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強化常規處理技術在供水水質保障中智慧決策模塊的應用
2020-12-11      公司綜合辦公室


強化常規處理技術在供水水質保障中智慧決策模塊的應用

 蔣旗軍 水務加服務號 2020年9月23日

現有的供水企業,生產系統智能化控制系統一般是以自動化設備、儀表為基礎,以智能化前后終端和模塊為輔,以設備自動化控制和生產工藝流程監測為中心,建立智能化、信息化、管制一體化的統一數字化產品平臺,將傳統的自動化控制系統與智慧決策系統對接起來,通過數據信息共享、交換,實現生產過程與管理過程的協同對接。

供水企業在做智慧化轉型時,需在水處理技術邏輯的基礎上設計和優化智慧決策模塊。智慧決策包括復雜的感應器硬件基礎、電氣及自動化系統邏輯,在全流程水質保障體系建立時,應充分了解水處理工藝技術邏輯,設置硬件感知的位置、報警限值和硬件響應參數。

首先,應做好感知層的數據收集和異常原因分析。特別是對硬件類故障應盡做好報警,提高糾偏響應效率。

然后,依據水處理工藝技術邏輯中的技術要點設置感應器安裝位置,同時設置關鍵指標正常范圍。依據工藝技術邏輯中的藥劑投加建議量,結合日常運營數據分布情況,設置藥劑投加泵的運行參數。

以下對水處理技術中強化常規工藝技術邏輯和要點進行詳細說明,能夠給供水企業的智慧化轉型提供水處理工藝技術邏輯方面的支持。


圖片

水處理技術方面,常規處理工藝是當前深圳市乃至全國應用最為廣泛的水處理工藝形式,如何對常規處理工藝進行優化和強化,最大限度發揮常規處理工藝的作用,對解決各類水質問題具有重要意義。

在不增加新的單元工藝和構筑物的前提下,通過對預處理、混凝、沉淀、過濾、消毒等工藝單元的強化及優化,最大程度地增強常規處理工藝的處理效果,或使其具有某種新的處理功效,以達到提高出水水質、降低后續深度處理負荷等的目的。

強化常規處理技術主要包括原水預處理技術,強化混凝,強化過濾和強化消毒。

原水預處理是指原水進入常規處理工藝之前,通過一定的化學、物理和生物處理方法,去除常規處理工藝所難以去除的污染物,或者通過改變污染物的性質,使其能夠在后續處理工藝得到有效去除。

強化混凝指通過改變混凝劑種類或投加量、增加助凝劑、調整pH值、改良投藥條件和水力條件等工藝措施或措施組合,改善混凝條件、提高混凝效果的技術措施。

強化過濾是通過改善待濾水的性質,優選濾料,改變過濾方式等措施,加強濾池對污染物的去除效果,提高濾后水水質。

強化消毒是通過采用聯合消毒、多點投加等技術措施,提高消毒效果,并控制消毒副產物的形成。

其中的技術要點如下:

一、原水預處理


原水受藍綠藻污染較嚴重的供水廠,應在取水口增設永久性氯(二氧化氯、次氯酸鈉)或高錳酸鉀投加設施以滅活和去除藻類。存在藻毒素超標問題的供水廠,建議采用高錳酸鉀預氧化。經常性出現原水嗅味等感官問題的供水廠,應增設粉末活性炭投加設施。

除藻工藝的選擇必須兼顧藻體、藻毒素、異嗅味物質的綜合控制。投加氧化劑除藻時,要加強對嗅味物質、藻毒素、消毒副產物等指標的檢測,采取有效措施,防止因投加氧化劑導致藻體內藻毒素和嗅味物質大量釋放以及消毒副產物超出飲用水標準的情況發生。

投加氯類預氧化劑處理藻類問題時,可在強化混凝階段選擇低投加量的預氧化劑以盡量去除藻體,在后續工藝中再選用相對高投加量氧化劑去除溶解性藻毒素。

藻類問題的預處理中,藥劑的投加量以現場試驗為準,參考投加量為:氯0.5~2.0mg/L,二氧化氯0.5~1.0mg/L,高錳酸鉀0.3~1.0mg/L,粉末活性炭5~40mg/L。投加順序及間隔根據試驗確定。不同藥劑的投加點應盡量分開,以減少藥劑間的相互影響。

取水口不具備藥劑投加條件的,可在供水廠進水口投加。取水口不具備同時投加兩種藥劑條件的,可選擇在取水口投加高錳酸鉀,供水廠進水口投加氯(二氧化氯、次氯酸鈉)。

原水經常發生微量有機物污染或嗅味問題的供水廠,宜設固定式粉末活性炭或預氧化劑投加設施。粉末活性炭參考投加量為5~40mg/L

原水存在甲殼類、貝類等有害生物污染的供水廠,應在取水口增設氯(二氧化氯、次氯酸鈉)投加設施。滅活貝類幼體的參考加氯量為0.4~1.0mg/L,滅活甲殼類浮游動物的參考加氯量為0.5~2.5mg/L。應根據生物污染程度及取水口到供水廠的距離確定適宜的投加量。

采用氯和次氯酸鈉預氧化時,須加強對氯消毒副產物的監測;采用二氧化氯預氧化時,須加強對氯酸鹽和亞氯酸鹽副產物的監測;采用高錳酸鉀預氧化時,須加強對色度和錳離子濃度的監測。

二、強化混凝


為提高藻類、有機物等污染物的去除效果,可以采用增加混凝劑的投加量、改變混凝劑種類或投加助凝劑等方式進行強化。

pH值直接影響混凝過程中有機物的去除效率,最適合有機物去除的pH值在5.5左右。但在實際操作中,必須同時考慮混凝劑的類型、投加量、pH值等多個因素。

采用堿性化學沉淀法去除重金屬時,應考慮出水鋁超標的問題,必要時可將鋁鹽混凝劑更換為鐵鹽或其它類型的混凝劑。

通過增加混凝劑投量強化混凝時,應避免出現混凝劑投加過量造成“膠體”再穩的現象。

當出水的鋁含量超標時,應合理確定混凝劑投加量,并分析相應的原因,若投加量過大,可以考慮投加有機高分子助凝劑,減少混凝劑的投加量;若pH值過高,應控制混凝過程的pH值,以降低出水的鋁含量。

聚丙烯酰胺的投加量應根據不同的水源水質和凈水工藝特點,通過實驗確定。對于深圳水庫的原水,聚丙烯酰胺投加量一般在0.02~0.1mg/L之間。在絮凝池中前部投加可獲得較佳的助凝效果。

使用聚丙烯酰胺助凝劑時,應考慮丙烯酰胺單體帶來的水質安全問題,其單體含量應小于0.05%。應慎重采用陽離子型聚丙烯酰胺。

三、強化過濾


供水廠采取的強化過濾工藝措施主要包括:控制濾速、采用新型濾料、多層濾料代替單層濾料、優化反沖洗程序和反沖洗參數以及投加助濾劑等。

當濾池單水沖洗效果不佳時,具備條件的供水廠可考慮增加氣水聯沖方式。

為了降低濾后水濁度,可以考慮提高L/d(濾層厚度/有效粒徑)的值。L/d值可通過提高濾層厚度或降低有效粒徑實現。

當濾池過濾效果不佳時,可以通過二次微絮凝強化過濾。在過濾前二次投加絮凝劑或助凝劑,使水體中殘存的懸浮顆粒、藻類等雜質脫穩,改變其親水性質,使其易于與濾料表面接觸,從而提高濾池對粒顆物的去除效果。

二次微絮凝強化過濾時聚合氯化鋁的投加量建議在0.1~0.2mg/L,微絮凝反應停留時間2~4min,可采用水力混合或機械混合。

為解決原水有機物、氨氮、亞硝酸鹽等污染物偏高以及色嗅味異常等問題,可將普通石英砂或無煙煤濾料改為活性炭與石英砂雙層濾料。通過對工藝運行條件的調整與優化,使濾池既保持原有的除濁性能,又具備較強的生物凈化效果。石英砂層的厚度不宜小于300mm

四、強化消毒


當出水微生物風險高時,供水廠應通過優選消毒劑種類和投加方式等措施強化消毒效果,提高出水的生物安全性。


消毒劑的投加量應優先滿足微生物指標和余消毒劑含量達標,然后再考慮其它水質問題。


出廠水遠距離輸送,或在管線中停留時間長的供水廠,如果管網末梢水中余消毒劑量或微生物指標不能達到水質標準要求,應考慮在出廠前或加壓泵站補加消毒劑。


對于原水中天然有機物含量高的供水廠,在采用氯消毒時,應合理設置投加點和分配投加量,采用投加點后移和多點投加的措施保證消毒副產物符合水質標準要求。必要時采用氯胺消毒。


采用二氧化氯作為消毒劑的供水廠,應重點關注亞氯酸鹽和氯酸鹽等副產物超標問題。如出現副產物超標,應優先考慮降低消毒劑投加量。降低消毒劑投加量不能滿足消毒要求時,應采用二氧化氯與其他消毒方式聯用,以及改變消毒劑種類等措施。


必須采取折點加氯工藝去除氨氮時,應加強對鹵代烴、鹵乙酸和鹵乙醛等消毒副產物的監測,通過調整投加量和投加點盡量減少消毒副產物的形成。



特邀專家—蔣旗軍


◆哈爾濱工業大學環境科學與工程專業碩士

◆國家十二五水專項消毒與嗅味課題主要參與人

◆第十二屆深港珠澳供水界學術交流會嘉賓

◆第十二屆兩岸水質安全研討會嘉賓



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