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第二节 净水技术

2002/12/31 14:00:40

一、混凝沉淀

1.混凝沉淀工艺

清光绪九年(1883年)杨树浦水厂应用间歇式自然沉淀池,既蓄水,又预沉,称蓄水沉淀池。董家渡水厂,内地水厂也采用这种工艺。民国9年(1920年)董家渡水厂改用粗滤池预滤。后在预沉池中投加硫酸铝,又称矾池。民国12年杨树浦水厂将一座慢滤池改为连续沉淀池投加混凝剂进行试验,民国14年后,各水厂净水设备改造或新建都用平流式混凝沉淀池。

2.混凝沉淀池混和絮凝

解放后供水量迅速增长,对混凝沉淀的薄弱关节进行技术改造。将投药点移到进水泵前,利用叶轮快速转动使混凝剂和进水快速、充分地混和,以提高絮凝效果。也有用加装管道静态混和器达到同样要求。接着采用新工艺改造沉淀池的絮凝室(池),然后,用机械排泥或水力排泥改造原有人工停役排泥。提高净水能力2~3倍,也提高沉淀池出口水质。

3.沉淀新工艺

该新工艺有机械加速澄清池、脉冲澄清池、斜板斜管沉淀池等。1967年浦东水厂新建的八号桥车间建造机械加速澄清池3座,每座制水能力为200立方米/时,1977年吴淞水厂扩建时也采用此工艺。1972年南市水厂首先使用脉冲澄清池,制水能力为7.2万立方米/日,并以钟罩虹吸式发生器的科研成果配套。1973年浦东水厂选择一组平流式沉淀池首先改建为斜管沉淀池取得成功,提高制水能力2~3倍,1977年将另两组沉淀池改建成斜管沉淀池。1974年南市水厂结合北部扩建将三号平流式沉淀池改建为斜板沉淀池增加制水能力1.7倍,1965年南市水厂三号池反应室改建时采用回流式隔板絮凝室。

二、过滤

1.过滤工艺

各水厂初建时都采用慢滤池工艺。民国11年,内地水厂从美国引进快滤池1座进行试验,效果很好,民国12年又购进6座。杨树浦水厂也从美国引进4座快滤池进行试验,单位面积出水能力比慢滤池增加30~40倍,可以解决慢滤池占地面积大、滤速低和定期人力扦砂劳动强度高的缺点,至民国24年杨树浦水厂先后建成快滤池26座。董家渡水厂、闸北水厂新厂也先后改建、新建快滤池、停用慢滤池。解放时各水厂都采用普通快滤池,杨树浦水厂仍有部分慢滤池在使用,1972年后才逐步加以改造或废弃。

2.改造普通快滤池

解放后,对普通快滤池进行技术改造。各水厂快滤池滤速原来一般控制在5~7米/时,1958年闸北水厂在滤池技术改造的基础上首先试验提高过滤滤速,在确保水质的前提下一般可达15~18米/时。随着对过滤机理和变速过滤规律的认识以及试验结果的证实,确定普通快滤池可以在滤速平均15米/时运行,提高滤池的制水能力3倍。为提高滤速采取的技术措施有:放大快滤池进出水管;拆除滤速控制器,等速运行改为变速运行;降低快滤池进水浑浊度;调整运行周期,延长冲洗时间,改善冲洗条件;装置表面冲洗设备和采用原水加氯改善过滤条件等。

3.过滤新工艺设备

过滤新工艺设备包括无阀滤池、低程滤池、双阀滤池、双层滤料滤池、虹吸式移动罩滤池、压力滤池、V型滤池等。南市水厂结合科研将报废的6号慢滤池改建为制水能力7.2万立方米/日的大型重力式无阀滤池,不设阀门,大大降低了投资。1972年,杨树浦水厂将原有29号慢滤池改建成制水能力7.23万立方米/日的低程滤池,在结构上与普通滤池略有不同,1979年,吴淞水厂扩建时采用真空系统控制的虹吸进水管和虹吸排水管代替进、出水阀门,此种双阀滤池既节约投资费用又减少经常性养护维修。1974年,浦东水厂将4组快池滤料改为用白煤和黄砂双层滤料,滤速可达18米/时,后又将其他快池也改为双层滤池。1980年,长桥水厂新建60万立方米/日净水设备时采用虹吸式移动罩滤池。具有不设阀门,不需冲洗水塔,土建结构简单,占地少,施工方便,工程造价低,运行效果良好等优点,1983年,南市水厂一沉淀池改建和1984年浦东水厂杨思分厂新建时推广应用。压力滤池的滤料结构基本与普通快滤池相同,安装在压力容器里。投加药剂后就在压力滤池内完成混凝、过滤和消毒等工序并利用余压向外供水。上海郊县有些水厂创办时期曾采用压力滤池供水。1960年也曾把压力滤池及其辅助设备安装在船上。接通岸上水管就可供水,成为水上简易活动水厂,这种活动水厂曾在嘉定县安亭顾浦河畔使用过。1993年,新建的凌桥水厂引进法国的V型滤池。V型滤池是一种均质滤料,气水反冲,小阻力长柄滤头,自动控制等新工艺结合的新颖滤池,过滤效果好。在新建和旧快滤池改造时采用。

[泰和水厂V型均质滤池的池体及沙层结构]

[长桥水厂虹吸式钟罩滤池行车在运行中]

三、加氯

民国8年起原水污染逐步加重,遂试验加氯。民国9年8月开始正式加氯。随着原水污染程度加重和净水工艺的变革,加氯除了起灭菌消毒的主要作用外,还能去除水中色、铁、锰,改善嗅味,降解水中某些有机污染物和改善混凝过滤条件等。

1.加氯剂量

加氯量的多少根据原水污染程度而不同。解放前出厂水余氯维持在0.2~0.3毫克/升,随着原水水质逐年恶化,加注量不断增高。民国9~19年0.5~0.9毫克/升,民国19~29年0.7~1.50毫克/升,民国29年~1950年0.9~1.90毫克/升。

解放后,黄浦江水质污染加重,1950年余氯0.50毫克/升,1988年逐渐增高至3.90毫克/升。1989年上游引水投产后原水水质好转,余氯下降至2.80毫克/升。加氯剂量从50年代初的年平均1.08毫克/升增至1990年的8.67毫克/升。1991年后又逐渐下降,1995年为7.33毫克/升。

2.加氯方法

加氯方法一般采用滤后加氯,还有滤前加氯、厂外加氯、氯氨消毒和折点加氯等。

50年代南市、闸北和浦东3厂曾采用氯氨消毒法。80年代末,黄浦江市区段污染相当严重,水中氨氮含量很高,不加氨,已成氯氨。但黄浦江下游的吴淞水厂和上游的闵行水厂,原水水质尚好,氨氮含量较低,短时期用过氯氨消毒工艺。

1975年6月在南市水厂、8月在桃浦水厂和1978年5月在军工路供水站先后进行折点加氯生产性试验,取得去除铁、锰及浊度、细菌、大肠菌等项净水指标较好的效果。折点加氯工艺较为复杂,耗氯量大(相当于氨氮含量的10倍),设备多,还需加碱和脱氯。大量加氯后还会产生三卤甲烷等多种有机氯化合物,而且处理后水的致突变性的阳性率机率增加,对人类有潜在危险。因此折点加氯只能是权宜之计应急措施,不能作为常规水处理工艺。

3.消毒新技术

次氯酸钠也是一种理想的净水消毒药剂。1981年5月~1988年7月曾在两个小型水厂进行生产性试验,全部投加次氯酸钠替代液氯。次氯酸钠消毒效果不亚于液氯,加氯时大多且不用加碱调整pH值,设备和操作简单,安全因素高于液氯。因资源有限,制水成本高,无法在大型水厂推广应用。

臭氧的氧化力和杀菌力都比氯强,1974~1979年实验室试验的基础上,一套能处理3万立方米/日水量的臭氧装置1979年7月开始作生产性试验,水质有改善。该装置的运行、保养、维修较为繁复、耗电量大,未能推广。

四、混凝剂

解放前,硫酸铝依赖进口,1952年起国内工厂开始生产固体硫酸铝。1958年固体硫酸铝供不应求。上海市自来水公司用废料铝灰和硫酸自制液体硫酸铝作为补充救急。1964年改用郊县化工厂生产的液体硫酸铝。

1956年,曾试用液体硫酸高铁,以后又试用三氯化铁,两者都是铁盐混凝剂,效果同硫酸铝相似。在水温较低的季节,效果胜过硫酸铝。它的腐蚀性较强,价格较贵,投加后水中含铁量偏高,增高水的色度。只在几个小厂使用,大厂只作为备用。

1960年5月,硫酸铝供应有脱节,试验用硫酸亚铁做混凝剂取得较好效果。先加电石渣以提高水的pH值,借水中溶解氧将亚铁氧化成高铁,成为高铁混凝剂,后改用加氯替代电石渣,又在氯和亚铁的投加方法上作改进,成为亚铁氯化的净水新工艺。亚铁氯化工艺在原水中加了过量的氯,提高了消毒效果,还能在水温较低时或原水严重恶化时起较好的净水作用。但亚铁中含有锰也会被氧化成高价状态,使水的色度增高。亚铁氯化使用方便,效果好,成本低,成为常用的混凝剂。1980年,国家饮用水标准提高,为降低铁、锰含量和色度才限制使用量,只在水温较低季节或硫酸铝货源紧张时使用。

聚合氯化铝又称碱式氯化铝,简称碱铝,是60年代后期产生的新铝盐混凝剂。碱铝能快速形成絮凝体,颗粒大而结实,易沉淀,适应性强,在不同性质的原水和低温季节,都能取得较好的混凝沉淀效果。1972年起上海市自来水公司将生产碱铝的研究成果,与金山化工厂等合作,生产液体聚合氯化铝,供全市水厂使用,替代部分硫酸铝。

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