净水厂残余铝的控制技术研究

为降低净水厂出水残余铝超标风险,以南水北调水源为研究对象,从控制天然有机物络合位的角度提出了降低残余铝的技术措施。研究发现,采用单一的聚合氯化铝药剂作为混凝剂,为控制沉淀出水残余铝浓度其投加量在春季不宜为40mg/L;较预氯化和预臭氧,采用氯化铁和聚合氯化铝双药投加技术效果最好,可降低有机物络合铝的反应位,并能同时降低沉后水浊度和溶解性有机碳含量。采用聚合氯化铝和氯化铁双药投加,氯化铁投加量宜为8~12mg/L。研究为南水北调中线工程沿线水厂铝超标问题提供了行之有效的解决方案。

残余铝在全流程净水工艺中的变化规律研究

为控制净水厂出水残余铝浓度,以南水北调水源为研究对象,从残余铝在净水工艺沿程变化的角度上,提出控制残余铝的有效措施。研究发现,沉淀池出水中溶解铝的含量对控制出水中残余铝含量有重要影响;高温高藻期,采用聚合氯化铝与氯化铁双药投加技术,能够有效降低沉淀池出水中溶解铝的含量,进一步降低后续滤池工艺对残余铝的去除负荷;低温低浊期出水残余铝含量较高温高藻期明显下降,但单药投加仍存在残余铝超标风险,双药投加对低温低浊期残余铝控制也表现出较好的效果,出水残余铝降低至28μg/L以下。研究为净水厂控制出水残余铝超标风险提供了有效参考。

南水北调受水区某水厂炭砂滤池运行特性及生物安全性研究

南水北调受水区某水厂采用活性炭和石英砂叠加结构的滤池,该炭砂滤池与传统生物活性炭池具有一定的差异性,对其运行特性及生物安全性做了解析。研究发现,高温高藻期采用臭氧和炭砂滤池组合工艺可减少滤池出水的致病菌和蓝藻,同时对有机物的去除也略有提高;滤池对氯化消毒副产物有一定的去除作用,但在夏季存在不稳定性,与活性炭中有机物的释放及炭料表面鞘氨醇单胞菌等菌属的季节性差异相关联;高温期滤池有军团菌和曲霉菌等致病菌泄露的风险,而冬季低温期生物安全性较高。因此,夏季对炭砂滤池的运行工况应进一步优化,冬季可适当延长反洗周期,以利于降解有机物的功能菌附着在炭料上。

供水管道管材的特性及应用综述

供水管网是城市重要基础设施,规模巨大,其材质、使用年限、施工等因素对自来水输配过程和最终用户端水质有直接影响,因此,合理选择供水输配管材对供水水质保障有实际意义。随着科技的发展,输水管材的种类逐渐增多。对于目前在用的金属、非金属和复合管材3类供水管材,对比了管材特性和适用条件,着重汇总分析了金属管材腐蚀及铁释放、非金属管材有机物和添加剂溶出等安全问题的研究结果,并关注了复合管材的发展和应用。通过对多种管道材料的比较,为供水输配管网管材选择和管网水质管理提供参考。

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。

混凝投药控制系统的发展现状与趋势

混凝作为给水处理的重要流程之一,混凝投药的精准控制至关重要,但混凝过程的复杂性增加了混凝剂量优化控制的难度。阐述了混凝投药控制系统从人工控制到智能控制的发展,并重点讨论了以前馈控制、反馈控制和多参数回归分析为代表的混凝投药自动控制,和以人工神经网络、模糊逻辑、自适应模糊神经网络为基础的混凝投药智能控制。

基于水厂大数据的混凝投药系统智能模型的构建

为实现混凝投药的精准控制,以大型水厂粗粒度数据和细粒度数据为基础,采用箱线图和滑动均值异常数据识别技术的预处理方法,对长短期记忆网络、支持向量机、随机森林、XGBoost等算法建立混凝投药模型的效果进行了评估。研究发现:基于A、B水厂的大数据,采用XGBoost算法建立的混凝投药模型效果均最优,对聚合氯化铝(PAC)和氯化铁(FeCl_(3))的建模效果评估MAPE分别为3.42和3.72;采用箱线图结合移动平滑的技术对异常值进行处理对建模效果大幅提升;将一种药剂的投加量作为另一种药剂预测的特征值输入的方法,对双药投加模型的预测效果提升有限;原水时均水量、浑浊度、温度、历史加药数据对混凝剂投加量的准确预测有重要影响。

水厂清水池菌群结构特征及安全调控策略

随着对龙头水水质的关注,水厂和管网协同控制以保障龙头水稳定达标成为研究的主要关注点。清水池作为自来水厂最末端的构筑物,其内在的微生物特征及对管网生物稳定性的影响值得探究。对以南水北调水源及多水源供水的水厂清水池进行了微生物群落结构的解析,并基于基因组学对清水池内条件致病菌和生物的主要代谢潜能进行了揭示。结果表明,清水池存在军团菌、分支杆菌和气单胞菌,同时存在影响供水管网稳定性的硝化细菌和硫酸盐还原菌。因此,为控制致病菌的生长和提升管网生物的稳定性,应提高清水池的清洗频次,加强对清水池的管控力度。

基于机器学习的混凝智能投药模型应用效果及路径探讨

为提高对混凝智能投药模型在给水厂精细化控制水平中的应用效果的认识,以1m^(3)/h设计水量的中试净水工艺系统为基础,对混凝投药智能模型应用的稳定性和应对水质变化的敏感性进行了评估,通过将智能投药和人工投药对比发现,采用智能投药模型应对水质变化的敏感度更强,工艺出水水质稳定。针对模型应用的瓶颈,提出了智能投药模型的科学应用路径,对供水企业的数字化转型具有借鉴意义。

超声预处理对控制南水藻类的可行性探究

针对夏季高藻时期的北方某市南水北调原水,研究了以超声波预处理工艺代替加氯预处理T艺的可行性。在小试试验的基础上进行了中试试验,对比了无预处理、加氯预处理与超声预处理3种工艺处理效果的差异。结果表明,超声预处理频率为40kHz.功率为0.12W/cm^(2)、处理时间为2min时,对浑浊度、藻类数量和溶解性有机物的处理效果与传统加氯预处理相近。另外,超声预处理可使消毒副产物前体物减少,使工艺出水的三氯甲烷生成量减少42.02%,而加氯预处理则会使三氯甲烷生成量增加12.54%,故超声预处理在降低消毒副产物方面存在优势。在实际应用上,以超声波作为预处理手段理论上存在可行性,但是在实际应用中需要解决设计安装.运行调试与成本方面的问题。

给水系统微生物检测方法的比较

随着饮用水水质标准的不断提升,给水系统微生物安全性和风险管控的要求日益提高,传统微生物检测方法已逐渐无法满足日常检测和水质应急突发事件处置的需求。文中系统介绍了基于培养的传统方法、基于生物化学和分子生物学的检测方法及原理,对比了3类微生物检测方法的优缺点,明确了目前各检测方法的应用场景。同时,根据给水系统从水源水、水处理工艺到供水管网不同的微生物检测目标,提出了各方法的适用性和方法组合的建议,并展望了未来将快速检测技术与自动化检测相结合的“智慧水务”发展方向。

大型水厂生物滤池的菌群特征和代谢功能研究

活性炭(或炭砂)生物滤池是饮用水处理中的重要工艺单元,为了进一步优化生物滤池的运行效能,以南水北调水为水源的两个大型水厂的生物滤池为研究对象,利用宏基因组学和16S r RNA高通量测序技术分析了生物滤池的菌群特征和代谢功能。结果表明,生物滤池中的优势菌属主要为鞘氨醇单胞菌、鞘脂单胞菌、生丝微菌、norank_f_DSSF69、Phreatobacter等。通过宏基因组分析发现,各活性炭生物膜样品的基因组均有较完整的降解芳香类化合物的路径,与宏观上生物滤池对芳香类蛋白质的去除作用相对应。通过重构活性炭样品的基因组获得优势菌属,发现重构出的多个属于鞘氨醇单胞菌科的基因组均具有以间位裂解方式降解邻苯二酚的潜能。

城市供水管网中铝形态特征分析

城市供水管网的水力及水质变化均会对管网水中铝的形态产生一定的影响,为了明确管网中铝的形态特征及变化规律,采用挖取的实际管段设置了不同的管段通水环境,考察管段进水和管段浸泡后出水中溶解铝、颗粒铝、总铝浓度的变化情况。结果显示,管网内水力条件较好时析出颗粒铝的概率较小;pH值升高会促进颗粒铝的溶解;新生成的颗粒铝易于被水流带出;水流停滞、pH值降低是促进颗粒铝发生析出和沉积的重要因素;非均相体系中的颗粒铝被水流带出,是导致少数龙头水总铝过高的原因。

炭-砂与砂-炭滤池对低温低浊水净化效能的比较

从全流程角度出发,以北方常规净水工艺为例,通过中试探究了炭-砂与砂-炭滤池对冬季低温低浊水的净化效能,考察不同组合顺序下最终出水消毒副产物的生成情况。结果表明,相比于常规砂滤-活性炭滤池(炭池后置)工艺,活性炭滤池-砂滤池(炭池前置)工艺出水浊度降低,大粒径颗粒物减少了13.07%;炭池前置工艺对UV_(254)和TOC的去除率分别提高了3.5%和2.7%;同时,炭池前置工艺消毒副产物的生成量低于炭池后置工艺。炭池前置工艺可强化滤池对低温低浊水中污染物的去除效能,可以作为提升北方地区水厂水质的一种手段。

铁-铝盐混凝剂混合投加工艺控制溶解性残余铝的机理

铁-铝盐混凝剂混合投加是一种常用给水处理工艺。但由于缺乏有效表征手段,对上述工艺的内在机制认识不清。采用紫外-可见光谱法与非理想竞争吸附模型(NICA)相结合的方法,定量表征铁-铝盐凝剂混合投加时水体中溶解性有机物(DOM)特性。结果表明,铁盐(FeCl3)投加能在保证水处理效能的情况下,显著提高酚基类官能团的去除效率,并且通过竞争络合位点抑制络合态有机铝的生成量,使溶解性残余铝浓度显著降低。以上研究结果对优化混凝工艺控制具有指导意义。

炭龄对活性炭工艺去除南水北调水中有机物的影响

基于北方某水厂中试基地,采用新炭、2.5~3.5年炭、4.5~5.5年炭等不同炭龄的活性炭滤柱,进行为期1年的连续运行,对比研究炭龄对南水北调水源水中有机物去除效果的影响。结果表明,长期运行稳定的活性炭滤柱,主要通过生物作用去除水中的有机物;2.5~3.5年和4.5~5.5年炭龄滤柱对有机物的去除效果差异较小,但二者对三氯甲烷的去除效果优于生物膜不稳定的新炭滤柱;通过高通量测序解析发现,鞘氨醇单胞菌、DSSF69等是优势功能菌,炭龄长的生物多样性更丰富,生物膜系统更稳定。此外,活性炭滤柱对有机物的去除效果与进水有机物的污染程度相关,当进水溶解性有机物浓度较低时,活性炭滤柱会出现吸附物质逆扩散的现象,所以当水质较好时,活性炭滤池的有机物去除效果会减弱。

城市管网终端给水点总铝浓度差异分析

对A市给水系统中总铝及各形态铝的浓度进行样本量达5000余个的大规模统计分析,结果表明,管网终端给水点的总铝浓度具有随时间和空间改变而出现差异的特征,同一时刻不同终端给水点总铝浓度存在差异,同一终端给水点的不同时刻总铝浓度也会出现明显差异;铝的形态分布特征为:水样中的总铝浓度越高,其中的颗粒态铝浓度也越高。对管网终端给水点总铝浓度差异机制分析发现,从给水管网前端到终端的整个供水输配过程中,铝形态的改变是引起终端给水点中总铝浓度差异的根本原因;铝的非均相体系平衡原理是解释这种差异的重要理论。

紫外、磁化和超声对超滤膜表面微生物污染的影响

探讨了紫外、磁化和超声3种技术措施对超滤膜污染的影响,并对3个样品及对照样品(仅超滤)的膜表面微生物16S rRNA基因进行高通量测序,分析其微生物群落结构的组成、丰度及多样性,通过PCR图和热图对比3种技术对膜表面微生物的影响。结果表明,紫外——超滤的膜表面微生物群落总数和种类与其他样品相比有明显差异,其群落总数仅是对照样品的30%,群落种类个数也明显减少;4个样品的微生物在门水平上主要以Proteobacteria、Planctomycetes、Bacteroidetes和 Acidobacteria 为优势类群,在属水平上则主要以 SMIA02、Planctomyces、Pirellula 和Amphiplicatus为优势菌属。样品之间存在着共同的微生物类群,但也存在不同的微生物类群,其中紫外——超滤膜表面的生丝微菌(Hyphomicrobium)也是其优势菌属;从运行效果上看,紫外因其减少了超滤膜的微生物污染可有效降低TMP。