当代中国和欧美城市给水处理技术的比较

[12-11 17:00:56]   来源:http://www.tmgc8.com  市政工程   阅读:3923

一、概况

  根据世界银行的安排,笔者近年先后两次分别对意大利佛罗伦萨ANCONEIIA水厂,法国巴黎ORLY水厂,MOUT水厂,德国科隆WAHNBACH水厂,斯图加特来格朗(LANGNAC)水厂,荷兰阿姆斯特丹水厂,英国苏格兰阿姆莱(AMLAOVD)水厂,香港北港水厂和美国洛杉矶引水道水厂,纽约United Water Haworth水厂等26座水厂进行了考察,并在美国的有在设计部门和管理部门进行了为期四周的调研,兹将了解到的有关中、美、欧洲的城市给水处理技术总结如文。

二、水源

  良好的水源是生产优质饮用水的前提。在美国、欧洲,对水源的选择和保护都非常重视,简直是不惜代价。在所考察的水厂中,只要有条件,尽可能取水库水。欧洲的水源较多取自河水,如佛罗伦萨ANCONEIIA水厂取水于ARNO河,该河属意大利第三大河,巴黎的ORLY、MOUT水厂取水于塞纳河,斯图加特的LANGNAC水厂取水于多瑙河,阿姆斯特丹水厂部分取水于REIHE河,部分取自水库;美国的水厂则较多取水于水库。印象最深的是美国洛杉矶引水道水厂和德国科隆WAHNBACH水厂和阿姆斯特丹水厂,为了保证水质优良,前者85%的水源来自544公里外的内华达西部山区和卡罗拉多的雪山融化水;后者则是将原水进行初步处理(脱氮、降浊度)后再存入水库进行自然净化和沉淀100天以上,让氨、有机物、细菌自然分解后再作为水源。不管是河水还是水库水,水质都比较好,达到各国相应的地面水标准。

  水源保护是一项长期艰苦的工作,欧美各国对水源的保护都比较完善,特别是美国,尽管国家和州政府对此并无明确的规定,但每个地区的供水部门都将这项工作当成重要工作来做,制订了相应的措施,对污染进行调查和处理,对供水明渠都用钢丝网隔离并安装警报器,防止人为的污染,并尽力避免自然环境的影响,水库都建在远离人烟的山里,周围禁止人畜活动,植被保护得很好。

三、常规工艺流程和参数
表(1)欧洲各水厂及美国部分较典型水厂的工艺流程。

厂 名
 供水能力
 主体工艺流程
 
(意)佛罗伦萨ANCONEIIA水厂
 21.6万吨/天(二期,1975年建成)
      加药↓
原水→一级泵站→混合→脉冲澄清池    O3↓ ClO2↓H2O2↓
→V型滤池→接触池---→清水池→二级泵房
 
(法)巴黎ORLY水厂
 30万吨/天(1969年建成,80年代再改造)
 原水→格栅(2道)→撇油器→预沉池          ↓加药
→一级泵站→配水井→混合→脉冲澄清池→ ↓O3          ClO2↓↓H2O2
V型滤池→O3接触池→活性炭过滤--→清水池→二级泵房
 
(法)巴黎MOUT水厂
 5万吨/日(二期1995年建成)
   ↓O3   ↓加药
原水→O3接触池→混合→高密度澄清池→     ↓O3    ↓H2O2
生物滤池→O3接触池→活性炭过滤→清水池
 
(德)科隆WAHNBACH水(预处理)厂
 43万吨/日(1977)年建成
   ↓加药     ↓助凝剂

原水→一级泵站→混合→慢速机械反应池→三层滤料滤池→放回水库
 
(荷)阿姆斯特丹水厂
 9.2万吨/日(80年代建成)
   ↓FeCl3        ↓HCl
原水→初步絮凝沉淀池→水库→气水反冲洗滤池   ↓O3   ↓NaOH   ↓HCl
→缓冲水库→O3接触池→软化装置→活性炭过滤 NaOH↓↓O2
------→慢滤池→清水池→二级泵房
 
(英)阿姆莱水厂
 2万吨/日(1994年建成)
   ↓加药
原水→混合→配水井→机械反应池
↓加药   ↓加氯
→气浮沉淀池→除锰滤池→清水池
 
(美)旧金山附近SUNOL河谷水厂
 60万吨/日(1963年建成30万吨/日),后扩建至今规模
 粉状活性炭↓ 氯↓ Al盐↓ 助凝剂↓
水库水----------------→混合→机械反应池→
粉末活性炭↓
平流沉淀池→表面辅冲双层滤料滤池
  氨↓ ↓苛性苏打
-----------→清水池
 
(美)洛杉矶附近长滩水厂
 24万吨/日(1997年投产)www.tmgc8.com
   FeCl3↓助凝剂↓↓ACH
高色度地下水------→混合→机械反应池     ↓Cl2
→平流沉淀池→氯接触池→气水反冲洗  Cl2↓  F↓↓NaOH↓Cl2↓↓氨
滤池→清水池-----------→加压泵站
 
(美)洛杉矶引水道水厂
 227万吨/日(1987年投产)
       ↓O3  Fecl3↓↓助凝剂
水库水→滤网→O3 接触池----→混合              ↓Cl2
→机械反应池→无烟煤滤池→清水池
 
(美)纽约附近Hawhrth水厂
 83万吨/日(1989年改建)
 水库水→格网→格栅→一级泵站
Al盐↓助凝剂↓↓O3
---------→O3 接触池→絮凝池
Cl2↓
--→滞留池-→双层滤料滤池
Cl2↓ 氨↓ ↓苛性Soda
-------------→清水池→二级泵房
 
(美)旧金山附近 Fairfield和Vacawille市北海湾地区水厂
 15万吨/日(90年代初建成)
  O3↓↓H2O2 氯↓硫酸铝↓↓助凝剂
湖水--→O3接触池--------→混合→机械反应池→平流沉淀池→气水反冲洗活性炭滤池
H2O2↓↓O3   ↓F ↓ClO3 ↓氨
-----→O3接触池--------→
       ↓氨
氯接触池 ----→清水池→二级泵房
 
(德)斯图加特来格朗水厂
 20万吨/日(1993年建成)
      ↓加药 ↓加药
原水→格栅→混合--→快速机械反应池        ↓加药   ↓O3
高密度沉淀池→生化处理池→O3接触池
↓加药           ↓ClO2
→双层滤料滤池→活性炭过滤→清水池
 
  根据了解观察,从总体上说,欧洲给水工艺和技术要略优于美国,美国相当部分水厂的工艺和技术和我国先进水厂差别不大,笔者认为原因主要在于美国原水质量普遍要比欧洲好,故造成二者在工艺上的差别。 (一)混合、反应、沉淀   从所考察的水厂来看,国外水厂的混合系统与我国基本相似,可归结为水力混合、桨板式机械混合、水泵混合和管式混合器等形式。   反应沉淀池,欧洲已基本淘汰平流沉淀池,常规采用的是脉冲澄清池、悬浮澄清池、高密度澄清池,幅流式澄清池,机械搅拌澄清池;美国则基本上用机械反应池和平流沉淀池,当原水水质优良时,则仅设反应池和滤池。表(2)是部分欧美有关池型的技术参数。 表2 厂 名
 池 型
 技术参数
 
(意)佛罗伦萨ANCONIIA水厂
 脉冲澄清池
 沉淀时间:T=2小时;充放比:3~4:1;清水区上升流速:1mm/s
 
(法)巴黎MOUT水厂
 (斜板)高密度沉淀池
 沉淀时间:T=7分钟;上升流速:5~22m/h;池深6.5米;沉淀区面积118m2;进水浊度20-200NTU;出水浊度0.2-1NTU
 
(德)斯图加特来格朗水厂
 (斜板)高密度沉淀池
 沉淀时间≥10分钟,池深7米,沉淀区面积170m2,上升流速20~30 m/h,回流污泥量90~95%,泵回流,出水浊度<1NTU
 
(英)阿姆莱水厂
 气浮沉淀池
 沉淀时间20~30分钟,进水色度120~160度,出水色度2.5~3度,进水Mn35~70ppb,出水Mn<20ppb
 
(美)长滩水厂
 机械反应平流沉淀池
 反应时间45分钟,沉淀时间120分钟,沉淀池长×宽×深=61.3×14.6×4.5米
 
(美)Sunal河谷水厂
 机械反应平流沉淀池
 反应时间28分钟,沉淀时间120分钟,沉淀池长×宽×深=104×18.3×3.4米
 
(美)Henry水厂
 机械反应平流沉淀池
 反应时间20分钟,沉淀时间107分钟,沉淀池长×宽×深=111.3×32×4.3米
 
(法)巴黎ORLY水厂
 脉冲澄清池
 沉淀时间:T=1.5小时清水区上升流速:1mm/s
 
美国推荐设计参数
 常规工艺:混合反应时间20-40分钟,Gt值=4×104~5×104,速度梯度50/秒~10/秒;直接过滤工艺:混合反应时间15~30分钟,Gt=4×104~6×104,速度梯度65/秒~15/秒.
平流沉淀池:表面负荷1.5-3.0小时;池宽/池长>1/5;水深3-5米;出水堰负荷<3.72米·秒;表面负荷0.83-2.5米/时.www.tmgc8.com
辐射上向流式澄清池:表面负荷1.3-1.9米/时,水深3-5米;沉淀时间1-3小时;出水堰负荷7m3/m.h。
反应澄清池:絮凝时间20分钟: 沉淀时间1-2小时;表面负荷2-3m/h;上升流速<50mm/分。
悬浮澄清池:絮凝时间20分钟:沉淀时间1-2小时;表面负荷2-3m/h;上升流速<10 mm/分;出水堰负荷7.5-15 m3/m.h。活性污泥循环率Q泥/Q进水=3-5.
 
高密度澄清池(沉淀池)与斜管(斜板)沉淀池的构造基本一致,其最大区别在于将活性污泥进行回流,以增强絮凝体的活性和沉淀效果,其主要优点在于: 1. 处理效率高,池体面积仅脉冲澄清池的1/4; 2. 污泥回流、絮凝效果增强,可节省聚凝剂30%左右 3. 剩余污泥浓度高(可达20-30g/l)脱水容易 4. 出水水质好 5. 适应处理高浊度且浊度变化较大的原水。   与我国相比,美国的平流沉淀池短而宽,对出水设计要求不高,采用指形槽、溢流堰、淹没孔口等形式,排(刮)泥设备好,基本上都用不锈钢链条式刮泥机,先把污泥刮到池中的污泥槽内适当浓缩再用螺旋泵抽出,这样污泥的含水率低,水量损失少,仅占水厂产水量的1%左右。   根据所了解情况,笔者认为: 欧洲不用平流沉淀池,而多用澄清池,多半与原水有关,使用后者,可以利用池中活性污泥的吸附作用,最大限度地去除污染物质。其次可能出于对用地和基建费用的考虑,而在美国,由于原水水质良好,浊度较低,用澄清池形成泥渣层较困难,将影响絮凝和分离效果,为确保水质选择了平流沉淀池,我国主要从水质和管理上考虑选择平流沉淀池。 我国目前采用的折板反应与机械搅拌方式比较因其造价低,维修简单,运行费用低,效果好等特点具有很大的发展优势。其缺点是难以调节水力条件。 美国的排泥设备先进,对节水和污泥处理大有好处,值得借鉴。 适当延长么应时间,对提高水质具有一定的好处。 离密度澄清(沉淀)池以其处理效率高,出水水质好,特别适用于用地紧张的水厂或老水厂的改造。 (二)滤池   根据了解,欧洲现阶段滤池以气水反冲滤池为主。滤料多为2-3层,美国多为表面辅助冲洗多层滤池。滤料仍以石英砂、无烟煤为主。 表(3)是部分所见水厂的滤池型式和主要参数: 厂 名

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