净水技术|刘宏远教授：现代化水厂建设与优化运行思考—以贯泾港水厂为例
《净水技术》
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小编导读
面对水源水污染问题依然严峻，水质标准不断提高的现状，建立新型现代化水厂的工作已经实践多年。浙江省专门发布了《浙江省现代化水厂实施细则》，目前已通过评估认定的现代化水厂有19座。刘宏远教授针对氨氮、有机物等特征污染物，结合国家重大水专项课题，探讨了具有污染物多级屏障的适用性工艺，并对复杂工艺流程的运行优化进行了研究。
一
现代化水厂的内涵
辞海里这样解释现代化：以当代发达社会作为参考系的先进科学技术水平，先进生产力水平以及消费水平。当我们技术水平和生产力水平发展的时候，现代化定义也在不断变化，现代化生产的定义不是一成不变的指标，现代化水厂的标准也是如此，每5年修订一次。以现代化水厂建设来说，个人认为要做两方面事情：一是要用先进生产力水平应对水质标准，二是应反馈科学的技术和经验，完善行业体系。
智慧水务以及各项新技术的使用带动了饮用水行业快速发展，但供水系统三个基本要素仍然必不可少：一是水质要达到国际先进水平，这个先进水平包括口感度，不同人有不同的认识；二要有足够的水压；同时，城市居民都能喝到安全可靠的自来水。水质、水压、水量这三方面，要求水压足、水量够、水质好。尽管科学技术和技术化在发展，但三个方面的内容是不变的。
浊度为什么要定这么严格（目标水质浊度要求不高于0.1NTU）？浊度指标不仅仅体现水的浑浊程度，更是微生物指标，因此希望能在这方面有所提升。
二
贯泾港水厂15万t/d工艺优化
近几年，浙江大学、浙江工业大学和嘉源给排水有限公司在联合开展研究，探讨基于龙头水稳定达标的水厂工艺运行与优化集成技术。遇到两大类问题：一是有机物浓度（CODMn）在3~5 mg/L，另一个是氨氮（峰值由4 mg/L减至1.5 mg/L）。因此为达到目标水质，在处理手段上采用的是工程技术手段而不是实验室手段，对有机物去除采用的是强化混凝和臭氧活性炭技术，去除氨氮采用的是生物技术。但是这两个技术都容易受温度影响，江浙地区夏天水温能接近35℃，冬天水温在4~5℃，使生物技术受到非常大的影响，这是整个项目遇到的一大问题。
整个工艺情况是一个15万t/d的水厂工艺，预臭氧及后面液氯消毒的目标是去除有机物和氨氮。通常情况下，会将预臭氧和液氯消毒放在前处理阶段，但实际上，因为原水浊度相对较高，积泥较为严重、填料堵塞、冬季低温期使生物除氨氮作用明显下降。因此先除浊后除氨氮，前端混凝沉淀，而后再用生物除氨氮。
除此以外，这个15万t/d的工艺是采用的双水源，因此流程较长，工艺优化问题特别复杂。从系统优化来说一般是两种方法，即拉格朗日优化方法和单体优化服从于系统优化。
温度对氨氮去除的影响较大，如何维持不同温度的菌种是个问题，因此采用了——双水源水温水质联动预警水源主动切换技术，生物接触区适时驯化技术。
在有机物方面，做了几个工程技术可行性研究，包括：预臭氧和臭氧活性炭的侧重点、粉炭+臭氧活性炭、双级臭氧活性炭。值得注意的是，对于工程上来说，要特别注意臭氧活性炭的使用年限问题。
系统优化运行结果：浊度小于0.1 NTU；2 μm以上颗粒数稳定小于50个/mL；微絮凝5 mg/L在线余铝（相当于加微絮凝不但没有影响，反而有利于处理）；建议生物滤池尽可能低（6 m/h）；关键环节的技术控制—在线有效氯浓度仪（精确投加）。
题外话，整个水厂是30万t/d，所有的技术人员加管理人员共35人，怎么能实现预见到出问题后，可立刻实现技术外包和维护外包？这个很关键。
三
技术改进
关于技改，嘉源给排水公司和刘教授课题组做了中置式高密度沉淀池技术改造，将污泥内循环变成外循环，可实现产水量提升25%，以及平流沉淀池技术改造并进行相关技术的示范研究。实际上，实现中试与工程互联互通，能够解决工程需要的问题直接进入到中试。
结论
浙江省从2002年开始探索现代化水厂的建设，关于高品质饮用水的探索，从概念来说非常广泛，包括口感、灵敏物、健康和安全等方面，大规模的市政供水，安全应当是重点关注的，包括现代化水厂的建设，首先最重要的也是供水安全，在此基础上再谈可直饮和口感。
作者简介
刘宏远，教授、博导，长期从事微污染饮用水处理技术和水处理工程技术研究。主持了基于龙头水稳定达标的水厂工艺运行与优化集成技术以及多载体生物处理技术、海岛家用雨水净化技术等多项国家和省部级课题。在Water Research等国内外刊物上发表工程性研究论文30余篇。
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