对溶解性总固体(TDS)、pH等水质指标基本没有影响,处理出水完全满足我国现行生活饮用水卫生标准的所有要求。改造工程每吨水的处理成本约为0.4元,兼具高效性与经济性,可为同类型水厂的改造提供借鉴。

紫外消毒技术在水厂的应用及工程实例

与氯消毒、臭氧消毒等化学消毒相比,紫外线(ultraviolet,UV)消毒具有广谱灭菌、消毒接触时间短、不使用化学药剂、不会产生消毒副产物、便于实现自动化控制等优点。浙江某水厂供水能力为20万m^(3)/d,工艺采用UV+次氯酸钠联合消毒工艺,充分利用UV消毒技术无消毒副产物的优势以及次氯酸钠消毒的持续消毒能力。工程应用中设定UV剂量为40.00 mJ/cm^(2),UV穿透率为90.00%,实际UV剂量为48.99 mJ/cm^(2)。UV消毒后,菌落总数为未检出。补加氯量与常规投量相比下降约30%,UV消毒的应用可以在降低化学药剂投加成本的同时兼顾饮用水化学和生物安全性。工程的成功应用为相同类型的水厂消毒工艺的升级改造提供经验。

微塑料在某水厂水源与处理工艺中的时空分布

微塑料通常是指粒径小于5 mm、不溶于水并持久存在的塑料固体微粒。文中采集了水厂处理工艺中的样品,检测其中的微塑料,根据检测结果,从净水工艺、不同水源、不同时期3方面进行了对比分析。结果表明,原水中的微塑料含量规律为枯水期多于丰水期,本地水库水源多于“南水北调”水源,主要受到人类活动和季节特性影响。水厂工艺对微塑料有较好去除效果,其中混凝沉淀的处理效果最好,但混凝剂、消毒剂和滤料可能存在引入微塑料污染的风险,有待进一步研究对其进行验证。在20~500μm粒径内,“南水北调”水源中的微塑料粒径主要集中在20~50μm,大于100μm的微塑料颗粒极少;疑似由净水药剂引入的微塑料粒径主要是20~50μm。所检测的不同水源、不同时期采集的原水样品中均出现了聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚酰胺(PA),在研究微塑料去除方法时应重点关注这3种成分的微塑料;PBS微塑料含量远大于其他组分,且其更容易被净水工艺去除;当水源地存在捕鱼活动时,PA微塑料含量可能会大幅增加。

智慧厂站集中运营模式的探索与实践

近年来智慧水厂建设如火如荼。智慧水厂建成后,如何进一步实现多个智慧水厂协同化高效运营,充分发挥各个系统的价值,进一步实现人力集中化、资源节约化、管理模块化,是水司面临新的运营痛点。以某水务公司为例,重点介绍所属智慧水厂及附属市政加压泵站“集中生产调度、集中维护维修、集中支持”的集中运营管理模式的探索与实践,通过软硬件升级、新技术应用、调整组织架构、梳理岗位职责、优化关键管理流程、优化绩效考核、严控安全质量等路径,实现安全、优质、高效、节约供水,为水务公司一体化管理、实现人力物力资源共享,提升运营管理水平提供参考。

多反馈智能控制在水厂滤后加氯控制中的应用

余氯是生活饮用水厂出厂水的重要指标之一。南通某水厂为进一步有效控制出厂水余氯,提高次氯酸钠溶液利用率,结合水厂次氯酸钠投加系统滤后加氯部分建立多反馈控制结构。基于该结构设计了连续+离散模糊PID控制算法。改进的系统可实现±0.1 mg/L滤后水余氯高精度控制,且运算负荷较小、可移植性高。通过应用对比表明,改进的系统相较于原系统无论是正常还是特殊情况下,具有运行灵敏度高、鲁棒性强、不需要人为干预、次氯酸钠溶液利用效率高等优点。

自来水厂消毒工艺与微生物指标控制生产实践

微生物指标是生活饮用水最重要的指标之一,保障自来水微生物安全始终是水厂首先要关注的。文章以长江水为水源、采用臭氧活性炭深度处理工艺的水厂为例,在不同的水温条件下,通过调整水厂的消毒工艺,重点是水厂沉淀和混凝阶段前加氯量、炭滤池滤后水后加氯量,对比了沉淀池出水、砂滤池出水、炭滤池出水、出厂水中总大肠菌群、大肠埃希氏菌、耐热大肠菌、肠球菌、菌落总数变化情况。实践表明,在不同的水温条件下,调整前加氯量和后加氯量对各个工艺阶段的微生物指标会产生显著影响,尤其是在炭滤池后未设置消毒接触池的情况下,对降低出厂水微生物风险、优化消毒过程加氯量有一定的参考意义。

水厂HACCP体系的关键控制点确定及在臭氧投加控制中的应用实践

文章介绍了危害分析和关键控制点(HACCP)体系的基本原理及其在城市供水系统中应用进展,为建立稳定的制水全过程控制方法和预防为先的风险管控手段,上海某水厂引入了HACCP体系,并详细论述其体系建立、贯标和实施的全过程,详细阐述了关键控制点(CCPs)的辨识确立过程以及闭环控制措施,并以水厂过程工艺CCPs后臭氧投加量为例,通过全光谱分析仪作为在线实时检测手段,有效实现臭氧投加与过程水水质的反馈闭环控制,达到了实时纠偏并即时验证效果,余臭氧值稳定控制在0.07~0.10 mg/L,较传统液氧投加成本下降5.1%,体现了HACCP体系在水厂生产过程中的质量管控和降低安全风险的重要性,为水厂精细化管理提供了参考,并提出了进一步结合先进的数字化技术及数学模型赋能提高CCPs的预测和预警能力的设想。

老旧水厂平流池强化沉淀技术的开发及应用

平流沉淀池因其稳定的运行效果在我国水厂建设历程中被广泛应用。而部分老旧水厂因建设年代久远,普遍存在产水量低、出水浑浊度高、排泥含水率高、运行安全等级低等问题。又因其在现状供水系统中扮演的重要角色而又必须在用地紧张、原始资料不全、改造风险系数大的背景下进行挖潜改造,而目前国内主流的几种改造经验均具有明显的局限性,并不能普遍性地适用于所有老旧水厂平流池的技术改造。为了弥补国内相关研究和改造经验的空白,文章系统性地研究了平流池改造前后沉淀、排泥及集水等系列问题,开发出一种集末端强化沉淀、虹吸式排泥以及末端集水系统于一体的集成式改造工艺,以期解决老旧水厂平流池挖潜改造中遇到的技术难题。研究成果在南方某水厂实际投用后,当原水浑浊度为60~125 NTU时,出水浑浊度能够稳定在2.7 NTU以下,平均去除率在97.12%;出水COD_(Mn)平均值为1.48 mg/L;出水UV_(254)平均值为0.036 cm^(-1),处理效果优异。对比原沉淀池出水水质,改造后沉淀池的浑浊度去除效果提升70%~80%,产水率提高20%,达到了良好的运行目标,对国内平流池的改造具有一定的借鉴和示范意义。

Free Residual Chlorine Calibration by WaterCAD at El-Nozha Water Network in Alexandria Governorate, Egypt

Most of developing countries suffer from decreasing and poor quality of drinking water which led to emergence of many dangerous diseases. In addition, there isn’t any methodology followed to predict and disinfect drinking water by using advanced software program. Maintaining water quality in the water distribution system has become a prominent issue in the study of the water network. Residual chlorine concentration is the indicator to ensure the quality of water in the water network because it eliminates contaminants in the distribution network beginning of the treatment plant down to the consumer. In collaboration with Alexandria (Egypt) Water Company, samples were taken from El-NOZHA water plant station and El-HADARA water distribution network to know the free residual chlorine. In this paper, WaterCAD software has been used to make hydraulic analysis and calibration of residual chlorine in water distribution network to know the ideal chlorine dose that should be added at the water treatment plant and to know the areas of strength and weakness in the concentration of free residual chlorine in the water distribution network. In addition different scenarios have been found to know the free residual chlorine at the weakness areas after injecting chlorine in some junctions and the impact of a fire case or breaking in the water pipe distribution network on the residual chlorine. Results showed ensuring in the water quality in the distribution network by adding chlorine dose in water less than the existing dose which has been added in the El-NOZHA water treatment plant. It is possible to maintain the percentage of free residual chlorine concentration at different locations without relying on adding chlorine only in water treatment plant by injecting low percentage of chlorine dose in the junctions.

水厂与污水厂对水体中微塑料的去除处理技术研究进展

微塑料在环境水体中普遍存在。作为环境水体与人类社会之间的重要媒介,水厂和污水厂在含微塑料水体的处理中扮演了重要角色。文章综述了水厂和污水厂水体中微塑料的赋存情况,系统地介绍了混凝气浮、砂滤和膜分离等传统工艺对微塑料的去除效果,归纳总结了微塑料的若干新型处理技术,包括通过电化学技术和表面改性技术改进混凝气浮效果、改变过滤介质以提高砂滤的去除效率、使用重力驱动代替压力驱动降低膜分离能耗,选择低成本膜基底降低膜分离成本,改变膜材料降低膜污损等。此外,寻找新型高效的吸附材料也是发展方向之一。研究结果可为水厂和污水厂水体中微塑料的高效去除提供参考。

陶粒-超滤组合工艺处理水厂生产废水

沉淀池排泥水和炭/砂滤池反冲洗水作为水厂的生产废水,具有水量大、水质复杂的特点,对其进行安全回收是建设节水型社会的重要措施。该研究探讨了陶粒-超滤组合工艺对生产废水中浑浊度与颗粒数、有机污染物、微生物、金属等指标的控制效果,评价了其出水安全回用原水端的可行性。结果表明,下向流陶粒过滤作为预处理时,超滤工艺能够有效保障水厂生产废水的出水水质。在4.5 m^(3)/h的最佳进水流速下,出水浑浊度能够控制在0.1 NTU以下,并基本完全去除了颗粒物;有机物的去除率并不高,TOC的去除率为31.01%,但能够有效控制三卤甲烷等消毒副产物的生成;微生物得到了完全的去除;嗅味物质2-MIB的去除率达到了79.76%;金属铝质量浓度控制在0.1 mg/L以下。因此,面对生产废水的复杂水质条件,陶粒-超滤组合工艺表现出优异的净水效能,实现了废水的安全回用。

遗传算法优化的BP神经网络预测水厂絮凝剂投加量

文中选取了太湖地区某水厂原水水质及过程工艺水质与絮凝剂聚合氯化铝(PAC)投加量的360条原始数据样本,采用异常值剔除、空缺值的填补及偏态分布纠正,对该样本进行了预处理及数据清洗从而得到原始数据集。建模前使用了相关系数法分析评价了各水质指标对絮凝剂PAC投加量的影响程度,根据分析评价结果以及混凝基础理论,选取了对絮凝剂PAC投加量影响较大的部分水质指标作为建立投加量模型的建模数据集,其中80%作为训练集,20%作为验证集检验模型泛化能力。模型采用BP神经网络,使用遗传算法对网络的结构及关键参数进行了优化,最后使用最优模型对絮凝剂PAC投加量进行预测。模型在验证集72个样本上的平均绝对误差(MAE)为3.78 mg/L;训练集288个样本平均绝对误差为2.75 mg/L,结果表明模型能有效拟合絮凝剂投加量变化趋势,具有一定的参考价值。

水厂尾水处理系统浓缩池上清液回用对PFASs的富集

全氟和多氟烷基物质(perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances,PFASs)具有累积特性,其长期的富集效应不容忽视。浓缩池上清液是水厂尾水处理系统的重要组成部分,对其进行合理回用对水资源可持续发展至关重要。研究通过构建中试试验装置,对水厂尾水处理系统中的浓缩池上清液进行连续直接回流,探究水处理工艺中PFASs潜在的富集风险,判断上清液安全回用的可行性。结果表明,浓缩池上清液中总PFASs质量浓度在14.6~36.0 ng/L,平均质量浓度为27.3 ng/L,与以长江为水源的原水PFASs组分特征基本一致,多数情况下总PFASs含量优于原水。在15 d的中试试验周期内,上清液直接回用对排泥水和炭砂滤柱反冲洗水总PFASs浓度水平未有明显改变;回用后出水总PFASs质量浓度为2.2~3.6 ng/L,未回用时为3.1 ng/L,上清液连续直接回用对出水中的PFASs组分影响甚微,未出现明显富集现象,甚至表现出了改善出水水质的效果;出水中PFASs的健康风险可忽略不计。总之,以PFASs为风险控制指标,浓缩池上清液进行连续直接回用具备一定可行性。

北方某深度处理水厂能耗分析与节能改造

2018年—2021年北方某市年供水量从1.220×10^(10)m^(3)增长至1.326×10^(10)m^(3),随着社会对供水量和供水水质需求的增长,降低水厂能耗势在必行。研究通过对水厂A的能耗数据进行统计分析、建立模型,分别从进水提升能耗和水处理能耗两方面提出降低单吨水电耗的建议。分析发现该水厂水处理能耗占总供水能耗的35.95%,显著高于常规工艺水厂的水处理能耗占比。通过对比进水提升泵房两个泵组的耗电量和变频泵频率发现,在相似的供水量条件下,以较低频率运行的提升泵组具有更低的吨水电耗。在工艺中,预臭氧、后臭氧和紫外消毒能耗比例占前3位,通过对预、后臭氧投加量和吨水电耗建模分析,并结合预、后臭氧投加剂量优化论证,提出了在满足出水水质的前提下,以节能降耗为目标的预、后臭氧的投加方案。

基于上海市高品质供水的水厂设计思考

高品质供水涉及源头至龙头,水厂处理工艺更是核心环节。文章以上海市高品质供水为目标,以高品质供水水质标准为指引,针对青草沙原水水质特点,采用“预臭氧(结合前加氯)-机械混合-折板絮凝-砂滤-臭氧活性炭-超滤膜-氯氨消毒”的预处理+常规处理+深度处理全流程工艺,来解决原水的嗅味和藻类、冬季低温低浊的水质处理、有机物的去除问题,保障供水的生物安全性。其中,“臭氧活性炭-超滤膜”联用的深度处理工艺,可在保证去除小分子有机物的同时截留去除微生物、细菌与病毒,全面保障供水的生物安全性。同时,超滤的物理截留作用也可深度去浊,确保出厂水浑浊度低于0.1NTU,保证高品质供水目标。相关工艺可供类似水厂设计参考。

水厂处理工艺对典型抗性细菌和抗性基因的去除效能分析

文章以黄河中下游两个水厂为研究对象,分析对比不同水处理单元对可培养总细菌、阿莫西林(AMX)抗性细菌和磺胺甲恶唑(SMZ)抗性细菌,以及2种磺胺类抗性基因(sulⅠ、sulⅡ)、1种β-内酰胺类抗性基因(blaCTX-M)、整合子基因(intⅠ1)、16S rDNA基因的去除效能。结果表明,两个水厂混凝沉淀和过滤工艺对3类细菌及抗性基因都不能实现有效去除。中间臭氧氧化工艺对典型抗性细菌和抗性基因具有一定的去除效果。消毒单元基本可以实现抗性细菌的完全去除,抗性基因平均去除率也在0.80log以上。该研究有助于了解饮用水处理流程中不同处理工艺对抗性细菌和抗性基因的去除效能,为水厂的优化运行提供理论参考和依据。

佛山某水厂排泥水处理系统工况优化及安全回用

目前排泥水回用的报道大多停留在试验阶段,缺少对排泥水处理及回流实践经验的总结。文中总结分析了排泥水处理系统实际生产运行数据,提出离心机不同进泥浓度时较优的差数设置、进料量和加药浓度,并对比不同进泥浓度时的药耗情况。结果表明,当离心机进泥质量浓度大于15 g/L时,平均药耗小于4 kg/(t DS)。同时,当污泥浓度在一定范围内时,离心机进污泥浓度越高,泥饼含水率越低。此外,文中总述了生产废水的水质情况,明确了经过处理的生产废水按不超过6%的回流比回流时,废水回用率达95%以上,水厂自耗水率降低0.88%~2.24%,但生产废水水质风险仍需长期关注。最后,针对排泥水处理回用系统的设计和运行提出相关优化建议,为今后水厂水资源的可持续利用提供理论与技术借鉴。

气浮与多种常规工艺联用对低温低浊水的处理效果分析

针对低温低浊水给水厂运行带来的困难,采用气浮单元与水厂各常规工艺联用,以得到最佳联用方案。利用萧山南部某水厂冬季低温低浊水,在水厂配水井、反应池末端、沉淀池中段、沉淀池末段以及砂滤池后端串联中试气浮单元,比较分析水厂各常规工艺与气浮单元联用后对低温低浊原水的处理效果,讨论气浮工艺替代水厂常规工艺的可能性。结果表明:气浮直接处理预氧化后的原水,浑浊度平均去除率高达约76.9%;混凝气浮后,聚合氯化铝投加量为5~10 mg/L时,浑浊度平均去除率均在95.0%以上,对金属指标也能达到较好的处理效果,但对有机物指标去除效率较低。这说明气浮单元的微气泡工艺对于黏度大、颗粒物稳定的低温低浊原水或常规工艺过程水处理有独特的优势。水厂应根据原水特点,将气浮装置设置于不同位置,保证气浮工艺处理效果。

曝气吹脱及气洗炭池对水厂三氯甲烷的控制

预氧化是水厂水处理工艺中产生消毒副产物最多的阶段,其中消毒副产物以三氯甲烷为主,且难以被常规工艺及生物活性炭池等深度处理工艺去除。本研究通过在活性炭池前曝气和优化炭池反冲洗方式,对炭池出水三氯甲烷浓度进行控制。结果表明,气水比为10∶1的条件下曝气出水三氯甲烷质量浓度显著降低至10μg/L以下。同时,与水洗反洗相比,气洗+气水联合反洗方式可有效洗脱活性炭上吸附的三氯甲烷,减少三氯甲烷的解吸。曝气+炭池气水联合反冲洗既可同时控制三氯甲烷及其前体物浓度,还能抑制藻类滋生,具有较好的应用前景。

除硬度为目标的工业水厂工艺流程及药剂投加

江苏省南通市某纺织工业园区距离南通市区较远,园区用水由南通市长江水源水厂转供,输水距离长、费用高,需园区就地自建工业水厂。就地原水硬度高达340 mg/L,工业用水硬度要求控制到150 mg/L以下。该工程工业水厂采用机械混合折板絮凝平流沉淀池+V型滤池的常规处理工艺,同时投加石灰、碳酸钠、二氧化碳等药剂去除硬度;在原水条件下,通过小试试验及生产调试,当石灰投加量在180 mg/L、碳酸钠投加量在80 mg/L、聚合氯化铝投加量在40 mg/L、二氧化碳投加量在28~51 mg/L时,出水硬度可控制在120 mg/L左右。该工程的实施不仅大大节省优质长江水源资源,用水成本也从4.27元/m^(3)降低到2.23元/m^(3),经济社会效益明显。